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8/16/2019 lab2460 5 potencia de redes continua
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Universitarios:
Aquino Collarana Álvaro WillyCondori Pava Wilian Carlos
Trujillo Marca Emanuel
Flores Copa Angel
Tema:
Potencia En edes !e Corriente Continua"
!ocente:
#ng" $scar W" Anave %e&n
TA'A($ E)PE#ME*TA% *+,
#*F$ME
!E%A'$AT$#$
- ,
$U$.'$%#/#A
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,"0 $'(ET#/$ 1E*EA%".- Idenficar los materiales que se usara durante el laboratorio
- Después de obtener las lecturas comprobar los resultados haciendo el uso de laLey Joule
- Al analizar la presente practica estaremos en condiciones de identificar, analizar,evaluar, concluir y encarar redes de corriente continua en las que se encuentreinvolucrada la potencia eléctrica, y para su cuantificación se apelar al uso yprincipio de funcionamiento del !at"metro#
5.1.1" $'(ET#/$2 E2PEC3F#C$2"
$ara alcanzar el ob%etivo &eneral, los estudiantes debern mane%ar y usar adecuadamente los si&uientes parmetros eléctricos involucrados'
$otencia (ransmisión de la ener&"a
)emuneración Demanda m*ima
Ley de Joule +alentamiento
$erdida ner&"a !at"metro $rincipio de operación del vat"metro
+ar&o por potencia +ar&o por ener&"a
,"4" PU*TUA%#5AC#$*E2 TE6#CA2"
,"4"0" Potencia
La potencia es la rapidez con la que se realiza un traba%o, es decir, es el traba%o realizadopor una car&a eléctrica al desplazarse desde un punto A hasta el otro punto , y podemosrepresentarlo por la si&uiente ecuación'
W =q∗(V A−V B )
.i en un circuito e*iste un receptor que transforma la ener&"a potencial en otra forma deener&"a, el valor de esta /ltima para un paso de corriente por el receptor durante untiempo t es'
W = E= I ∗t (V A−V B )
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P$TE*C#A E* E!E2 !E C$#E*TE C$*T#*UA
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sta e*presión corresponde a la ener&"a consumida por un receptor# La potencia eléctricaen +orriente +ontinua es aquella que en su totalidad se transforma en otro tipo deener&"a, cuyo traba%o es /til#
n el interior de un resistor, los electrones se mueven con una velocidad de arrastreconstante sin &anar ener&"a cinética, cuando dicho resistor se somete a una diferencia depotencial eléctrico# La ener&"a potencial eléctrica adquirida por los electrones se pierde yse transmite al resistor en forma de calor# A este efecto se llama calentamiento por efectode Joule, .e desarrolla una cierta cantidad de calor que es proporcional a la potencia,esta si&ue la si&uiente e*presión'
P= I 2∗ R=V
2
R ⤇ [W ]
stas ecuaciones se conocen como la Ley de Joule y se aplican solamente en latransformación de ener&"a eléctrica en ener&"a calor"fica# 0tra forma de e*presar lapotencia es de la si&uiente forma'
P= I ∗V [W ]
La cantidad de calor que produce un conductor al paso de corriente eléctrica, se muestraen razón directa a la resistencia, al cuadrado de la intensidad eléctrica y al tiempo, sue*presión es'
Q= R∗ I 2∗t ∗0.24⤇ [Cal ]
La potencia en corriente continua se diferencia de la potencia eléctrica en corrientealterna, porque es netamente /til, esto quiere decir que cumple la misión de transformaseen otro tipo de ener&"a aprovechable, sin embar&o, este &rado de utilidad est limitado por el rendimiento del equipo a utilizar#
,"7" MATE#A% 8 E9U#P$ A UT#%#5A"
(res resistencias 12ocos de 334 5!67 844, 94 y 344 5:6;
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scala de +orriente +ont"nua
2uente de (ensión C4 B 4 ! +ables de cone*ión con terminales tipo banana y tenazas con derivación# $apeleta de +onsumo de ner&"a de cualquier cate&or"a#
