POTENCIA ELECTRICA EN LOS CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

UNIVERSIDAD C ATOLICA DE SANTA MARIA

21-10-2014Alumnos:Delgado Eduardo MeryDiaz Zegarra JeremyPOTENCIA ELECTRICA EN LOS CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

UNIVERSIDAD CATLICA DE SANTA MARIAFacultad de Ciencias e Ingenieras Fsicas y FormalesPROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL

CURSO:Electrotecnia Industrial

Grupo:05

Tema:CONEXIN DE IMPEDANCIAS

Alumnos:Mery Delgado EduardoJeremy Diaz Zegarra Arequipa, 2014I. OBJETIVO:

Analizar y verificar en forma experimental la potencia activa, reactiva y aparente de los circuitos elctricos de corriente alterna, mediante el vatmetro monofsico y el voltmetro ampermetro. Analizar y verificar el procedimiento correcto para la utilizacin y funcionamiento del instrumento vatmetro.

II. MARCO TERICO:

En circuitos AC se presenta la siguiente situacin, en una resistencia el voltaje y la corriente siempre estn en fase y la resistencia siempre es pasiva, todo el tiempo la energa elctrica se convierte en calor; los condensadores y las bobinas almacenan energa y producen un ngulo de fase de 90 entre la corriente y el voltaje por lo que por periodos son activos y periodos son pasivos, significa que estos elementos devuelven energa hacia los generadores; en un circuito AC en general se consideran tres tipos de potencia:

Potencia aparente (S): corresponde a la potencia total que enva la fuente al circuito de carga, es la suma vectorial de las potencias activa y reactiva, segn se muestra en la siguiente figura. Se representa por S y se mide en voltiamperios (VA). Para una tensin dada la potencia aparente es proporcional a la intensidad que circula por la instalacin elctrica:

Potencia activa (P): corresponde a la potencia que realmente utiliza el circuito, representa la capacidad de una instalacin elctrica para transformar la energa elctrica en trabajo til: mecnica (movimiento o fuerza), lumnica, trmica, qumica, etc. Esta potencia es realmente la consumida en una instalacin elctrica. Se representa por P y se mide en vatios (W).:

Donde es el ngulo de fase entre el voltaje y la corriente, al cos se le llama el factor de potencia.

Potencia reactiva (Q): La potencia reactiva (y la energa reactiva) no es una potencia (energa) realmente consumida en la instalacin, ya que no produce trabajo til debido a que su valor medio es nulo. Aparece en una instalacin elctrica en la que existen bobinas o condensadores, y es necesaria para crear campos magnticos y elctricos en dichos componentes. Se representa por Q y se mide en voltiamperios reactivos (VAr).:

III. ELEMENTOS A UTILIZAR:

01 variac monofsico

02 resistencia variable 0-44 ohmios

01 Multimetro digitales

01 ampermetro analgico

01 vatmetro electrodinmico 0-120 v, 5A

01 vatmetro digital

5 condensadores, Conductores de conexin

IV. ACTIVIDADES:

A) Armar el circuito de la siguiente figura:

B) Regulando el variac monofsico obtener en el voltmetro VT una tensin de 80 voltios.

C) Variando la resistencia R1 desde su mximo valor de 88 ohmios hasta 20 ohmios como mnimo, y para diferentes capacitores en el circuito, no deber de circular ms de 2.75 A en el circuito, registrar los valores V1, V2, A, W del circuito para 08 valores de R1 y C.

