El Potenciómetro (Wattímetro) – Medir la potencia

El Potenciómetro (Wattímetro o Vatímetro) es el instrumento para medir la potencia promedio consumida por una carga eléctrica.

Introducción

La potencia promedio, en watts, es el promedio de la potencia instantánea a lo largo de un período. La potencia instantánea (en watts) es la potencia en cualquier instante.

La potencia instantánea absorbida por un elemento es el producto de la tensión instantánea v_(t) en las terminales del elemento y la corriente instantánea i_(t) que atraviesa el elemento:

La potencia promedio está dada por:

Supongamos que tenemos las siguientes dos expresiones para voltaje y corriente relativos al circuito o elemento donde se mide la potencia:

Podemos demostrar que la potencia promedio señalada por la ecuación (2) se puede simplificar a:

Si el circuito es puramente resistivo, siendo R la carga resistiva equivalente, podemos demostrar que la potencia promedio es:

Si el circuito es puramente reactivo, podemos demostrar que la potencia promedio es:

Lo que indica que un circuito puramente reactivo no absorbe potencia en promedio. Por eso, una carga resistiva (R) absorbe potencia todo el tiempo, mientras que una carga reactiva (L o C) absorbe una potencia promedio nula.

 Medición de potencia

El Wattímetro es el instrumento para medir la potencia promedio. En la Figura 1 aparece un potenciómetro típico:

El potenciómetro de la Figura 1 consta de dos bobinas: la bobina de tensión v  y la bobina de corriente i.

La bobina de corriente con muy baja impedancia se conecta en serie con la carga y responde a la corriente i de la carga. La bobina de tensión con una impedancia muy alta se conecta en paralelo con la carga y responde a la tensión v de la carga. La bobina de corriente actúa como cortocircuito, mientras que la bobina de tensión actúa como circuito abierto. De esta manera, la presencia del potenciómetro no perturba el circuito ni tiene efectos en la medición de la potencia.

Cuando las dos bobinas se energizan, la inercia mecánica del sistema móvil produce un ángulo de desviación proporcional al valor promedio del producto v_(t) i_(t). El vatímetro mide la potencia promedio dada por:

En la Figura 2 aparece la manera apropiada de conectar el watímetro a la carga Z_L:

Ejemplo:

El circuito de la Figura está alimentado por una fuente de tensión alterna sinusoidal v_(t).

Se sabe que:

Se cuenta con las siguientes lecturas:

Se pide:

1. La tensión que mide el voltímetro V_c2.
2. La tensión que mide el voltímetro V₁.
3. El coeficiente de autoinducción L₁ de la bobina de la rama 1.
4. Las potencias medidas por los vatímetros W y W_2.
5. La intensidad de la corriente que mide el amperímetro A.
6. La amplitud total V_m suministrada por el generador.
7. La potencia reactiva de todo el circuito.

RESPUESTA: Ejemplo de Circuito alimentado por una fuente de tensión alterna sinusoidal v_(t)

También puedes ver: Medición de la potencia en corriente continua

Fuente:

1. Introduccion-al-analisis-de-circuitos-robert-l-boylestad,
2. Análisis de Redes – Van Valkenburg,
3. Fundamentos_de_circuitos_electricos_5ta
4. Fundamentos_de_Señales_y_Sistemas_usando la Web y Matlab
5. Getty Images

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