informe de potencia y factor de potencia

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.

1


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.

2

http://es.wikipedia.org/wiki/Voltaje

http://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Fasor_(electr%C3%B3nica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica#Potencia_aprente

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica#Potencia_activa

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna

http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico


FORMULAS EMPLEADAS

Las formulas empleadas en este laboratorio son las siguientes:

Donde:

P: Potencia Activa Q: Potencia Reactiva

3

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


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


CIRCUITO 2

CIRCUITO 3

5

AT

V

W1

R

XL

A1

W2 A2

RL

AT

V

W1

R

XL

A1

W2 A2

RL


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

6


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

7


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:


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


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:


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


8


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:

9

B

Lugar de “Y”

G


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:

10


graficando:

11

B

G

1/R 0.0050.0007


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:

12


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

13


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:

14

XL

R

Z


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):


El factor de potencia para la resistencia variable es:

para el primer ángulo

IRL variable

I1 constante

IT

15


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:


V IR R P106.80 0.186 205.7 7.6

Tenemos:P = 7.6w

Hallando :

Hallando :

16


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 .


V IR R P82.50 0.49 120.00 29.25

Tenemos:P = 29.25w

Hallando :

Hallando :

17


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

18


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)?

19


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

20


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.

21


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

22

informe de potencia y factor de potencia

Documents