UNIVERSIDAD NACIONAL DE CHIMBORAZO

FACULTAD DE INGENIERACARRERA DE INGENIERA EN ELECTRNICA Y TELECOMUNICACIONESCIRCUITOS ELCTRICOS Y LABORATORIO IINFORME (nmero 22 de labvolt):1.-DATOS INFORMATIVOS:

INTEGRANTES: Washington Naranjo Jonathan Montenegro Fabricio Toaza Nelson Tacuri Willian Caar2.-TEMA: Vatios, Vars, y Volt ampermetros Trifsicos.

SEMESTRE: Tercero A

FECHA DE ENTREGA: 20 de enero de 2015

2014 - 2015

3.-OBJETIVOS:

3.1. GENERALES: Determinar las potencias aparente, real y reactiva en circuitos trifsicos. Calcular el factor de potencia en circuitos trifsicos. 3.2. ESPECIFICOS: Estudiar y Comprender las unidades de medida Vatios, Vars, y Volt Amperios en la aplicacin de circuitos trifsicos. 4.- DISCUSIN:En el EXPERIMENTO DE LABORATORIO N 21 usted calcul potencia real en circuitos trifsicos. Usted ahora aprender que la potencia reactiva (sea capacitiva o inductiva) puede ser calculada de manera similar. Y as la potencia aparente y el factor de potencia puede ser calculado para circuitos trifsicos balanceados.5.- MARCO TERICO:POTENCIA ELCTRICA

La potencia elctrica es la relacin de paso de energa de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energa entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt).Cuando una corriente elctrica fluye en cualquier circuito, puede transferir energa al hacer un trabajo mecnico o termodinmico. Los dispositivos convierten la energa elctrica de muchas maneras tiles, como calor, luz (lmpara incandescente), movimiento (motor elctrico), sonido (altavoz) o procesos qumicos. La electricidad se puede producir mecnica o qumicamente por la generacin de energa elctrica, o tambin por la transformacin de la luz en las clulas fotoelctricas. Por ltimo, se puede almacenar qumicamente en bateras.La energa consumida por un dispositivo elctrico se mide en vatios-hora (Wh), o en kilovatios-hora (kWh). Normalmente las empresas que suministran energa elctrica a la industria y los hogares, en lugar de facturar el consumo en vatios-hora, lo hacen en kilovatios-hora (kWh). La potencia en vatios (W) o kilovatios (kW) de todos los aparatos elctricos debe figurar junto con la tensin de alimentacin en una placa metlica ubicada, generalmente, en la parte trasera de dichos equipos. En los motores, esa placa se halla colocada en uno de sus costados y en el caso de las bombillas de alumbrado el dato viene impreso en el cristal o en su base.

POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNACuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia elctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una funcin de los valores eficaces o valores cuadrticos medios, de la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a travs del dispositivo.Si a un circuito se aplica una tensin sinusoidal con velocidad angular y valor de pico de forma

Esto provocar, en el caso de un circuito de carcter inductivo (caso ms comn), una corriente desfasada un ngulo respecto de la tensin aplicada:

Donde, para el caso puramente resistivo, se puede tomar el ngulo de desfase como cero.La potencia instantnea vendr dada como el producto de las expresiones anteriores:

Mediante trigonometra, la expresin anterior puede transformarse en la siguiente:

Y sustituyendo los valores del pico por los eficaces:

Se obtiene as para la potencia un valor constante, y otro variable con el tiempo,. Al primer valor se le denomina potencia activa y al segundo potencia fluctuante.COMPONENTES DE LA INTENSIDAD

Figura 1.- Componentes activa y reactiva de la intensidad; supuestos inductivos, izquierdos y capacitivos, derecha.Consideremos un circuito de C. A. en el que la corriente y la tensin tienen un desfase . Se define componente activa de la intensidad, Ia, a la componente de sta que est en fase con la tensin, y componente reactiva, Ir, a la que est en cuadratura con ella (vase Figura 1). Sus valores son:

El producto de la intensidad, I, y las de sus componentes activa, Ia, y reactiva, Ir, por la tensin, V, da como resultado las potencias aparente (S), activa (P) y reactiva (Q), respectivamente:

