Medir la potencia: leer tres fases con dos vatímetros
Arrastra la fase de la corriente y mira los dos medidores
Al arrastrar la flecha de corriente de la izquierda cambia el desfase φ respecto a la tensión, y las dos barras de la derecha son los vatímetros W1, W2. Las barras se mueven por separado, pero su suma (dorada) es siempre la potencia activa total P = √3 V_L I_L cosφ, y cuando φ pasa de 60°, W1 se vuelve negativo y se pone rojo.
Por qué dos y no tres
Según el teorema de Blondel, la potencia entregada por n conductores puede medirse por completo con n−1 vatímetros. Si se toma un conductor como referencia de tensión, el vatímetro de ese conductor siempre marcaría 0 y puede quitarse. Un sistema trifásico de 3 hilos tiene n=3, así que bastan dos vatímetros: las dos bobinas de corriente van en dos líneas, y las dos bobinas de tensión se conectan entre su propia línea y la tercera línea restante.
La suma es siempre la potencia activa total
Por la geometría de la conexión, el desfase entre la tensión de línea y la corriente de línea que lee cada vatímetro es φ más o menos 30°. W1 = V_L I_L cos(30°+φ), W2 = V_L I_L cos(30°−φ). Al sumarlos, cos(30°+φ)+cos(30°−φ) = 2 cos30° cosφ = √3 cosφ, así que la suma es exactamente √3 V_L I_L cosφ, la potencia activa total vista en A3. Aunque en cada lectura se mezclan 30° y φ, en la suma solo queda P, limpia.
La diferencia es reactiva, el negativo es una señal
Al restarlos, cos(30°−φ)−cos(30°+φ) = 2 sin30° sinφ = sinφ, así que √3(W2−W1) = √3 V_L I_L sinφ = Q. Por eso solo con las dos lecturas se obtienen la P activa, la Q reactiva y, de ahí, el factor de potencia. Con un factor de potencia menor que 0,5, 30°+φ pasa de 90°, el coseno se hace negativo y la aguja de W1 gira al revés; entonces se invierten los bornes de tensión y se resta la lectura para que la suma cuadre. Una lectura negativa no es una avería, sino una señal de factor de potencia bajo.
De vuelta a la primera pantalla
Al arrastrar la corriente para aumentar la fase φ, W1 y W2 se movieron por separado, y cuando φ pasó de 60°, W1 se volvió negativo. Aun así, su suma (dorada) se mantuvo en cada instante en √3 V_L I_L cosφ, la potencia activa total de A3. Los 30° que vienen de la conexión entran sumados en una lectura y restados en la otra, así que se anulan limpiamente en la suma; por eso la potencia trifásica se lee completa sin poner un medidor en la tercera línea.
Aquí termina la sección B (potencia y factor de potencia). Si hasta ahora miramos la potencia desde el lado de la carga, la siguiente sección C sigue el camino de esa potencia desde la central hasta la carga. Su primera unidad (PW-C1) modela la línea de transmisión con resistencia y reactancia, parte de que un conductor no es un simple hilo sino un camino con impedancia, y sienta las bases de dónde surgen la caída de tensión y las pérdidas.