CAACTE#2T#CA2
AMPERÍMETRO:
Nombre AmperímetroMarca ROWLANDModelo M890C+Tipo Digital Color Negro con Naranja
Datos TecnicosDCA
20Ma-20A, ± 0!8"+#$
ACA200Ma-20A,
¿± ¿ 2"+#$C%&'00(
OHM 200 )-200M ), ± *!2"+#$
capacitancia2000p-20 ± 2!"+#$
Temperatura-0.C-*000.C, ± 0!/"+*$
Frecuencia201, ± *"+*$
O!TÍMETRO:
*omre !0L(I
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Frecuencia 34Kz, ± 18H8;
MATER"A!E# CARACTER"#T"CA#
*omre ' 2ocos Incandescentes 1tresresistencias;
Potencia' 3341:;
*omre' !at"metro analó&ico#
Marca' +hauvin
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*omre' 2uente de tension#
Marca' Mhao*in
Input' 3345!6 N84, 45z6C45!6-5A6 D#+#
*omre' calculadora
Marca' +A..I0Modelo' 2*-=4.Color ' $L0
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CONE$"%N EN PARA!E!O +ircuito $ropuesto
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o .eleccionar y verificar las lmparas a usar en la prctica, es decir, probar continuidad#
o .eleccionar los cables o chicotillos para usar en la +one*ión .erie y$aralelo para que estos arre&los ten&an confiabilidad y accesibilidad paralos instrumentos de medición#
o Identificar en el !at"metro analó&ico las bobinas de corriente y bobinas de(ensión, esto con ayuda de un óhmetro 1di&ital o analó&ico;y en elvat"metro identificar los terminales correspondientes al lado de la car&a y
aquellos correspondientes al lado de la lectura#o Definir polaridad en el !at"metro Analó&ico, es decir, identificar en labobinas amperimétricas y bobinas voltimétricas, esto conectado el!at"metro a una resistencia, la marcación debe ser en el sentido positivo yen base a ello definir el lado de la car&a y el lado de la fuente en cadabobina del !at"metro#
o )ealice la cone*ión serie de tres lmparas, lea corriente y diferencia depotencial, este /ltimo en cada una de ellas se&/n el circuito de anlisis#
o +onecte el !at"metro en esta cone*ión se&/n el circuito de anlisis esdecir, el !at"metro a la entrada de la car&a y el !at"metro en cada receptor y compare las ma&nitudes re&istradas, tome muy en cuenta el lado de lacar&a y de la fuente del vat"metro, para proceder a efectuar las otras
mediciones de potencia#o Apunte en la tabla correspondiente la Lectura de datos, todos los valores
requeridos en la presente prctica#o Al i&ual que la cone*ión serie, proceda a efectuar la cone*ión en paralelo
de las tres lmparas, i&ualmente, instale el vat"metro con el mismo criterioanterior#
o fect/e la lectura de $otencia, corriente y !olta%e se&/n a el circuito deanlisis y lectura de datos correspondientes#
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o !uelva a comparar las lecturas de corriente y potencia en cada resistenciacon la lectura total datos de corriente y de potencia#
o .ólo se debe tener cuidado de no conectar la bobina en corriente enparalelo a la car&a o a la fuente, en la cone*ión paralelo y en la cone*iónserie la bobina de tensión debe conectarse en una tensión superior a lautilizada#
o Leer la parte correspondiente al +uestionario de la prctica y efect/eal&unos clculos adicionales y lecturas necesarias para su solución#
,"," %ECTUA !E !AT$2
CONE$"%N #ER"E:
TEN#"%N DE A!"MENTAC"%N CC#F 5!6
CORR"ENTE DE A!"MENTAC"%N 4#38 5A6
POTENC"A TOTA! =#84 5:6
CA1A2 TE*2#6* ?/@ C$#E*TE ?A@
P$TE*C#A?/@?A@B?W@
P$TE*C#A%EC" ?W@
E$
)8 F#= 5!6 4#38 5A6 8#F3= 5:6 8#G 5:6 C#F
)3 G#F 5!6 4#38 5A6 3#4F 5:6 3#8 5:6 3#44
)C 88# 5!6 4#38 5A6 3#CG 5:6 3# 5:6 4#3
Σ 3G#G 5!6 9#3F3 5:6 9# 5:6
!etermine errores de /oltaje:
l error respecto al valor medido'
e ()V med−V calculado
V med∗100=
33.8−29.933.8
