UNIVERSIDAD NACIONAL DL CALLAO

CIRCUITOS ELECTRICOS II RELACIONES ESCALARES COMPLEJAS

I. OBJETIVO

Analizar en forma experimental la medida de la potencia y el factor de potencia en circuitos elctricos monofsicos de corriente alterna.

Comparar las mediciones realizadas en el laboratorio con los clculos tericos.

II. FUNDAMENTO TEORICO

POTENCIA ELECTRICA EN CORRIENTE ALTERNA

La medicin de potencia en corriente alterna es ms complicada que la de corriente continua debido al efecto de los inductores y capacitores. Por lo que en cualquier circuito de corriente alterna existen estos tres parmetros deinductancia, capacitancia y resistenciaen una variedad de combinaciones.

En circuitos puramente resistivos la tensin (V) est en fase con la corriente (I)

En uncircuito puramente inductivola corriente (I) est atrasada 90 respecto de la tensin (V). Enun circuito puramente capacitivola corriente (I) va adelantada 90 respecto de la tensin (V).

En un circuito elctrico de corriente alterna se pueden llegar a encontrar tres tipos de potencias elctricas diferentes, siendo las siguientes:

POTENCIA ACTIVALos diferentes dispositivos elctricos convierten energa elctrica en otras formas de energa como: mecnica, lumnica, trmica, qumica, entre otras.

Esta energa corresponde a la energa til o potencia activa o simplemente potencia, similar a la consumida por una resistencia. Expresada en watts. INCLUDEPICTURE "http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_factor_potencia/img_factor_potencia/img_00012_7.gif" \* MERGEFORMATINET

De donde:

P = Potencia, expresada en watt (W).I = Intensidad de la corriente, en ampere (A).Cos = Valor del factor de potencia o coseno de fi.(En los dispositivos que poseen solamente carga resistiva, el factor de potencia es siempre igual a 1, mientras que en los que poseen carga inductiva ese valor ser siempre menor de 1).

POTENCIA APARENTEEs la que resulta de considerar la tensin aplicada al consumo de la corriente que ste demanda. Es tambin la resultante de la suma de los vectores de la potencia activa y la potencia reactiva. Esta potencia es expresada en volts-amperes (VA)

De donde:

S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA) V = Voltaje de la corriente, expresado en volt I = Intensidad de la corriente elctrica, expresada en ampere (A)

POTENCIA REACTIVALos motores, transformadores y en general todos los dispositivos elctricos que hacen uso del efecto de un campo electromagntico, requieren potencia activa para efectuar un trabajo til, mientras que la potencia reactiva es utilizada para la generacin del campo magntico, almacenaje de campo elctrico que en s, no produce ningn trabajo.

Es la potencia necesaria para crear los campos elctricos y magnticos. Es una potencia devuelta al circuito, pero que est presente.

La potencia reactiva esta 90 desfasada de la potencia activa. Esta potencia es expresada en volts-amperes reactivos. (VAR)

De donde:

Q = Potencia reactiva, en volt-ampere reactivo (VAR)

S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA)

P = Potencia activa o resistiva, expresada en watt (W)

FACTOR DE POTENCIADenominamos factor de potencia al cociente entre la potencia activa y la potencia aparente, que es coincidente con el coseno del ngulo entre la tensin y la corriente cuando la forma de onda es sinusoidal pura. TRINGULO DE POTENCIASEl llamado tringulo de potencias es la mejor forma de ver y comprender de forma grfica qu es el factor de potencia o coseno de fi Cos() y su estrecha relacin con los restantes tipos de potencia presentes en un circuito elctrico de corriente alterna Por qu existe un bajo factor de potencia?

La potencia reactiva, la cual no produce un trabajo fsico directo en los equipos, es necesaria para producir el flujo electromagntico que pone en funcionamiento elementos tales como: motores, transformadores, lmparas fluorescentes, equipos de refrigeracin y otros similares. Cuando la cantidad de estos equipos es apreciable los requerimientos de potencia reactiva tambin se hacen significativos, lo cual produce una disminucin exagerado del factor de potencia. Un alto consumo de energa reactiva puede producirse como consecuencia principalmente de:

Un gran nmero de motores.

Presencia de equipos de refrigeracin y aire acondicionado.

Una sub-utilizacin de la capacidad instalada en equipos electromecnicos, por una mala planificacin y operacin en el sistema elctrico de la industria. Un mal estado fsico de la red elctrica y de los equipos de la industria.

