Electricos Ii - 9.docx

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA-ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA

CURSO: Laboratorio de Circuitos Eléctricos II TEMA: Practica de Laboratorio 9 DOCENTE: Ing. Julio Sierra ALUMNO: Estrada López, José Alexander GRUPO: “09”

AREQUIPA – PERÚ 2017

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA CURSO: LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II GUÍA DE LABORATORIO 8 MEDIDA DE LA ENERGÍA EN CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA I.

II.

OBJETIVO:  Analizar en forma experimental la medida del factor de potencia activa en circuitos eléctricos monofásicos de C.A. utilizando el método de los tres amperímetros y compararlo con los valores teóricos. MARCO TEÓRICO: El receptor Z, cuyo factor de potencia se pretende determinar, se conecta en paralelo con una resistencia pura R de valor conocido y se miden las intensidades de corriente IR que circula por R, IZ que circula por Z e IT corriente total del circuito, por medio de amperímetros. Para que el factor de potencia sea lo más exacto posible deben cumplirse las siguientes condiciones previas.  

Que el valor de la resistencia R sea aproximadamente igual al valor de Z. Que los amperímetros tengan una resistencia interior muy pequeña

En estas condiciones, se tiene:  

La tensión V está en fase con la corriente IR. 4. La corriente IZ, en el receptor Z, esta desfasada en un ángulo φ respecto a la tensión V.

Del diagrama vectorial correspondiente se expresa la siguiente relación:

Esencialmente, consiste en conectar la impedancia (Z) con carga desconocida, en paralelo con una resistencia patrón (R) de valor conocido, y medir las tres intensidades de corriente que circulan por el circuito, es decir: a) La corriente que circula por la impedancia (IZ) b) La corriente que circula por la resistencia patrón (IR). c) La corriente total (IT), Con los valores de las tres intensidades de corriente, así medidos, se calcula la potencia eléctrica de impedancia de carga Z

(𝐼𝑇)2 = (𝐼𝑍)2 + (𝐼𝑅)2 − 2 · 𝐼𝑍 · 𝐼𝑅 · 𝐶𝑂𝑆 𝜑

III.

ELEMENTOS A UTILIZAR:  01 Autotransformador de 0-230V – 3.2amp



03 miliamperímetros 0-200 mA

IV.



02 resistencias de 0-44 ohmios, 4.4amp



05 condensadores



01 multímetro digital

ACTIVIDADES: 1. Armar el circuito de la figura adjunta.

V.

2. La impedancia de carga (Z) será un circuito serie R-C variables. 3. Energizar el circuito estando el cursor del autotransformador en la posición de 80 V como máximo. 4. Luego regulando la tensión de salida del autotransformador, anotar los valores indicados por los instrumentos A1, A2, A, V, R, y L respectivamente, tomar un juego de 8 valores. CUESTIONARIO: 1. Dibujar el diagrama fasorial correspondiente al circuito armado.

Como se observa la corriente en la resistencia pura y el voltaje están en fase, la corriente en la impedancia se desfasa con respecto al voltaje debido a la presencia del capacitor. Este ángulo de desfase se halla con la siguiente formula: 𝑰𝑻𝟐 − 𝑰𝑹𝟐 − 𝑰𝒁𝟐 𝐜𝐨𝐬(𝝋𝒆𝒙𝒑) = 𝟐 ∗ 𝑰𝑹 ∗ 𝑰𝒁 2. ¿En qué consiste el método de los tres amperímetros para hallar el factor de potencia? Explicar con detalle. Consiste en conectar en paralelo una impedancia (Z) de tipo R-C o R-L con una resistencia no inductiva (resistencia pura) de un valor conocido, tal como se muestra en la siguiente imagen:

Luego con un amperímetro se realizan las siguientes mediciones: la intensidad total (IT), la intensidad por la resistencia pura (IR) y la intensidad que circula por la impedancia (IZ) Este método se emplea cuando las intensidades de corriente son grandes y las caídas de tensión bajas. Aplicamos el teorema del coseno al triangulo de corrientes del diagrama de fasores y así llegamos a la fórmula que nos da el factor de potencia de la carga:

cos(𝜑𝑒𝑥𝑝) =

𝐼𝑇 2 − 𝐼𝑅 2 − 𝐼𝑍 2 2 ∗ 𝐼𝑅 ∗ 𝐼𝑍

En esta fórmula las corrientes están multiplicadas y elevadas al cuadrado, por lo que las mismas deben ser medidas con instrumentos muy precisos. 3. Obtener el factor de potencias, la Potencia Activa, Reactiva y la Potencia Aparente experimentales para cada una de las impedancia Z .