∗100 =11.53
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e ( )=11.53 [ ]
CONE$"%N PARA!E!O:
TEN#"%N DE A!"MENTAC"%N C4#3 5!6
CORR"ENTE DE A!"MENTAC"%N 8#48 5A6POTENC"A TOTA! C4#8 5:6
CA1A2 TE*2#6* ?/@ C$#E*TE ?A@
P$TE*C#A?/@?A@B ?W@
P$TE*C#A %EC"
?W@
E$
)8 C4#8 5!6 4#C8 5A6 G#CC8 5:6 G#4 5:6 8#=F
)3 C4#8 5!6 4#CC 5A6 G#GCC 5:6 84#44 5:6 4#9=
)3 C4#8 5!6 4#C 5A6 84#3C 5:6 84#C 5:6 4#9
Σ 4#GF 5A6 3G#GF 5:6 3G#C 5:6
!etermine errores de Corriente:
allando el error de la corriente respecto al valor medido'
e ()= I med− I
I med∗100=
1.01−0.981.01
∗100=2.97
e ()2.97
,"D" CUE*T#$*A#$
0" Eplique la dierencia de lecturas de los /at=metros TotaliGadores de laConei&n 2erie y Paralelo"
Observando los circuitos siguientes:
Conexión en paralelo:
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Conexión en serie:
WT1 y WT2 ambos circi!os es!án some!i"os a #a misma !ensión$ #a misma!ensión %asa %or #a bobina &o#!ime!rica'
(# &o#!a)e en #a conexión en serie es #a misma *e en #a conexión en %ara#e#oambos es!án some!i"os a #a misma !ensión'
+ , -(./( , P.(
WT1 a bobina "e corrien!e$ es!a siem%re a!ra&esa"a %or #a corrien!e !o!a# "e#
circi!o$ -erie s
I
' WT2 a bobina "e corrien!e$ es!a sien"o a!ra&esa"a %or #a
corrien!e !o!a# "e# circi!o$ P
I
S I
$ es nción in&ersa "e# nmero "e resis!encias conec!a"as'
I s
=V
R %ara I
s $ . es iga#:
1
∑ R
P I
$ es nción "irec!a "e# nmero "e resis!encias conec!a"as'
I P=V
R Para I p $ . es iga#: ∑ R
-in embargo %o"emos )s!icar ana#!icamen!e:
3S V I
R=
/( / 3) P
I V R=
a %o!encia P , + /
*( / 3 )S
P V V R=
*(3 / ) P
P v V R=
i&i"ien"o #a Ps y #a P% se !en"rá #o sigien!e:
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na bobina mó&i# si!a"a en #a %ar!e cen!ra# "e #as "os me"ias bobinas y "e sección "e#ga"a $a circ#ar corrien!es "e bobina )a as $y con e##as !ambi;n #a "es&iación "e #a ag)a
*e "e%en"e "e #as "os corrien!es'a no!ación a* !i#i>a"a %ara "esignar a #as bobinas "e# &a!me!ro$ son:
C , : obina "e corrien!e
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$or lo tanto esta potencia se puede medir por la torsión que se debe aplicar al traba%omovible del vat"metro para sostenerlo en la posición normal contra la acción de lasfuerzas que tienden para desplazarla#
>" H9u; cuidados se dee tener antes de conectar un /at=metroI.e debe medir la continuidad y resistencia con un tester
Analó&ico####################en la escala de Q 84
Di&ital##########################en la escala de Q 344
+on lo que determinamos e*actamente la bobina amperimétrica y voltimétrica
$olaridad
$ara determinar la polaridad de un vatimetro podemos realizar lo si&uiente'
+onectar el vat"metro a una car&a resistiva
La defle*ión de la a&u%a debe ser positiva, y a partir de ello definir entrada y salida decorriente de bobina amperimétrica y voltimétrica
Debe ser inicialmente a%ustado en cero
.e debe tener el cuidado de conectar la bobina amperimétrica e serie y la bobinavoltimétrica en paralelo con el circuito
.e debe de controlar que los valores a medir estén dentro del ran&o de las escalas delvat"metro ya que si no las bobinas amperimétrica y voltimétrica se puede daRar
Sa que el !at"metro es un instrumento que mide la potencia es decir los vatios es muyimportante saber cómo conectar el instrumento he aqu" un e%emplo de c&mo no se deeconectar
+one*ión incorrecta del vat"metro
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Para una orma correcta del /at=metro podemos mencionar:
+ .
Primera orma:
+ .
0
&
)epresentación esquemtica de la primera forma de cone*ión
2egunda orma:
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+ .
+ .