POTENCIA APARENTE

Figura 2.- Relacin entre potencia activa, aparente y reactiva.La potencia compleja de un circuito elctrico de corriente alterna (cuya magnitud se conoce como potencia aparente y se identifica con la letra S), es la suma (vectorial) de la potencia que disipa dicho circuito y se transforma en calor o trabajo (conocida como potencia promedio, activa o real, que se designa con la letra P y se mide en vatios (W)) y la potencia utilizada para la formacin de los campos elctrico y magntico de sus componentes, que fluctuar entre estos componentes y la fuente de energa (conocida como potencia reactiva, que se identifica con la letra Q y se mide en voltamperios reactivos (var). Esto significa que la potencia aparente representa la potencia total desarrollada en un circuito con impedancia Z. La relacin entre todas las potencias aludidas es .Esta potencia aparente (S) no es realmente la "til", salvo cuando el factor de potencia es la unidad (cos =1), y seala que la red de alimentacin de un circuito no solo ha de satisfacer la energa consumida por los elementos resistivos, sino que tambin ha de contarse con la que van a "almacenar" las bobinas y condensadores. Se mide en voltamperios (VA), aunque para aludir a grandes cantidades de potencia aparente lo ms frecuente es utilizar como unidad de medida el kilovoltiamperio (kVA).La frmula de la potencia aparente es: POTENCIA ACTIVA, POTENCIA MEDIA CONSUMIDA O POTENCIA ABSORBIDAEs la potencia capaz de transformar la energa elctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos elctricos existentes convierten la energa elctrica en otras formas de energa tales como: mecnica, lumnica, trmica, qumica, etc. Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos y, en consecuencia, cuando se habla de demanda elctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha demanda.Se designa con la letra P y se mide en vatios -watt- (W) o kilovatios -kilowatt- (kW). De acuerdo con su expresin, la ley de Ohm y el tringulo de impedancias:

Resultado que indica que la potencia activa se debe a los elementos resistivos.POTENCIA REACTIVA INDUCTIVAEsta potencia no se consume ni se genera en el sentido estricto (el uso de los trminos "potencia reactiva generada" y/o "potencia reactiva consumida" es una convencin) y en circuitos lineales solo aparece cuando existen bobinas o condensadores. Por ende, es toda aquella potencia desarrollada en circuitos inductivos. Considrese el caso ideal de que un circuito pasivo contenga exclusivamente, un elemento inductivo (R = 0; Xc = 0 y Xl = o) al cual se aplica una tensin senoidal de la forma u(t) = Umx * sen w*t. En dicho caso ideal se supone a la bobina como carente de resistencia y capacidad, de modo que solo opondr su reactancia inductiva a las variaciones de la intensidad del circuito. En dicha condicin, al aplicar una tensin alterna a la bobina la onda de la intensidad de corriente correspondiente resultar con el mximo ngulo de desfasaje (90). La onda representativa de dicho circuito es senoidal, de frecuencia doble a la de red, con su eje de simetra coincidiendo con el de abscisas, y por ende con alternancias que encierran reas positivas y negativas de idntico valor. La suma algebraica de dichas sumas positivas y negativas da una potencia resultante nula, fenmeno que se explica conceptualmente considerando que durante las alternancias positivas el circuito toma energa de la red para crear el campo magntico en la bobina; mientras en las alternancias negativas el circuito la devuelve, y a dicha devolucin se debe la desaparicin temporaria del campo magntico. Esta energa que va y vuelve de la red constantemente no produce trabajo y recibe el nombre de "energa oscilante", correspondiendo a la potencia que vara entre cero y el valor (Umx*Imx)/2 tanto en sentido positivo como en negativo.Por dicha razn, para la condicin indicada resulta que P = 0 y por existir como nico factor de oposicin la reactancia inductiva de la bobina, la intensidad eficaz del circuito bale:

El desfasaje angular de la corriente (I) respecto de la tensin (U) es de 90, tal como se puede apreciar en este diagrama de un circuito inductivo puro. Ntese como la sinusoide correspondiente a la Potencia (P = U*I) es positiva en las partes en que tanto I como U son positivas o negativas, y cmo es negativa en las partes en que ya sea U o I es positiva y la otra negativa.En circuitos inductivos puros, pese a que no existe potencia activa alguna igual se manifiesta la denominada "Potencia reactiva" de carcter inductivo que vale:

Siendo = 90 (Dado que la corriente atrasa con respecto de la tensin)

La potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo y se dice que es una potencia devastada (no produce vatios), se mide en voltamperios reactivos (var) y se designa con la letra Q.A partir de su expresin,

Lo que reafirma en que esta potencia se debe nicamente a los elementos reactivos.POTENCIA REACTIVA CAPACITIVAEs toda aquella potencia desarrollada en un circuito capacitivo. Considerando el caso ideal de que un circuito pasivo contenga nicamente un capacitor (R = 0; Xl = 0; Xc = 0) al que se aplica una tensin senoidal de la forma U(t) = Umx*sen w*t, la onda correspondiente a la corriente I, que permanentemente carga y descarga al capacitor resultar 90 adelantada en relacin a la onda de tensin aplicada. Por dicha razn tambin en este caso el valor de la potencia posee como curva representativa a una onda senoidal de valor oscilante entre los valores cero y (Umx*Imx)/2 en sentido positivo y negativo.Las alternancias de dicha onda encierran reas positivas correspondientes a los perodos en que las placas del capacitor reciben la carga de la red; significando los perodos negativos el momento de descarga del capacitor, que es cuando se devuelve a la red la totalidad de la energa recibida. En esta potencia tambin la suma algebraica de las reas positivas y negativas es nula dado que dicha reas son de igual y opuesto valor. La potencia activa vale cero, y por existir como nico factor de oposicin la reactancia capacitiva del circuito la intensidad eficaz que recorre al mismo vale:

