informe de potencia y factor de potencia
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Prof.: Santos Mejía Cesar Circuito R - CUniversidad Nacional del Callao
OBJETIVOS
Analizar en forma experimental la medida de la potencia en los circuitos
eléctricos monofásicos de corriente alterna.
Analizar en forma experimental la medida del factor de potencia en los
circuitos eléctricos monofásicos de corriente alterna.
Comparar las mediciones realizadas en el laboratorio con los cálculos
teóricos.
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FUNDAMENTO TEÓRICO FACTOR DE POTENCIA
Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación
entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S, o bien como el coseno del ángulo que
forman los fasores de la intensidad y el voltaje, designándose en este caso como cosφ,
siendo φ el valor de dicho ángulo.
- Potencia aparente (S)
Es el producto vectorial de la intensidad y la tensión. Es sólo una magnitud de cálculo,
porque no tiene en cuenta el desfase entre la tensión y la intensidad de corriente. Su unidad
es el voltio amperio (VA).
- Potencia activa (P)
Es la potencia eléctrica, que en los receptores se puede transformar en otra forma de energía
(calorífica, mecánica,...). Su unidad es el wattio (W). El factor de potencia nos indica que
potencia realmente se transforma en el receptor que contiene la potencia aparente.
- Potencia reactiva (Q)
Este tipo de potencia se utiliza, en los circuitos de corriente alterna, para la formación del
campo en las bobinas y para la carga de los condensadores (creación de un campo
eléctrico). La potencia reactiva no puede dar ningún tipo de energía. Su unidad es el
voltiamperio reactivo (VAR). La potencia reactiva representa una carga para los
generadores, las líneas y los transformadores, y se origina en ellos una perdida real de
potencia.
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FORMULAS EMPLEADAS
Las formulas empleadas en este laboratorio son las siguientes:
Donde:
P: Potencia Activa Q: Potencia Reactiva
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22cos
VP VI I R
R
22 V
S VI I ZZ
22 V
Q VIsen I XX
S P jQ
Z R JX
Y G JB
2 2
GR
G B
2 2
BX
G B
2 2
RG
R X
2 2
XB
R X
cosP
fdpS
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S: Potencia Aparente Y: Admitancia
G: Conductancia S: Susceptancia
EQUIPOS Y MATERIALES A UTILIZAR
02 Reóstatos 0 – 200ohmios
01 Multímetro digital
01 fuente de C.A. variable : 0 – 250V
Cables de conexión
01 Voltímetros de hierro móvil
03 Amperímetros de hierro móvil de 0 – 5A
01 Reactor
ESQUEMA DE CONEXIÓN
CIRCUITO 1
4
A
V
W
R
XL
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CIRCUITO 2
CIRCUITO 3
5
AT
V
W1
R
XL
A1
W2 A2
RL
AT
V
W1
R
XL
A1
W2 A2
RL
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PASOS A SEGUIR EN LA EXPERIENCIA
Armamos tres circuitos dos con voltaje variable y uno con resistencia variable el
cual se representa en el grafico.
En el primero lo analizaremos con un vatimetro el cual analizar a la rama R – L
El segundo involucra a los dos vatimetros el cual será con el voltaje variable y
conectamos un resistencia (RL)en paralelo al rama R – L
Para el tercer circuito se realizara variando la resistencia RL
Tomaremos los datos de la experiencia y realizaremos el cuestionario
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RESULTADOS DE LA EXPERIENCIA
Usando el circuito numero 1, como se muestra en el diseño experimental, y variando la fuente de corriente alterna con una resistencia fija de 205.7Ω, obtenemos los siguientes resultados:
Tabla 1 : CIRCUITO 1
V I P64.00 0.11 2.00
90.00 0.15 5.00
102.00 0.17 6.00
128.00 0.23 10.00
150.00 0.27 13.00
Tomando un valor promedio:
V I P106.80 0.186 7.6
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Agregando al circuito 1 un vatímetro mas, como también un amperímetro y una resistencia fija de (la fuente de corriente alterna es variable), obtenemos los siguientes datos:
Tabla 2 : CIRCUITO 2
V(V) IT(A) I1(A) I2(A) P1(W) P2(W)60.00 0.50 0.10 0.35 17.00 15.00
70.00 0.65 0.12 0.41 22.00 20.00
90.00 0.70 0.16 0.54 38.00 33.00
110.00 1.10 0.19 0.66 56.00 49.00
Tomando un valor promedio:
V(V) IT(A) I1(A) I2(A) P1(W) P2(W)82.50 0.74 0.14 0.49 33.25 29.25
Agregando al circuito 1 un vatímetro mas, como también un amperímetro y una resistencia variable (ahora la fuente de corriente alterna de 76v a ser constante), obtenemos los siguientes datos:
Tabla 3 : CIRCUITO 3
V(V) IT(A) I1(A) I2(A) P1(W) P2(W)76.00 0.40 0.135 0.21 15.00 11.50
76.00 0.45 0.135 0.25 16.50 13.00
76.00 0.50 0.135 0.28 18.00 15.00
76.00 0.55 0.135 0.32 20.00 17.00
76.00 0.60 0.135 0.36 22.00 19.00
Tomando un valor promedio:
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V(V) IT(A) I1(A) I2(A) P1(W) P2(W)76.00 0.50 0.135 0.284 18.30 15.10
CUESTIONARIO
1.- Explicar el principio de funcionamiento de los vatímetros electrodinámicos. Así mismo, explicar la importancia de los asteriscos (a veces con +/-).Resolución:
El principio de funcionamiento de los vatímetros electrodinámico esta dado por la conexión de dos bobinas. La bobina fija constituye el sistema de medida amperimétrico y está conectado en serie con el receptor cuya potencia se quiere medir: el sistema de medida voltimétrico, al que se intercala generalmente una resistencia adicional en serie y está conectado en paralelo con el receptor cuya potencia se quiere medir: esta bobina está compuesta de muchas espiras de hilo muy fino.