0
&
)epresentación esquemtica de la se&undad forma de cone*ión
," (ustiique anal=ticamente los circuitos analiGados y compare con los valoresde potencia lecturados"
+0ETI>E E .)I'Las resistencias se obtienen por la ley de 0hm'
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R=V
I
R1=
8.70
0.21 R
2=
9.80
0.21 R
3=
11.4
0.21
R1=41.43 [Ω ] R
2=46.67 [Ω ] R
3=54.29 [Ω ]
La intensidad I del circuito puede obtenerse hallando la resistencia equivalente delasresistencias conectadas en serie'
Requi .= R1+ R2+ R3 ?J@
I = V
R1+ R2+ R3[ A ]
I = 33.8
41.43+46.67+54.29[ A ]
I =0 .24 [ A ]
e ()=
|
I r− I M I
r
|∗100=|0.21−0.240.21 |∗100=14.29
La potencia y error en cada resistencia ser'
)esistencia 8' P1= R1 × I
2
P1=41.43×0.212=1.83 [W ]
e ()=| Pm− Pc
Pm |∗100=|1.9−1.83
1.9 |∗100=3.68)esistencia 3'
P2= R2 × I 2
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P2=46.67×0.212=2.06 [ W ]
e ()=| Pm− Pc Pm |∗100=|2.1−2.06
2.1 |∗100=1.90
)esistencia C' P3= R3×I
2
P3=54.29×0.212=2.39 [ W ]
e ()=| Pm− Pc
Pm |∗100=|2.4−2.39
2.4 |∗100=0.42
)esistenciatotal' PT = P1+ P2+ P3
PT = P1+ P2+ P3
PT =1.83+2.06+2.39=6.28 [W ]
ɛ PT = Pr− P M
Pr∗100=
7.1−6.287.1
∗100=11.54
n resumen'
Cargas Potencia Calculada ?W@ Potencia Medida ?W@ Error ?@)8 8#FC 8#G C#9F
)3 3#49 3#8 8#G4)C 3#CG 3# 4#3
(otal 9#3F 9# 88#
+0ETI>E E $A)ALL0'
Las resistencias se obtienen por la ley de 0hm'
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R=V
I
R1=
30.1
0.31 R
2=
30.1
0.33 R
3=
30.1
0.34
R1=97.10 [ Ω ] R
2=91.21 [ Ω ] R
3=88.53 [ Ω ]
+omo el volta%e en cada resistencia es el mismo e i&ual al de la fuente, la potencia puedecalcularse directamente, utilizando la formula'
P=V
2
R [W ]
La potencia y error en cada resistencia ser'
)esistencia 8'
P1=
V 2
R1[W ]
P1=
30.12
97.10=9.33 [W ]
?%@ ¿ Pm− Pc
Pm∗100=
9.5−9.339.5
∗100=1.79
)esistencia 3'
P2=V
2
R2[W ]
P2= 30.1
2
91.21=9.93[W ]
?%@ ¿ Pm− Pc
Pm∗100=
10.00−9.9310.00
∗100=0.67
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)esistencia C'
P3=V
2
R3[W ]
P3=
30.12
88.53=10.23[W ]
?%@ ¿ Pm− Pc
Pm∗100=
10.30−10.2310.30
∗100=0.7
)esistencia total'
PT = P1+ P2+ P3
PT =9.33+9.93+10.23=29.49 [W ]
ɛ PT = Pr− P M
Pr∗100=
30.51−29.4930.51
∗100=3.34
n resumen'
Cargas Potencia Calculada ?W@ Potencia Medida ?W@ Error ?@
)8 G#CC G# 8#=G)3 G#GC 84#4 4#9=)C 84#3C 84#C 4#=4
(otal 3G#G 3G#F C#C
.e %ustifico anal"ticamente los valores de potencias encontrados e*perimentalmente enambos circuitos, obteniendo errores aceptables#
D" HEiste el;ctricamente el concepto de potencia en corriente continuaI
.", la potencia e*iste ya que en corriente continua casi toda la potencia demandada puedeser transformada en otro tipo de ener&"a por tanto a esta potencia se le considerasumamente /til o aprovechable para realizar un traba%o#
n corriente continua +#+# la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por undispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre dichosterminales y la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo# sto es, $@IQ!,Donde I es el valor instantneo de la corriente y ! es el valor instantneo del volta%e# .i I
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se e*presa en amperios y ! en voltios, $ estar e*presada en :atts 1!atios;# I&ualdefinición se aplica cuando se consideran valores promedio para I, ! y $#
A una maquina de corriente continua se le debe entre&ar ms potencia de la querealmente se utiliza que e*isten perdidas'
P E= PU + P P
K" HCuando se Lala de corriente continua se estar siempre reiriendo a unapotencia NtilI
.i# n corriente continua la mayor parte de la potencia se transforma en potencia /til, adiferencia de la corriente alterna que presenta mayor &rado de pérdidas, ya que ademsde estar en función a la corriente y al volta%e también depende del valor medio y del valor eficaz, as" esta potencia se divide en potencia aparente, reactiva y activa# $ero para la
