PRÁCTICA 1 RED ELÉCTRICA

PRÁCTICA 1
RED ELÉCTRICA
PARTE 1.- MEDIDA DE POTENCIAS EN UN CIRCUITO
MONOFÁSICO. CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA
OBJETIVOS
-
Diferenciar entre los tres tipos de potencia que se ponen en juego en un receptor
monofásico de corriente alterna
Adquirir destreza en el uso del vatímetro monofásico
Adquirir destreza en el uso de la pinza vatimétrica
Realizar diferentes medidas de potencia en un sistema monofásico
Entender la necesidad de realizar la corrección del factor del factor de potencia de
cargas monofásicas inductivas y realizar dicha corrección en dos ejemplos típicos
de las mismas
INTRODUCCIÓN
En esta parte 1 de la primera práctica se realizarán medidas de potencia activa, tensión y
corriente en cargas monofásicas. Las cargas monofásicas que se van a utilizar son:
-
Un transformador monofásico (220/110, 630VA) funcionando en vacío
Una pantalla con dos tubos fluorescentes de 18W conectados en paralelo
En ambos casos se medirán la tensión de alimentación, 220V, la corriente absorbida, así como
la potencia activa. A partir de estos datos, se calcularán: el factor de potencia (cos), el desfase
entre la corriente y la tensión (), la potencia reactiva (Q= V·I·sen) y la potencia aparente
(S=V·I).
Una vez realizados estos cálculos, se procederá, con cada una de estas cargas monofásicas, a
compensar su factor de potencia conectando en paralelo con cada una de ellas un condensador
del valor adecuado, volviéndose a repetir tanto las medidas como los cálculos anteriormente
realizados, y sacando las conclusiones adecuadas tanto desde el punto de vista de la compañía
eléctrica como desde el punto de vista del abonado final.
Además, cada grupo deberá de realizar alguna de las medidas de potencia con la pinza
vatimétrica, con el objetivo de que se familiarice con la utilización de este tipo de instrumentos.
PRECAUCIONES A TENER EN CUENTA
Como anteriormente se ha indicado, las tensiones que se van a utilizar para alimentar ambas
cargas monofásicas son de 220V eficaces (310V máximos), como puedes suponer, cualquier
error en las conexiones de los montajes, o cualquier descuido puede acarrear graves
consecuencias, no sólo para los equipos que se estén utilizando, sino, y lo más importante, para
PRÁCTICA 1.- RED ELÉCTRICA. PARTE 1. POTENCIA EN CARGAS MONOFÁSICAS.-
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la salud del propio alumno, es por esto que os recomendamos encarecidamente que sigais “a
rajatabla” las siguientes instrucciones:
-
No realices ninguna manipulación sobre el montaje objeto de estudio con
alimentación en la mesa (luz roja de la mesa encendida)
-
Alimenta todos los montajes a través del variac que se encuentra en el puesto de
trabajo. Siempre debes de comenzar a aplicar tensión desde tensión cero en adelante
y hasta la tensión de alimentación especificada, de forma gradual, lo cual te
permitirá poder detectar problemas, si los hubiera, sin causar daño ni a los equipos
ni a los demás alumnos.
-
Los instrumentos de medida no debes de manipularlos mientras que el montaje esté
alimentado, sino que éstos deben de conectarse en los bornes que a tal efecto se han
dispuesto:
-
En el transformador, sobre la propia plataforma sobre la que está montado
-
En los tubos fluorescentes, en la plataforma auxiliar que se os facilita
(conexiones roja y negra para cargas monofásicas)
De esta forma se evita que los cables de conexión queden sueltos sobre la mesa de
trabajo, sin control, de forma que no puedan provocar ningún accidente (un
cortocircuito entre fases, o una descarga accidental al alumno) o bien que por un
descuido al realizar una medida se puedan producir los accidentes antes
mencionados.
Para conocer el conexionado de ambas plataformas de bornes de conexión, ha de
tenerse en cuenta lo siguiente:
-
-
En el transformador están unidas todas los bornes de cada fila horizontal,
excepto aquellas que se encuentran marcadas con una A (de amperímetro), que
se han dejado sin conectar para poder introducir entre ellas el mencionado
instrumento.
-
En la plataforma auxiliar de bornes, sus conexiones están reflejadas en la figura
explicativa que puedes encontrar en el puesto de trabajo.