El asterisco nos indica el ingreso de la corriente en los vatímetros (de color blanco), en cambio en los vatímetros de color negro este ingreso de corriente es representado por un +/-
2.- Graficar el lugar geométrico de Y (admitancia del circuito) al valor R.Resolución:
Se tiene que el lugar geométrico para una resistencia fija y una reactancia variable esta dado por:
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B
Lugar de “Y”
G
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Pero para la tabla 1 y 2 se tiene que la resistencia y el reactor son fijos, entonces nuestro lugar geométrico seria un punto.
Ahora hallando el lugar geométrico de Y, para el valor promedio de la tabla 1 obtengo:
V I R P106.80 0.186 205.7 7.6
entonces:
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graficando:
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B
G
1/R 0.0050.0007
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3.- Graficar el lugar geométrico de Z (impedancia del circuito) al variar la resistencia K.Resolución:
Al variar la resistencia tenemos diferente impedancia el cual calcularemos a continuación.
Encontramos el valor de la resistencia que se ha variado.
Cuadro de resultados.
V (Vol.) 76 76 76 76 76R (variable) 361.9 304 271.4 237.5 211.1
I2 0.21 0.25 0.28 0.35 0.36
Analizado el RL (variable) pasamos a encontrar el valor del XL.
Se sabe que el Z1*I1= V:Calculando obtenemos:
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Hallamos ahora la variación de la impedancia para los datos obtenidos.
Z(variable) 319.13 293.67 273.05 251.88 233.4827.62° 25.03° 23.38° 21.47° 19.85°
Con datos obtenidos solo se logra aprecia una parte de la impedancia variable
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Al graficar la impedancia con una resistencia variable se forma una semicircunferencia.
Figura de la impedancia variable
4.- Graficar el lugar geométrico de I (corriente total absorbida por el circuito).Resolución:
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XL
R
Z
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5.- Hallar los valores del factor de potencia para cada lectura (hallarlos a partir del ángulo de impedancia del circuito).Resolución:
Para la Tabla 1 (valores promedio):
Para la Tabla 2 (valores promedio):
El factor de potencia para la resistencia variable es:
para el primer ángulo
IRL variable
I1 constante
IT
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para el segundo ángulo
para el tercer ángulo
para el cuarto ángulo
para el quinto ángulo
En la tabla mostramos el valor del factor de potencia obtenido.
f.d.p 0.88 0.90 0.91 0.93 0.94
6.- Comparar las indicaciones del vatímetro con las expresiones e , y discutir los resultados.Resolución:
Para la Tabla 1 (valores promedio):
V IR R P106.80 0.186 205.7 7.6
Tenemos:P = 7.6w
Hallando :
Hallando :
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Se concluye que las tres expresiones anteriores son iguales, por lo tanto se estaría demostrando que la potencia activa es igual a , como también equivalente a .
Para la Tabla 2 (valores promedio):
V IR R P82.50 0.49 120.00 29.25
Tenemos:P = 29.25w
Hallando :
Hallando :
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Se concluye que las tres expresiones anteriores son iguales, por lo tanto se estaría demostrando que la potencia activa es igual a , como también equivalente a .
Para el tercer circuito:P1 = é P2 = I2
R*R Para el primer dato
Para el segundo dato
Para el tercer dato
Para el cuarto dato
Para el quinto dato
Cuadro de comparación de las potencias
W1 30 33 36 40 42P1 26.9 30.9 34.87 38.89 43.02W2 11.5 13 15 17 19P2 15.95 15.95 21.28 24.32 37.35
7.- Graficar I versus cos
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Resolución:
Tabla 3
I(amperios ) 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60Cos 0.88 0.90 0.91 0.93 0.94
8- Explique para cada caso (segunda parte) la lectura de los vatímetros.
Resolución: La lectura del vatímetro 1, es la medida de la potencia de todo el circuito, mientras que la lectura del vatímetro 2, lee únicamente la medida de la potencia en la resistencia. Teniendo así que la lectura del vatímetro 1 es mayor que la del vatímetro 2.
9 ¿Qué sucede si se varia RL (análisis vectorial)?
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Resolución:
Si varía RL variara la corriente que paso por ella además el ángulo formado por la IT y IRL varía tendiendo a cero.
IRL varía
I 1 constante
IT varía
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CONCLUSIONES
El lugar geométrico de la admitancia para un circuito RL, en donde la resistencia es variable, esta dado por una semicircunferencia.
El lugar geométrico de la admitancia es análogo al lugar geométrico de la intensidad de corriente.
Se concluye también que las expresiones , como también equivalente a
, dan como resultado el valor de la potencia activa.
En este tercer circuito se llega a la conclusión que si variamos la resistencia RL la corriente que pasa a través del ramal R – L no variara.
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BIBLIOGRAFÍA
Libros y Separatas:
Circuitos Eléctricos- Edminister
Circuitos Eléctricos- Dorf
Páginas de Internet:
http://es.wikipedia.org/wiki/potencia
http://es.wikipedia.org/wiki/factordepotencia
http://www.elrincondelvago.com
http://www.monografias.com
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