potencia en corriente continua se puede medir a través de un parmetro que nos indica el&rado de utilidad de la ener&"a eléctrica que es el rendimiento de cada receptor y see*presa como'
Ƞ= Ptil
P til+ P p ! rdidas
O" 2er necesario cuantiicar la potencia en instalaciones en corriente continua"
.iempre es necesario cuantificar la potencia, en cualquier cone*ión ya sea .erie,
$aralelo u otra ya que podemos calcular la autonom"a de consumo ener&ético necesariopara que un sistema de corriente continua este en pleno funcionamiento en caso de quehaya corte de ener&"a eléctrica# .i se re&istra cuanta ener&"a es consumida en unaresistencia en función de la potencia consumida en un determinado tiempo, y en base aeste dato se determina el monto a cobrar a cada usuario de la empresa#
,"K" C$*C%U2#$*E2
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Antes de conectar un vat"metro, es preciso observar los valores m*imos decorrientes y tensiones que pueden soportar las bobinas 1amperimétrica yvoltimétrica;, estos valores son conocidos como valores nominales del instrumento#
l vat"metro usado en la prctica era analó&ico, lo que si&nifica, tomar lectura en
forma cuidadosa, de forma de no cometer errores de lectura de apreciación yparala%e#
Pn vat"metro el circuito de corriente, el de potencial o ambos pueden recalentarse3in que la a&u%a alcance el e*tremo de la escala#
Antes de usar el vat"metro es necesario probar sus cuatro terminales, dos de(ensión y dos de +orriente +ontinua# $aralelamente a ello sus diferentes escalastanto en la parte !oltimétrica como en la parte Amperimétrica#
$ara su defle*ión se debe someter siempre al !at"metro a una car&a resistiva&eneralmente, sea el circuito de continua o de alterna#
.e debe instalar el vat"metro siempre con el devanado amperimétrico en serie conla car&a y el devanado voltimétrico en paralelo con la fuente, de forma que no seencuentre ener&izado la car&a, el vat"metro no debe re&istrar potencia al&una,porque su bobina amperimétrica se encuentra abierta#
s importante tomar en cuenta la polaridad de la fuente para determinar lapolaridad operativa del !at"metro#
La demanda de potencia, como era de esperar, siempre es mayor cuando las tresse encuentran conectados en paralelo sin embar&o se puede &eneralizar estaapreciación puntualizando que e*istir mayor demanda de potencia en un circuitose corriente continua, cuando la resistencia equivalente sea pequeRa#
*isten vat"metros de diferentes tipos' los de corriente continua, corriente alterna,los analó&icos y los di&itales cuyo principio de funcionamiento es el mismo#
l vat"metro usado en la prctica era analó&ico, lo que si&nifica, tomar lectura en
forma cuidadosa, de forma de no cometer errores de lectura de apreciación yparala%e# +onceptualmente al demandar o consumir potencia 1Demanda; y ener&"a, siempre
es remunerada, ya sea por parte del consumidor o por parte de la empresadistribuidora#
La potencia en vatios en cualquier sistema quieres decir' transformación de ener&"aeléctrica en otro tipo de ener&"a a través de un traba%o /til#
Las papeletas de pa&o 1$roformas;por consumo de ener&"a eléctrica son impresasen un solo formato para todas las cate&or"as e*istentes en la mpresa de LuzL20.A, vale decir , $equeRas Demandas,
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Anlisis bsico de circuitos electrónicos David # Jonson
Anlisis de +ircuitos en In&enier"a Vemmerly
2undamentos de +ircuitos lectrónicos .adiKu B Ale*ander
+ircuitos léctricos Dorf B .voboda
)edes léctricas alabanian
+ircuitos léctricos B I In Uustavo Eava
+ircuitos léctricos Laboratorio In 0scar Anave León