Medición de la energía eléctrica en CC y CA

Introducción a la electricidad

La energía se perfila porque el trabajo se realiza en un tiempo seleccionado o simplemente a un precio de trabajo. La energía eléctrica se perfila como el trabajo eléctrico realizado o la vitalidad eléctrica disipada por unidad de tiempo.

Se mide en julios por segundo, o vatios. La capacidad es generalmente una cantidad de corriente continua o alterna que depende del carácter de la capacidad suministrada.

En el caso de los circuitos de corriente continua, la potencia eléctrica es el producto de las instancias de tensión del presente. Las siguientes son las ecuaciones de capacidad en los circuitos de corriente continua.

Pdc = V × I vatios

= I² × R

= V² / R

En el caso de los circuitos de corriente alterna, la energía eléctrica consiste en la emisión de energía junto con el producto de la tensión y el presente. En los circuitos de corriente continua, la tensión y las corrientes son parciales y, por tanto, la potencia es el producto de la tensión y la corriente.

Sin embargo, en los circuitos de corriente alterna, existe una distinción parcial entre la tensión y el presente y, asimismo, sus valores instantáneos varían con poca frecuencia. En consecuencia, el valor instantáneo de la energía (que es el producto de la tensión instantánea y el presente instantáneo) no será crucial en el circuito de CA.

La energía común se calcula en los circuitos de corriente alterna y es una cantidad muy útil. Debido a la fluctuación instantánea de la capacidad, puede ser perjudicial o constructiva. La señal constructiva significa el consumo de energía por parte de la carga, mientras que la señal perjudicial significa el retorno de la capacitancia a la alimentación desde la carga.

El periodo de tiempo de concentración más común es la potencia común disipada de la carga, Pavg. La energía eléctrica común en un circuito de corriente alterna de una sola parte viene dada por

Pavg = V × I × cos ϕ vatios

Dentro de la ecuación anterior, porque ϕ es la cuestión de la capacidad del circuito y ϕ es la distinción del ángulo de la parte entre la tensión y el presente de ese circuito. V e I son los valores eficaces de la tensión y de la corriente.

En el caso de los circuitos trifásicos de corriente alterna, la energía eléctrica se expresa como

Pac = √3 × VL × IL × cos ϕ vatios

La ubicación VL e IL son la tensión de la carretera y la línea presente, respectivamente.

Medición de la potencia en los circuitos de CC

Técnico - 1

Como has dicho antes, la potencia de CC es el producto de la tensión a través de la carga y está presente a través de la carga. Posteriormente, la capacidad se decidirá mediante el uso de un voltímetro y un amperímetro conectándolos a cualquiera de las muchas preparaciones en cuestión y, por tanto, la capacidad se calculará mediante el producto de estos parámetros.

Para determinar (a), el amperímetro mide el presente total a través del circuito y este presente es la suma del presente a través de la carga y el presente a través del voltímetro. Así, la medición de la potencia consiste en la capacidad de absorción por parte del amperímetro.

Esto se evita en la asociación (b), pero el voltímetro mide la caída de tensión a través del amperímetro junto con la tensión a través de la carga y, por tanto, el error dentro de la medición. Estos errores se conocen como errores de inserción.

Sin embargo, estos errores no se corregirán después de que yo^v está en contraste con I y Va en contraste con V. Así, la energía medida coincidirá con la energía verdadera.

Debido a que el voltímetro y el amperímetro son más delicados que un vatímetro, el valor medido es más correcto que el obtenido por un vatímetro. Posteriormente, se calculará la energía mediante el estudio obtenido por los contadores.

P = V × I vatios

Técnico - 2

La técnica anterior necesita dos aparatos de medición y también requiere algunos cálculos. Normalmente puedes medir la capacidad de forma inmediata con un solo medidor, conocido como vatímetro. Es un instrumento electrodinámico compuesto por un par de bobinas montadas y una bobina de transferencia.

Las 2 bobinas montadas se conocen como bobinas presentes conectadas con el circuito y se colocan coaxialmente con el hogar entre ellas. Estas bobinas presentes llevan el presente proporcional a la carga presente. La corriente que fluye a través de estas bobinas genera el área magnética alrededor de las mismas.

La bobina de transferencia, conocida como bobina de potencial, se coloca entre las bobinas montadas y lleva un puntero que late en una escala para señalar la capacitancia. Esta bobina de potencial está conectada en paralelo con el circuito y, por tanto, carga el presente de forma proporcional a la tensión a través de la carga.

La interacción de dos corrientes (o flujos producidos por estas corrientes) produce el par con el que late la aguja. Este par es proporcional al producto de la corriente a través de las bobinas montadas y la corriente en la bobina de transferencia. Por tanto, la desviación del puntero (o bobina de transferencia) es proporcional a la capacidad disipada en la carga.

La conexión del vatímetro para medir la potencia en un circuito de corriente continua es la que se indica a continuación. El vatímetro consta de 4 terminales, en concreto, Red (M), Carga (L), Extensión (C) y Tensión (V).

En esta conexión, los terminales M y L están conectados a las dos facetas del circuito de carga, mientras que los terminales C y V están conectados a través del circuito. Para una medición de influencia, los terminales M y C deben estar en cortocircuito como se ha demostrado.

