informe n 04 medidas eléctricas i

UNIVERSIDAD NACIONAL

MAYOR DE SAN MARCOS (Universidad del Per, DECANA de Amrica)

FACULTAD DE INGENIERA

ELECTRNICA Y ELCTRICA

E.A.P. INGENIERA ELCTRICA

LABORATORIO DE MEDIDAS

ELECTRICAS I

DETERMINACIN DEL NGULO DE PRDIDAS Y DEL FACTOR DE PRDIDAS

Profesor:

Ing. Lucio Lozano Ricci

Integrantes:

Quispe Loayza, Edwin 11190243

Horario:

lunes, 10:00 am 12:00 pm

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS

LABORATORIO DE MEDIDAS ELCTRICAS I EAPIEI 2

FACULTAD DE INGENIERA ELECTRNICA Y ELCTRICA ESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE

INGENIERA ELCTRICA

I. OBJETIVO

Analizar en forma experimental el ngulo de perdidas y el factor de prdidas de un condensador, usando una reactancia simuladora de prdidas.

II. FUNDAMENTO

Es muy importante la determinacin exacta de la capacidad de un condensador, para lo cual se requiere tener en cuenta ciertos problemas que surgen de las caractersticas de un condensador. Un condensador consiste en dos electrodos separados por aislante ideal (R ), al aplicar una tensin alterna (V) a los electrodos del condensador, se ha de producir una corriente desfasada 90 con respecto a la tensin, tal como se muestra en la figura 1.

C

(a ) (b )

O = 9 0

V

I

V

Figura 1

En un condensador real (C) el aislante por bueno que sea, tiene una resistencia de un valor determinado y conduce las cargas haciendo el efecto de una componente activa. En consecuencia, con un condensador real el ngulo de desfasaje () es inferior a 90. Cuanto mayor es la diferencia entre el ngulo y 90 ( = 90- ), peor es la calidad del aislante utilizado en la construccin del condensador y en consecuencia la calidad del condensador. Considerando esto, se puede representar un condensador con un circuito equivalente de dos maneras: Un condensador real se puede representar como un condensador ideal C (sin perdidas) conectado en serie con una resistencia equivalente R', tal como se muestra en la figura 2(a), adjunta.

EXPERIMENTO N 04

DETERMINACIN DEL NGULO DE PRDIDAS Y DEL FACTOR DE PRDIDAS



I

V

o

(b )(a )

V

V c

V

I

R '

V c

R 'V

Figura 2

Tambin se puede representar un condensador real como ideal "Co" conectado en paralelo con una resistencia equivalente R", tal como se muestra en la figura 3.

I R

Ic

I

V

(a ) (b )

o

V

I

Ic I R

C R ''o

Figura 3

Al considerar la conexin serie se determina el ngulo , denominado ngulo de perdidas, segn el triangulo de intensidades tal como se muestra en la figura 2(b). Donde:

0

0

'2''

CfR

wCI

IRtag

V

V

C

R

Al considerar la conexin en paralelo del condensador ideal Co con la resistencia equivalente R", se obtiene el ngulo segn el triangulo de intensidades tal como se muestra en la figura 3(b) donde:

00''2

1''

CfRVC

RV

tagI

I

C

R

El ngulo se denomina ngulo de perdidas y Tg es el factor de perdidas. Por

lo tanto y por lo general, el ngulo de perdidas es muy pequeo y en este caso se puede admitir que = Tg.



III. EQUIPOS Y/O INSTRUMENTOS A UTILIZAR

1. 1 Vatmetro monofsico 220V 5A (AC) 2. 1 Ampermetro 0 0,6 3A ( AC) 3. 1 Voltmetro 0 300V ( AC) 4. 1 Autotransformador Monofsico de 0 230V 5. 1 Resistencia variable 0 - 690 4 A 6. 1 Resistencia fija 0- 300 4 A 7. 1 Condensador 12f, 220V, 60Hz 8. 1 Multmetro 9. Cables de conexin

IV. PROCEDIMIENTO

Primer Caso:

Figura 4

a. Armar el circuito mostrado. b. Regular la resistencia R1 a su valor mximo. c. Energizar el circuito, conectando la entrada del auto-transformador a la

red de 220v - 60Hz. d. Regulando la salida del auto-transformador desde cero hasta 220v,

tomando un juego de valores como mnimo de 12 valores de V, A, W, VR y VC respectivamente.

e. Manteniendo constante la tensin del voltmetro en 220v, regular la resistencia R1 desde su valor mximo a su valor mnimo, y repetir el procedimiento indicado en el paso anterior.

VALORES DE LA EXPERIENCIA - SERIE:

V0 (V) VL (V) A (Am) VR (V) VC (V) Tan 55 55 0.38 17.8 53.3 0.235 13.245

110 110 0.74 28.7 106.9 0.277 15.513

200 200 1.35 52 196.4 0.267 15.028

220 218 1.5 50.3 213.7 0.264 14.829



Segundo Caso: a. Armar el circuito de la figura 5, verificar que la resistencia R2 se

encuentre en su mximo valor.

Figura 5

b. Energizar el circuito conectando la entrada del auto-transformador a la red de 220v - 60Hz.

c. Regular la salida del auto-transformador, variando la tensin desde 0 hasta 220V, tomando un juego como mnimo de 12 valores de V, A, W, VR2, VC .