Siendo = 90 (La tensin atrasa respecto de la corriente)

Diagrama de un circuito puramente capacitivo en el cual la tensin atrasa 90 respecto de la corriente.En los circuitos capacitivos puros no existe potencia activa, pero si existe la potencia reactiva de carcter capacitivo que vale:

POTENCIA DE CARGAS REACTIVAS E IN-REACTIVASPara calcular la potencia de algunos tipos de equipos que trabajan con corriente alterna, es necesario tener en cuenta tambin el valor del factor de potencia o coseno de phi () que poseen. En ese caso se encuentran los equipos que trabajan con carga reactiva o inductiva, es decir, aquellos aparatos que para funcionar utilizan una o ms bobinas o enrollado de alambre de cobre, como ocurre, por ejemplo, con los motores elctricos, o tambin con los aparatos de aire acondicionado o los tubos fluorescentes.Las cargas reactivas o inductivas, que poseen los motores elctricos, tienen un factor de potencia menor que 1 (generalmente su valor vara entre 0,85 y 0,98), por lo cual la eficiencia de trabajo del equipo en cuestin y de la red de suministro elctrico disminuye cuando el factor se aleja mucho de la unidad, traducindose en un mayor gasto de energa y en un mayor desembolso econmico.POTENCIA TRIFSICALa representacin matemtica de la potencia activa en un sistema trifsico equilibrado (las tres tensiones de fase tienen idntico valor y las tres intensidades de fase tambin coinciden) est dada por la ecuacin:

Siendo la intensidad de lnea y la tensin de lnea (no deben emplearse para esta ecuacin los valores de fase). Para reactiva y aparente:

5.-EQUIPOS Y MATERIALES:5.1.- EQUIPOS: Mdulo fuente de alimentacin (0-120/208v/3) EMS 8821 Mdulo de medicin de CA(250/250/250 V) EMS 8426 Mdulo de medicin de CA(0.5/0.5/0.5 A) EMS 8425 Mdulo de resistencia EMS 8311 Mdulo de inductancia EMS 83215.2.-MATERIALES: Cables de conexin EMS 89416.-PROCEDIMIENTO:

1.a) Usando sus Mdulos: Inductancia EMS, fuente de alimentacin y de medicin de CA, conecte el circuito Y mostrado en la fig. 22-1. Use una seccin separada de inductancia para cada una de las cargas L1, L2 y L3. No conecte el neutro del mdulo de inductancia al neutro de la fuente de alimentacin.

b) Ajuste cada seccin de inductancia para una reactancia de 300.c) Conecte la fuente de alimentacin y ajuste en 208 Vca.d) Mida y registre los voltajes y las corrientes a travs de las tres inductancias de carga L1, L2 y L3.E1= 120 Vca I1=0.475 AcaE2= 120 Vca I2= 0.47 AcaE3= 105 Vca I3= 0.47 Acae) regrese el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin.f) Estn las corrientes y los voltajes razonablemente balanceados.Si los voltajes son considerablemente iguales con alguna desigualdad pero est en el rango de error considerable.g) Cual es el valor promedio de la corriente de lnea.I1+I2+I3=_______I1+I2+I3=0.47+0.47+0.47I1+I2+I3= 0.47 Vcah) Cual es el valor de voltaje de lnea a lnea.E lnea-lnea =120*1.73E lnea-lnea =207.8i) Calcule la potencia reactiva para calcular cada una de las cargas inductivasE1 x I1= 57 var (L1).E1 x I1= 56.4 var (L2).E1 x I1= 49.35 var (L3).j) Calcule la potencia reactiva trifsica usando la suma de (I).Var (L1)+ var (L2)+ var (L3)=__________Var (L1)+ var (L2)+ var (L3)=162.75 vark) Calcule la potencia reactiva total trifsica usando los valores de lnea de (g) y (h).E lnea E lnea * I lnea *1.73=____________E lnea E lnea * I lnea *1.73= 207.8+0.47*1.73E lnea E lnea * I lnea *1.73= 169.2 varl) La potencia total encontrada en (j) es comparable con la total encontrada en (k)?Si razonablemente los valores son casi acertados un poco de error pero aceptable dentro del margen de errores2.a) Usando su mdulo de resistencia agregue una seccin de resistencia en serie con cada una de las cargas inductivas como se muestra en la Fig.22-2. No conecte el neutro del mdulo de resistencia al neutro de la fuente de alimentacin.b) Ajuste cada seccin de resistencia a 400 mientras mantiene cada seccin de inductancia con una reactancia de 300 c) Conecte la fuente de alimentacin y ajuste en 208 Vca.d) Mida y registre las corrientes de lnea y los voltajes a travs de las tres inductancias de carga L1, L2, L3.E1= 24 Vca I1= 0.25 AcaE2= 66 Vca I2= 0.26 AcaE3= 60 Vca I3= 0.26 Aca