V. DIAGRAMA DE CONEXIN

TABLA

PuntoA(amp)V1 (V)V2 (V)VTW (watts)R1 ()C (uF )

10.625454.380318830

20.5230.769.680.2135820

30.7243.862.981.1276030

41.1445.260.1804540.350

51.4849.755.880673570

61.5845.759.680643070

71.29346881382750

80.8660.245.580.3477050

R1CSTOTALPTOTALQTOTAL

PuntoP1 =WP1=I2 R1P1 = Vr2 / R1Qc=I2 XCQc = Vc2 / XC

13133.8333.1433.9933.3546.9032.6533.67

21315.6816.2523.9154.7942.1014.9839.35

32731.1031.9745.8444.7554.3430.0345.29

44552.3750.70114.9140.8592.2049.3677.88

56776.6670.57193.6835.21134.9071.41114.44

66474.8969.62220.7340.17147.8169.50130.45

73844.9342.81147.1452.30108.1741.9299.72

84751.7751.7765.4023.4167.0150.1844.40

Potencias consumidas

VI. CUESTIONARIO:

1. Explicar el principio de funcionamiento del vatmetro.

El vatmetro se utiliza para medir la potencia promedio consumida en un circuito.

Los vatmetros son aparatos destinados a medir la potencia activa consumida entre dos puntos A y B de un circuito elctrico. Los vatmetros pueden ser: electrodinmicos, de induccin, trmicos y digitales. A continuacin se describe el funcionamiento de un vatmetro electrodinmico.

2. Qu es la potencia elctrica activa?

La potencia activarepresenta la capacidad de una instalacin elctrica para transformar la energa elctrica en trabajo til como por ejemplo mecnica (movimiento o fuerza), lumnica, trmica, qumica, etc. Esta potencia es realmente la consumida en una instalacin elctrica. Se representa por P y se mide en vatios (W). La suma de esta potencia activa a lo largo del tiempo es la energa activa (kWh), que es lo que factura la compaa elctrica.

Por otra parte, la potencia activa es realmente la potencia contratada en la empresa elctrica y que nos llega a la casa, la fbrica, la oficina o cualquier otro lugar donde se necesite a travs de la red de distribucin de corriente alterna. La potencia consumida por todos los aparatos elctricos que utilizamos normalmente, la registran los contadores o medidores de electricidad que instala dicha empresa para cobrar el total de la energa elctrica consumida cada mes.

La intensidad y la tensin en una resistencia por ejemplo un calefactor, conectada en un circuito de corriente alterna tiene la misma fase. Las curva de potencia activa es siempre positiva.

Cuando conectamos una resistencia (R) o carga resistiva en un circuito de corriente alterna, el trabajo til que genera dicha carga determinar la potencia activa que tendr que proporcionar la fuente de fuerza electromotriz (FEM). La potencia activa se representa por medio de la letra (P) y su unidad de medida es el watt (W).

La frmula matemtica para hallar la potencia activa que consume un equipo elctrico cualquiera cuando se encuentra conectado a un circuito monofsico de corriente alterna es la siguiente:

Dnde:

P= Potencia de consumo elctrico, expresada en watt (W)

I= Intensidad de la corriente que fluye por el circuito, en ampere (A)

Cos= Valor del factor de potencia o coseno de fi

3. Qu es la potencia elctrica reactiva?

La potencia reactivano es una potencia (energa) realmente consumida en la instalacin, ya que no produce trabajo til debido a que su valor medio es nulo. Aparece en una instalacin elctrica en la que existen bobinas o condensadores, y es necesaria para crear campos magnticos y elctricos en dichos componentes.Se representa por Q y se mide en voltiamperios reactivos (VAr).La compaa elctrica mide la energa reactiva con el contador (kVArh) y si se superan ciertos valores, incluye un trmino de penalizacin por reactiva en la factura elctrica.

Esta potencia la consumen los circuitos de corriente alterna que tienen conectadas cargas reactivas, como pueden ser motores, transformadores de voltaje y cualquier otro dispositivo similar que posea bobinas o enrollados. Esos dispositivos no slo consumen la potencia activa que suministra la fuente de FEM, sino tambin potencia reactiva.

Los dispositivos que poseen enrollados de alambre de cobre, requieren ese tipo de potencia para poder producir el campo magntico con el cual funcionan. La unidad de medida de la potencia reactiva es elvolt-ampere reactivo(VAR).