Ten presente que los limitadores de corriente de las mesas de trabajo son de 20 A, y
que están dotadas todas ellas del correspondiente interruptor diferencial (en el
cuadro de alimentación)
PRÁCTICA 1.- RED ELÉCTRICA. PARTE 1. POTENCIA EN CARGAS MONOFÁSICAS.-
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CARGA: TRANSFORMADOR MONOFÁSICO (220/110V, 630VA)
FUNCIONANDO EN VACÍO
INSTRUMENTOS Y MATERIAL NECESARIOS
1 amperímetro de CA
1 voltímetro de CA
1 vatímetro monofásico
1 pinza amperimétrica
1 transformador monofásico 220/110V, 630VA
PROCESO
1.- Móntese el circuito de la figura
2.- Asegúrate de que el variac se encuentra a tensión cero. Conecta la alimentación de la
mesa de trabajo y ve subiéndola gradualmente, actuando sobre el variac hasta obtener
una tensión de salida de 220V entre fases. En estas condiciones rellena la siguiente
tabla:
TENSIÓN
(V)
CORRIEN- POT. APA
TE
S= V·I
(A)
(VA)
POT.
ACTIVA
(W)
POT.REAC Fdp= cos
TIVA (VAr)
Q=V·I·sen
ÁNG. DE
DESFASE
 (en
grados)
3.- Baja a cero la tensión de salida del variac. Desconecta la alimentación de la mesa.
Conecta en paralelo con el primario del transformador un condensador de 4F/250VAC
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y alimenta el conjunto transformador carga con una tensión de 220V siguiendo el
procedimiento indicado en el punto 2. En estas condiciones rellena la siguiente tabla:
TENSIÓN
(V)
CORRIEN- POT. APA
TE
S= V·I
(A)
(VA)
POT.
ACTIVA
(W)
POT.REAC Fdp= cos
TIVA (VAr)
Q=V·I·sen
ÁNG.DE
DESFASE
 (en
grados)
3.- Conclusiones desde el punto de vista de la compañía eléctrica suministradora y
desde el punto de vista del abonado
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CARGA: DOS TUBOS FLUORESCENTES DE 18W CONECTADOS EN PARALELO
INSTRUMENTOS Y MATERIAL NECESARIOS
1 amperímetro de CA
1 voltímetro de CA
1 vatímetro monofásico
1 pinza amperimétrica
1 luminaria de dos tubos fluorescentes de 18W conectados en paralelo
INTRODUCCIÓN
Debido al elevado rendimiento luminoso del alumbrado fluorescente, alrededor de 80
lúmenes/vatio, y la aceptable calidad que lo caracteriza, han hecho que este tipo de dispositivo
sea utilizado masivamente. Si bien es cierto que el valor total del equipo (reactancia o balastro,
cebador, carcasa, condensador, soportes, etc.) es más elevado que el del alumbrado de
incandescencia, a la larga, su rentabilidad es superior.
Los elementos básicos del equipo son:



Lámpara o tubo fluorescente, que contiene gas argón a baja presión y una gota de
mercurio. El tubo está recubierto en el interior de su superficie de un polvo
fluorescente. En ambos extremos del tubo se sitúan los filamentos de wolframio,
que emiten electrones a altas temperaturas.
Reactancia, que no es más que una bobina arrollada sobre un núcleo de chapas
magnéticas. La reactancia representa una carga eminentemente inductiva, con un
factor de potencia típico de entre 0.5 y 0.6. En la actualidad, estas reactancias se han
reemplazado por balastros electrónicos, que mejoran notablemente el rendimiento
del equipo, hasta un 62% con respecto a los de reactancia tradicional.
Cebador, que está formado por dos electrodos separados una determinada distancia,
que se doblan y se unen por la acción del calor. Estos dos electrodos están situados
en una ampolla de vidrio con gas neón a baja presión. Fuera de la ampolla se
encuentra un pequeño condensador que se encarga de absorber el arco que se genera
durante la separación de las láminas de los electrodos. En la actualidad se utilizan
cebadores electrónicos, que reducen el tiempo de encendido a la mitad y su vida es
cuatro veces superior a los tradicionales.
PRÁCTICA 1.- RED ELÉCTRICA. PARTE 1. POTENCIA EN CARGAS MONOFÁSICAS.-
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El montaje básico de un tubo fluorescente se puede analizar en la siguiente figura
El funcionamiento del tubo fluorescente se puede resumir de la siguiente forma:
1.- Al alimentar el circuito, esta tensión se aplica directamente entre las láminas
bimetálicas de los electrodos del cebador, produciéndose una descarga entre ambas a
través del gas neón. Los electrodos se calientan y se provoca una curvatura que acaba
por unirlas, de tal forma que por un instante, el circuito se cierra circulando corriente
por los filamentos del tubo.