4. Obtener el factor de potencias, la Potencia Activa, Reactiva y la Potencia Aparente teóricos para cada una de las impedancia Z . Diagrama fasorial

𝑃 = 𝑉 ∗ 𝐼𝑇 ∗ cos(𝜑𝑒𝑥𝑝) 𝑄 = 𝑉 ∗ 𝐼𝑇 ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝜑𝑒𝑥𝑝) 𝑆 = 𝑉 ∗ 𝐼𝑇 Ejemplo de cálculo: 𝑃𝑒𝑥𝑝 = 𝑉 ∗ 𝐼𝑇 ∗ cos(𝜑𝑒𝑥𝑝) 𝑃𝑒𝑥𝑝 = 80 ∗ 0.47 ∗ 0.164 𝑷𝒆𝒙𝒑 = 𝟔. 𝟖𝟏𝑾 𝑄𝑒𝑥𝑝 = 𝑉 ∗ 𝐼𝑇 ∗ 𝑠𝑒𝑛(𝜑𝑒𝑥𝑝) 𝑄𝑒𝑥𝑝 = 80 ∗ 0.47 ∗ 𝑠𝑒𝑛(acos(0.164)) 𝑸𝒆𝒙𝒑 = 𝟑𝟔. 𝟗𝟖 𝑽𝑨𝑹 𝑆𝑒𝑥𝑝 = 𝑉 ∗ 𝐼𝑇 𝑆𝑒𝑥𝑝 = 80 ∗ 0.47 𝑺𝒆𝒙𝒑 = 𝟑𝟕. 𝟔𝟎 𝑽𝑨

5. ¿Cuáles son las condiciones necesarias para que el método pueda realizarse en forma exacta?



La condición principal para lograr una medida lo más exacta posible la impedancia Z ha de tener un valor similar a la resistencia R

𝑹 ≅ |𝒁| 

Como se trata de un método experimental otra condición los instrumentos de medición a utilizar deben ser muy precisos.

6. Presentar en forma tabulada la divergencia en porcentaje dando el error absoluto relativo porcentual del método usado para el Factor de Potencia del circuito. Se empleó las siguientes formulas: 𝐞𝐫𝐫𝐨𝐫 𝐚𝐛𝐬𝐨𝐥𝐮𝐭𝐨 = |𝐯𝐚𝐥𝐨𝐫𝐞 𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐨 − 𝐯𝐚𝐥𝐨𝐫 𝐞𝐱𝐩𝐞𝐫𝐢𝐦𝐞𝐧𝐭𝐚𝐥| 𝐞𝐫𝐫𝐨𝐫 𝐫𝐞𝐥𝐚𝐭𝐢𝐯𝐨 =

𝐞𝐫𝐫𝐨𝐫 𝐚𝐛𝐬𝐨𝐥𝐮𝐭𝐨 𝐯𝐚𝐥𝐨𝐫 𝐭𝐞𝐨𝐫𝐢𝐜𝐨

Ejemplo de cálculo: error absoluto = |0.164 − 0.181| 𝐞𝐫𝐫𝐨𝐫 𝐚𝐛𝐬𝐨𝐥𝐮𝐭𝐨 = 𝟎. 𝟎𝟏𝟕

error relativo =

0.017 ∗ 100% 0.164

𝐞𝐫𝐫𝐨𝐫 𝐫𝐞𝐥𝐚𝐭𝐢𝐯𝐨 = 𝟏𝟎. 𝟖𝟒%

VI.

BIBLIOGRAFÍA:  http://www.ifent.org/lecciones/cap08/cap08-05.asp  http://es.pdfcoke.com/doc/41197281/CONTADORES-DE-ENERGIA  http://es.pdfcoke.com/doc/7849035/Medidores-Electricos-Grupo-4  http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio//3000/3089/html/341_co ntador_monofsico_de_energa_activa.html  http://www.afinidadelectrica.com.ar/articulo.php?IdArticulo=141

 

http://grupos.emagister.com/debate/diferencias_entre_reactiva_y_capacitiva/6581198779 http://www.tecnicsuport.com/enerenov/taulesconsulta/inversors/cargas.htm