Hoy en día, los vatímetros digitales se utilizan para medir pequeñas potencias y también para medir la capacidad, que tienen frecuencias más altas que el vatímetro de tipo electrodinámico.

Se utilizan para funciones de medición correctas y de alta precisión. Los vatímetros digitales serán de tipo analógico o digital. El vatímetro digital de moda ofrece 1000 de tensión y muestra por segundo.

Además, registra los valores de las habilidades en la memoria y los muestra en una pantalla digital.

Medición de la potencia en los circuitos de CA

Muchas mediciones de potencia de CA a frecuencias inferiores a 400 Hz se realizan con vatímetros tipo dinamo. Este instrumento de medición indica inmediatamente la potencia típica disipada por la carga.

Sólo se utiliza un vatímetro en caso de medir la potencia de una sola parte, mientras que para medir la potencia de las tres partes se utilizan dos vatímetros. En caso de no disponer de vatímetros o de mediciones incorrectas por parte de un vatímetro, se utilizan diferentes estrategias.

Medición de la potencia en circuitos de CA sencillos

La energía de una sola pieza se medirá con métodos cuantitativos y las estrategias habituales de estas mediciones encarnan

• Técnica de los tres voltímetros
• Técnica de los tres amperímetros
• Técnica del vatímetro

Técnica de los tres voltímetros

La capacitancia en un circuito de una sola pieza se medirá utilizando tres voltímetros y el circuito de cableado para esta técnica se demuestra en determinar a continuación. Aquí la carga es inductiva, V1, V2 y V3 son voltímetros y R es una resistencia puramente no inductiva que se conecta junto al circuito.

Del circuito anterior, la tensión V1, es la suma vectorial de V2 y V3, es decir, V1 = V2 + V3. En el diagrama de fases, el presente a través del circuito, I, se toma como fase de referencia y, por tanto, V2 debe estar en parte con I, mientras que V3 aventaja al presente en un ángulo ϕ (resultante del circuito inductivo).

A partir del diagrama fasorial,

V1² = V2² + V3²+ 2 V2 V3 cos ϕ

Sin embargo, V2 = IR

V1² = V2² + V3² + 2 (IR) V3 cos ϕ

= V2² + V3²+ 2 PR ya que la energía dentro de la carga inductiva, P = V3 I cos ϕ

Posteriormente, la energía P = (V1² - V2² - V3²) / 2R

Además, el tema de la energía del circuito,

cos ϕ = (V1² - V2² - V3²) / (2 V2 V3)

Esta técnica no será muy correcta, ya que pequeños errores en el voltímetro pueden provocar graves errores en la energía medida.

Por tanto, la precisión depende de los errores de los voltímetros. Debido a la adición de la resistencia R, la tensión de suministro también puede ser mayor que la tensión de carga y, asimismo, es difícil conseguir una resistencia no inductiva en la aplicación.

Técnica de los tres amperímetros

A continuación se muestra el diagrama del circuito de medición de potencia de una pieza con tres amperímetros. En esta técnica, se conecta una resistencia no inductiva R a través de la carga inductiva con tres amperímetros de asociación.

El presente medido por el amperímetro-1 es la suma vectorial del presente tomado por la resistencia no inductiva y el presente a través de la carga.

A partir del diagrama de fases, el presente a través de la resistencia no inductiva, I2, está en parte con la tensión a través del circuito, V. Justo aquí, la tensión a través del circuito se toma como vector de referencia. Y el presente medido por el amperímetro A3, deshace la tensión por el ángulo ϕ.

A partir del diagrama fasorial,

I1² = I2² + I3² + 2 I2 I3 porque ϕ

Sin embargo, I2 = V/R

I1² = I2² + I3² + 2 (V/R) I3 cos ϕ

Por la razón de que la energía, P = V I3 cos ϕ,

I1² = I2² + I3² + (2 P)/R

Posteriormente, la energía

P = (I1² - I2² - I3²) R / 2

Además, el tema de la energía del circuito,

porque ϕ = (I1² - I2² - I3²) / (2 I2 I3)

La ventaja de esta técnica es que la capacidad que decide este circuito para proporcionar la frecuencia y su forma de onda es imparable.

Técnica del Vatímetro

Como has mencionado en la medición de la potencia de CC, la bobina de corriente del dinamómetro de tipo vatios lleva la carga presente, mientras que la bobina de tensión lleva la presente en proporción y en parte con la tensión del circuito.

Así, la desviación del medidor depende de las corrientes de estas bobinas y de la cuestión de la capacidad del circuito. La conexión para la medición de la potencia de una pieza mediante un vatímetro de tipo dinamo está probada en la determinación bajo.

Con la intención de medir la capacidad, la carga presente debe moverse a través de la bobina presente (C.C.) y, por tanto, está conectada en colección con la carga, mientras que la tensión a través de la carga debe aparecer a través de la bobina de tensión (C.P.) del medidor y, por tanto, está conectada a través de la carga. Si el vatímetro da la capacidad de estudio en vatios, entonces

W = V I cos ϕ

Medición de la potencia en circuitos de CA de tres secciones

Los medidores de potencia de tipo electrodinamómetro se utilizan para las mediciones de potencia de CA de 3 partes, al igual que las mediciones de CA de una sola parte. La medición de la energía en 3 partes se utilizará para una carga equilibrada o desequilibrada y tanto si la carga está cableada en estrella como en triángulo.