e) Regrese el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin .Reconecte los voltmetros como se muestra en la figura 22-3.f) Conecte la fuente de alimentacin y ajuste en 208 Vca.g) Mida y registre los voltajes a travs de cada carga resistiva R1, R2, y R3.E4= 95 Vca E5= 89 Vca E6= 79 Vca h) Regrese el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentacin.i) Calcule la potencia real disipada en las tres resistencias usando los resultados de (d) y (g).E4= 95 Vca x I1= 0.25 Aca = 23.5 WE5= 66 Vca x I2= 0.26 Aca= 23.14 WE6= 60 Vca x I3= 0.26 Aca= 29.54 WPotencia total 3 real = 68.7 Wj) Calcule la potencia reactiva total en las tres inductancias usando os resultados de (d).

k) Calcule la potencia total aparente usando los resultados de (i) y (j).

I) Calcule la potencia aparente total trifsica usando la formula

m) Es la potencia total aparente encontrada en (k) comparable con la total encontrada en (i)? n) Calcule el factor de potencia usando las potencias totales real y aparente:

7.-OBSERVACIONES: En los resultados de los voltajes de lnea observamos que los resultados son muy semejantes en su valor por lo cual deducimos que el circuito estaba balanceado. En el anlisis de hoy se limit a determinar las potencias en circuitos trifsicos balanceados sin tomar en cuenta el neutro en cada una de las conexiones equivalentes en nuestros circuitos por rdenes de seguridad. Para evitar fallos y accidentes con electricidad. En la primera parte podemos observar que el sistema est muy balanceado ya que los voltajes estn cercanos aunque las Corrientes bastantes cercas. Y tambin podemos observarlo en los clculos obtenidos para tener un valor promedio de la corriente de lnea y compararla con el valor voltaje lnea a lnea y cuando los comparamos estos valores se puede decir que estn bastantes lejos uno del otro. Al usar las herramientas facilitadas en el laboratorio de mquinas para analizar y observar el respectivo funcionamiento del sistema trifsico, se logran mejorar nuestras habilidades para identificar las caractersticas de las conexiones trifsicas. Se ampliaron los conocimientos previamente obtenidos en la teora acerca de la potencia trifsica. Los errores que se encontraron en la experiencia se deben a las mediciones realizadas con el multmetro, las cuales no son exactamente iguales a las calculadas tericamente debido a las condiciones del medio y la manipulacin del aparato. La potencia aparente calculada mediante la frmula tiene una variacin de 0.23 con referencia la calculada con la corriente e intensidades en el circuito.8.-CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:8.1.-CONCLUSIONES: Se puede decir que la potencia reactiva calculada es semejante o en tal caso balanceado con la potencia aparente, tomando en cuenta los la potencia total real y la reactiva. Una potencia reactiva esta puede ser capacitiva o inductiva puede llegar a ser calculada de igual manera que un circuito trifsico balaceado sin importar su conexin tal como se aprendi en prcticas anteriores demostrando as que su factor de potencia y potencia aparente llega a ser idntica y sus valores semejantes. Los Valores negativos de la potencia reactiva indicarn que la carga del circuito es en mayor medida capacitiva. Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relacin entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S, o bien como el coseno del ngulo que forman los Fasores de la intensidad y el voltaje, designndose en este caso como cos, siendo el valor de dicho ngulo. La potencia aparente tiene un factor de potencia con respecto a la real que no puede ser mayor a uno.8.2.-RECOMENDACIONES: No hacer ninguna conexin con la fuente conectada, igualmente desconectar la fuente despus de terminar la medicin; porque se est trabajando con voltajes altos. No conectar el neutro del mdulo de resistencias al neutro de la fuente de alimentacin.9.-PRUEBA DE CONOCIMIENTOS:1. Un motor trifsico toma una corriente de 10 amperios de una lnea de 440 voltios y su factor de potencia es 80%.a) Calcule la potencia aparente:

b) Calcule la potencia real:

c) Calcule la potencia reactiva

2. Un transformador entra 120kVA a una carga con un voltaje lnea-lnea de 2400V.Calcule la corriente de lnea.

10.-BIBIOGRAFA: http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica 11.-ANEXOS:

Ing. Milton del Hierrro Circuitos Elctricos y Lab. IPgina 17