III. MATERIALES

MULTIMETRO DIGITAL

PINZA AMPERIMETRICA

RESISTENCIA VARIABLE

FUENTE VARIABLE DE CORRIENTE ALTERNA

CONDENSADOR

VATIMETROS

IV. PROCEDIMIENTO1: armar el circuito que se muestra

DATOS OBTENIDOS EN LABORATORIO:N DE PRUEBASVAARVRWR

1104.12.781103500104.2

2104.12.760.91102.8500113.3

3104.12.750.84102.7450125.5

4104.12.720.75103.6400134.6

5104.12.730.7103.7375144.8

6104.12.740.66103.8350154.2

7104.12.740.62104.8325164.6

8104.12.740.58104.1300175.0

9104.12.740.55104.3300186.1

10104.12.720.52104.3275195.8

V. CUESTIONARIO1. EXPLICAR EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS VATIMETROS ELECTRODINAMICOS. ASI MISMO, EXPLICAR LA IMPORTANCIA DE LOS ASTERISCOS ( A VECES SON +)

Los vatmetros estn compuestos por una bobina mvil (la bobina voltimtrica) y dos bobinas fijas (las bobinas amperomtricas). La bobina voltimtrica est conectada al circuito elctrico en paralelo, mientras que las bobinas amperomtricas tienen una conexin en serie

Las corrientes que circulen por las bobinas fijas generando un campo electromagntico cuya potencia es proporcional a la corriente y est en fase con ella. La bobina mvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.

La importancia de los asteriscos en el vatmetro radica en que nos indica por cual borne debe de entrar la corriente y por cual borne debe conectarse la tensin positiva. Una conexin incorrecta ocasionara una lectura negativa del vatmetro, si es que este presenta valores de lectura negativos, y en caso que solo tenga valores positivos, ocasionara el deterioro del instrumento, ya que la aguja deflectora intentara moverse ms a la izquierda del cero.

2. GRAFICAR EL LUGAR GEOMETRICO DE Y (ADMITANCIA DEL CIRCUITO) AL VARIAR R.RY

104.20.025401054

113.30.025119972

125.50.024831504

134.60.024663917

144.80.024511353

154.20.024396082

164.60.024290373

1750.024202594

186.10.024124397

195.80.024066503

3. GRAFICAR EL LUGAR GEOMETRICO DE Z (IMPEDANCIA DEL CIRCUITO) AL VARIAR LA RESISTENCIA R.RZ

104.239.36844

113.339.80896

125.540.27142

134.640.54506

144.840.79742

154.240.99019

164.641.16857

17541.31788

186.141.45181

195.841.55153

4. GRAFICAR EL LUGAR GEOMETRICO DE I (CORRIENTE TOTAL ABSORBIDA POR EL CIRCUITO).

RI

104.22.78

113.32.76

125.52.75

134.62.72

144.82.73

154.22.74

164.62.74

1752.74

186.12.74

195.82.72

5. HALLAR LOS VALORES DEL FACTOR DE IMPEDANCIA PARA CADA LECTURA (HALLARLO A PARTIR DEL ANGULO DE IMPEDANCIA DEL CIRCUITO)PVAcos

500104.12.781.727724449

500104.12.761.740244191

450104.12.751.571915117

400104.12.721.412668814

375104.12.731.319525815

350104.12.741.227062692

325104.12.741.139415357

300104.12.741.051768022

300104.12.741.051768022

275104.12.720.97120981

6. COMPARAR LAS INDICACIONES DEL VATIMETRO CON LAS EXPRESIONES V.I.COS E I2.R , Y DISCUTIR LOS RESULTADOS

RZPIcos

104.239.368445002.781.816422

113.339.808965002.761.836747

125.540.271424502.751.672276

134.640.545064002.721.496568

144.840.797423752.731.411765

154.240.990193502.741.323874

164.641.168573252.741.234661

17541.317883002.741.14382

186.141.451813002.741.147528

195.841.551532752.721.054431

7. GRAFICAR I VERSUS COS

8. DAR LA DIVERGENCIA DE VALORES TEORICOS Y EXPERIMENTALES DANDO ERROR ABSOLUTO Y RELATIVO PORCENTUAL EN UN CUADRO APORTEcos (experimental)cos (teorico)ERROR ABSOLUTOERROR RELATIVO

1.72771.81640.048834.88

1.74021.83670.052545.25

1.57191.67230.060016.00

1.41271.49660.056065.61

1.31951.41180.065346.53

1.22711.32390.073137.31

1.13941.23470.077147.71

1.05181.14380.080488.05

1.05181.14750.083458.34

0.97121.05440.078937.89

VI. CONCLUSIONES

Se pudo hallar la admitancia del circuito, utilizando la corriente nominal y la tensin como datos. Se puede observar que el vatmetro no est muy cercano de ser un instrumento ideal, pues produce errores considerables en las mediciones.

Existen diferentes maneras tericas de calcular la potencia, lo cual resulta til cuando no se dispone de un vatmetro. El valor pequeo de la bobina hace que esta consuma poca corriente por lo cual se tiene un factor de potencia pequeo.

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