La frmula matemtica para hallar la potencia reactiva de un circuito elctrico es la siguiente:

Dnde:

Q= Valor de la carga reactiva o inductiva, en volt-ampere reactivo (VAR)

S= Valor de la potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA)

P= Valor de la potencia activa o resistiva, expresada en watt (W)

4. Qu es la potencia elctrica aparente?

La potencia aparentees la suma vectorial de las potencias activa y reactiva, segn se muestra en la siguiente figura. Se representa por S y se mide en voltiamperios (VA). Para una tensin dada la potencia aparente es proporcional a la intensidad que circula por la instalacin elctrica.

Dado que la potencia activa (P) es la que define el trabajo til en la instalacin (necesidades del edificio o planta industrial) podemos considerarla fija. Por tanto a mayor potencia reactiva (Q) mayor potencia aparente (S) y por tanto mayor circulacin de intensidad por la instalacin elctrica.Es decir, si en una instalacin elctrica existe potencia reactiva (Q), hace que la intensidad que circula sea mayor que la necesaria para el trabajo til demandado.

La potencia aparente (S), llamada tambin "potencia total", es el resultado de la suma geomtrica de las potencias activa y reactiva. Esta potencia es la que realmente suministra una planta elctrica cuando se encuentra funcionando al vaco, es decir, sin ningn tipo de carga conectada, mientras que la potencia que consumen las cargas conectadas al circuito elctrico es potencia activa (P).

La potencia aparente se representa con la letraSy su unidad de medida es el volt-ampere (VA). La frmula matemtica para hallar el valor de este tipo de potencia es la siguiente:

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)

La potencia aparente o potencia total es la suma de la potencia activa y la aparente. Estas dos potencias representan la potencia que se toma de la red de distribucin elctrica, que es igual a toda la potencia que entregan los generadores en las plantas elctricas. Estas potencias se transmiten a travs de las lneas o cables de distribucin para hacerla llegar hasta los consumidores, es decir, hasta los hogares, fbricas, industrias, etc.

5. Cmo se conecta el vatmetro? Dibuje el esquema.

El vatmetro est compuesto por un ampermetro y un voltmetro. En Multisim tendrs 1 par de puntas para cada uno de ellos.

Supongamos que deseamos medir la potencia de una resistencia de carga RL.

1 Conectamos las puntas del voltmetro en paralelo con la resistencia. Es decir, a cada extremo de ella.

2 Conectamos las puntas del ampermetro en serie antes de la resistencia. Es decir, el alambre pasar primero por el ampermetro y a su salida recin se conecta a la resistencia.

El resultado en pantalla es el mismo que medir con un voltmetro y ampermetro independientes y realizar los clculos por frmula.

Las bobinas fijas se conectan enseriecon el circuito, mientras la mvil se conecta en paralelo. Adems, en los vatmetrosanalgicosla bobina mvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida.

Una corriente que circule por las bobinas fijas genera uncampo electromagnticocuya potencia es proporcional a la corriente y est en fase con ella. La bobina mvil tiene, por regla general, unaresistenciagrande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella

6. Qu instrumentos nos permiten encontrar la potencia elctrica activa que consume un circuito?

http://www.buenastareas.com/ensayos/Instrumentos-De-Medici%C3%B3n-De-Potencia/5809727.html#

http://blog.educastur.es/tecnoaller/files/2011/03/potencia-electrica-y-factor-de-potencia.pdf

http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/655/A7.pdf?sequence=7

7. Qu instrumentos nos permiten encontrar la potencia elctrica reactiva que consume un circuito?

8. Qu instrumentos nos permiten encontrar la potencia elctrica aparente que consume un circuito?

9. Dibujar el diagrama fasorial completo correspondiente al circuito armado.

10. A partir de los datos, hallar las potencias activa, reactiva y aparente tericas.

11. A partir de los datos experimentales, hallar las potencias activa, reactiva y aparente experimentales.

12. En forma tabulada dar la divergencia de valores existentes entre los valores tericos y experimentales.

VII. Recomendaciones:

VIII. Conclusiones:

IX. Bibliografa

Potencia Elctrica