Carga equilibrada significa que las magnitudes de todas las impedancias son iguales, los ángulos parciales de todas ellas son iguales y de naturaleza similar, todas resistivas, o todas inductivas, o todas capacitivas. En cualquier otro caso, las masas se declaran desequilibradas.
La potencia trifásica se medirá utilizando las siguientes estrategias.

• Técnica del medidor de tres vatios
• Tecnología de contadores de dos vatios
• Una técnica de vatímetro

Técnica de los tres vatímetros

En esta técnica, se conectan tres vatímetros en cada una de las tres fases, tanto si la carga está conectada en triángulo como en estrella. La suma algebraica de las lecturas obtenidas por estos tres contadores da la energía total consumida por la carga.

Carga relacionada con el inicio

A continuación se muestra el diagrama de cableado para la medición de la potencia en 3 partes para la carga relacionada con la estrella. La bobina de presente de cada vatímetro lleva el presente a través de esa parte, mientras que la bobina de tensión mide la tensión de esa parte

Así, cada vatímetro mide la parte de potencia única y la suma algebraica de estas lecturas proporciona las tres partes de potencia. En esta técnica, se requiere una conexión no sesgada para conectar los vatímetros.

Carga relacionada con el delta

A continuación se muestra el diagrama de cableado para la medición de energía en 3 partes para una carga conectada en triángulo. Suele ser muy similar a la carga conectada en estrella, en la que la energía tripartita se obtiene mediante la suma algebraica de las lecturas del vatímetro de una persona concreta.

Sin embargo, esta técnica no será posible debido a que ahora tenemos que interrumpir el circuito de carga para conectar los vatímetros.

No es imprescindible utilizar tres vatímetros para medir la potencia de 3 partes, pero dos vatímetros son suficientes para la medición.

Técnica del contador de dos vatios

La técnica de los 2 vatímetros para medir la energía en un circuito de tres partes está probada para cientos de estrellas y deltas conectados. En esta técnica, las bobinas de corriente de los vatímetros se insertan en dos trazas cualesquiera y sus bobinas de potencial se conectan a la tercera línea.

La suma de las potencias instantáneas medidas por estos dos vatímetros da la energía instantánea absorbida por las tres centenas.

Antes de contemplar la tensión a lo largo y a lo ancho de cada vatímetro, hay que saber que el recorrido de la tensión a través del circuito es similar al del presente cuando se toman las lecturas de los vatímetros.

Contemplando la carga conectada en estrella (aunque el siguiente diálogo se utiliza para la carga delta, cambiándola por una carga inicial igual),

Presencia instantánea mediante vatímetro-1, I1 = I_R

Tensión instantánea en el vatímetro-1, V1 = V_RB = V_R - V_B

Energía instantánea medida por el vatímetro-1, P1 = I_R (V_R - V_B)

Presencia instantánea mediante vatímetro-2, I2 = I_Y

Tensión instantánea en el vatímetro-2, V2 = V_RB = V_Y - V_B

Energía instantánea medida por el vatímetro-2, P2 = I_Y (V_Y - V_B)

Posteriormente, W1 + W2 o P1 + P2 = IR (V_R - V_B) + I_Y (V_Y - V_B)

= I_R V_R + I_Y V_Y -V_B (I_R + I_Y)

Como yo_R + I_Y + I_B = 0 (según la regla de Kirchhoff), entonces I_R + I_Y = -I_B

Posteriormente, W1 + W2 = I_R V_R + I_Y V_Y +V_B I_B = P1 + P2 + P3

El lugar P1 es la capacidad consumida por la carga L1, P2 es la capacidad absorbida por L2 y P3 por L3. Así, la capacidad medida por los 2 vatímetros es la energía total absorbida por la carga.

Esto es cierto tanto si la carga está equilibrada como si no lo está. Los cálculos anteriores se basan principalmente en la energía instantánea, pero los vatímetros aprenden la energía típica dentro del circuito.

Energía total, P = W1 + W2 = √3 VL IL cos ϕ

Una técnica de vatímetro

En esta técnica, se utiliza un único vatímetro para medir la potencia de las tres partes, adquiriendo dos lecturas como en el caso de la técnica de los dos vatímetros. En esta técnica, se cambian dos vatímetros por un solo vatímetro y es posible realizar dos lecturas sin interrumpir el circuito.

En ella, la bobina de corriente se conecta en una sola línea y la bobina de tensión se conecta entre esta línea y dos trazos diferentes alternativamente.

La suma de las lecturas obtenidas a través del cambio 1 y del cambio 2 de lugar da la energía total absorbida por la carga. Esta técnica sólo se utiliza cuando la carga está equilibrada y, por lo tanto, no se utiliza universalmente. La mayoría de las veces se utiliza la técnica de los dos vatímetros.