VALORES DE LA EXPERIENCIA - PARALELO:

V0(v) VL (v) I(Am) W (w) IR (Am) IC (Am) Tan

55 55.1 0.25 ---- 0.06A 0.24A 0.25 14.28

110 110,2 0.54 0.3 0.148A 0.52A 0.286 15.97

200 210.7 0.96 24 0.29A 0.92A 0.315 17.49

220 220.2 1.06 30 0.32A 1.02A 0.315 17.47

V. CUESTIONARIO

1. Hacer el fundamento terico del experimento realizado. CONDENSADORES.- un condensador consiste bsicamente de dos conductores separados por un dielctrico para almacenar energa en forma de campo electroesttico y el voltaje aplicado. La capacitancia se define como la tasa entre la carga elctrica almacenada y el voltaje aplicado. Siendo la unidad de la capacitancia los faradios (F). La energa electroesttica es Watts/s y Jouls, almacenada en el condensador est dado por. Dependiendo de la aplicacin, el dielctrico del capacitos puede ser aire, gas, papel integrado, pelcula orgnica, etc, teniendo cada uno su propio dielctrico y temperatura.



Factor de potencia: el termino factor de potencia, en el caso, define las perdidas elctricas en el condensador que opera bajo un voltaje A.C. En el dispositivo ideal la corriente debe adelantar al voltaje en 90. Un condensador real debido a las perdidas en el dielctrico, electrodo y contactos terminales, tiene un ngulo de fase menor a 90. El factor de potencia est definido como la razn entre la resistencia en serie defectiva y la impedancia del condensador. DETERMINACION DEL ANGULO DE PRDIDAS Y DEL FACTOR DE PRDIDAS. La calidad del condensador depende de la calidad del material aislante utilizado como dialectico en la fabricacin del condensador. Este factor de calidad del condensador se determina midiendo el ngulo de perdidas El ngulo de prdidas de las figuras 2.b y 3.b tenemos representado por.

Donde es el ngulo de desfasaje entre la intensidad de la corriente y la

tensin aplicada al condensador. El ngulo ideal (sin perdidas) el ngulo de

desfasaje = 90. De este se deduce que para determinar con exactitud

el ngulo de desfasaje se produce a medir la potencia real disipada en el condensador (P) y la potencia aparente (VI).

2. Explique Ud. la influencia que tiene la resistencia R1 en la

determinacin del ngulo de perdidas y el factor de perdidas del condensador utilizado en la experiencia. En la figura.4, tenemos la conexin en serie. En el cual R1 tiene la influencia para mejorar la calidad del condensador. Para mejorar debemos disminuir el valor de R1 y a medida que disminuimos la resistencia la corriente. En conclusin el ngulo de prdidas y el factor de prdidas del condensador disminuyen, mientras ms prximo a cero, entonces ser de mejor calidad.

3. Explique otros mtodos para la determinacin del ngulo de prdidas y el factor de prdidas de un condensador. En la industria se determina el factor de calidad del condensador utilizando uno de los dos mtodos que a continuacin enumeran:

I. Mtodo de Vatmetro El vatmetro seala la potencia disipada y del producto de las lecturas del ampermetro y el voltmetro se obtiene el valor de la potencia aparente. A base de los valores obtenidos de la medicin, se calcula el

factor de potencia (cos ), ngulo de desfasaje ( ) y por lo tanto el

factor de perdida (tan ) y el ngulo de prdidas .



4. Qu influencia tiene la resistencia R2 en el ngulo de prdidas y el factor de prdidas del condensador? En este caso tendremos que analizar el circuito de la figura.5 conexin en paralelo. En el caso ocurre lo contrario a comparacin de la conexin en serie, esta vez el valor de R2 deber ser muy grande para mejorar la calidad del condensador, por ende mejoraremos el ngulo y factor de perdida.

5. El factor de prdidas y el ngulo de prdidas de un condensador es dependiente de la frecuencia. Demuestre

CONEXIN SERIE De la figura 2.b tenemos lo siguiente

Reemplazando los valores (ii) y (iii) en (i)

Por lo tanto queda demostrado que el factor de perdida depende directamente de la frecuencia. CONEXIN PARALELO De la figura 3.b tenemos lo siguiente



Reemplazando los valores (ii) y (iii) en (i)

Por lo tanto queda demostrado que el factor de perdida depende indirectamente de le frecuencia.

6. Qu importancia tiene el ngulo de prdidas y el factor de

prdidas de un condensador? Como habremos podido notar, el factor y el ngulo de prdidas se relacionan directamente. Ahora, pero dnde radica su importancia. Dado que no existe un condensador ideal, siempre habr una corriente de fuga; donde su valor depender de las condiciones del aislante del conductor. Y por efecto Joule, esta corriente generar calor y por ende prdidas en el conductor. De esta parte, tendremos que tanto el ngulo, como el factor de prdidas dependern de la temperatura del material y en un caso particular para el ngulo de prdidas; tambin de la frecuencia.

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Vimos que no existe un condensador ideal, siempre habr una corriente de fuga; donde su valor depender de las condiciones del aislante del conductor. Y por efecto Joule, esta corriente generar calor y por ende prdidas en el conductor.

Tambin obtuvimos que tanto ngulo, como el factor de perdidas depende de la temperatura del material y en caso particular para el ngulo de prdida; tambin la frecuencia.

Vimos que para el caso de conexin en serie RC; R1 debe ser pequeo para reducir el factor y el ngulo de prdidas.

Mientras que para el caso de conexin en paralelo RC, R2 debe ser grande para la reduccin del factor y el ngulo de prdidas.

Notamos que para nuestros clculos, la precisin de los equipos no ayudaba bastante, sobre todo el ampermetro, por lo que nos apoyamos en una doble medicin.



VII. BIBLIOGRAFA

Instrumentacin Electrnica Moderna William D. Cooper Tcnicas de las Medidas Elctricas Stockl Gua para Mediciones Electrnicas Stanley Wolf Tecnologa Industrial Kastejn Kastejn

informe n 04 medidas eléctricas i

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