2.- El paso de la corriente por los filamentos del tubo fluorescente, hace que estos
emitan electrones. Nada más ocurrir esto, las láminas del cebador se enfrían y se
separan, abriendo el circuito, y haciendo que la reactancia genere un impulso de
sobretensión que provoca la descarga o ionización del gas a través del tubo que se hace
conductor, generando una radiación ultravioleta que al incidir sobre la sustancia
fluorescente que recubre el interior del tubo se transforma en una radiación de onda
larga visible.
En la tabla adjunta se da un resumen de los principales datos técnicos de diferentes equipos de
alumbrado fluorescente.
Tipo
De
Lámpara
18W
20W
40W
70W
Corriente de Tensión de la Potencia con Condensador
la
lámpara lámpara (V)
balastro (W)
de
(A)
compensación
del fdp (uF)
0.37
50
30
4.5
0.37
57
32
4.5
0.43
103
50
4.5
0.67
110
78
7
Condensador
en serie para
conexión
dúo (uF/V)
2.9/440
2.9/440
3.6/420
5.7/420
En la figura adjunta se da el esquema de conexiones de un panel de tubos fluorescentes similar
al utilizado en nuestra práctica. En nuestro caso se trata de dos tubos fluorescentes.
PRÁCTICA 1.- RED ELÉCTRICA. PARTE 1. POTENCIA EN CARGAS MONOFÁSICAS.-
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Como puedes comprobar, en nuestro caso, del panel de tubos fluorescentes salen cuatro hilos:
dos negros y dos rojos. Los hilos negros se corresponden con los terminales de fase y neutro (o
dos fases) del montaje de la figura anterior sin incluir el condensador para mejorar el factor de
potencia. Para incluir el condensador de corrección del factor de potencia, deberán de
conectarse los dos hilos rojos en paralelo con los dos negros (fase y neutro, o dos fases)
PROCESO
Teniendo esto último en cuenta, sigue el siguiente proceso:
1.- Realiza el montaje de la figura, sin conectar el condensador de corrección del factor
de potencia (hilos rojos). Utiliza para realizar las conexiones la plataforma auxiliar de
bornes de que dispones en el puesto de trabajo. Utiliza las fases roja y negra de esta
plataforma para cargas monofásicas.
2.- Asegúrate de que el variac se encuentra a tensión cero. Conecta la alimentación de la
mesa de trabajo. Ve subiendo gradualmente la tensión de salida del variac, hasta
obtener una tensión de 220V entre fases, momento en el cual los tubos fluorescentes
comenzarán a lucir. En estas condiciones rellena la siguiente tabla:
TENSIÓN
(V)
CORRIEN- POT. APA
TE
S= V·I
(A)
(VA)
POT.
ACTIVA
(W)
POT.REAC Fdp= cos
TIVA (VAr)
Q=V·I·sen
ÁNG.DE
DESFASE
 (en
grados)
PRÁCTICA 1.- RED ELÉCTRICA. PARTE 1. POTENCIA EN CARGAS MONOFÁSICAS.-
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3.- A partir de los valores obtenidos en el apartado anterior, calcula el valor de los
condensadores a conectar en paralelo con los fluorescentes, si se quiere corregir el f.d.p.
a 0.9. Aproxima el valor calculado teóricamente al valor comercial más aproximado.
4.- Baja a cero la tensión de salida del variac. Desconecta la alimentación de la mesa.
Conecta el condensador de corrección del factor de potencia (hilos rojos) en paralelo
con lo hilos negros y alimenta el conjunto con una tensión de 220V siguiendo el
procedimiento indicado en el punto 2. En estas condiciones rellena la siguiente tabla:
TENSIÓN
(V)
CORRIEN- POT. APA
TE
S= V·I
(A)
(VA)
POT.
ACTIVA
(W)
POT.REAC Fdp= cos
TIVA (VAr)
Q=V·I·sen
ÁNG.DE
DESFASE
 (en
grados)
4.- Compara los resultados obtenidos en los dos puntos anteriores
PRÁCTICA 1.- RED ELÉCTRICA. PARTE 1. POTENCIA EN CARGAS MONOFÁSICAS.-
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