UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL LICENCIATURA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL LABORATORIO DE SISTEMAS ELÉCTRICOS 2.3 EXPERIMENTO N°15 EL VATÍMETRO
ESTUDIANTE:
GRUPO:
PROFESOR: ING. ÁNGEL HERNÁNDEZ
FECHA DE ENTREGA
INTRODUCCIÓN
En este laboratorio nos enfocaremos en aprender cómo usar el vatímetro, y a través de una serie de experimentos mostraremos lo que significa la potencia real y la potencia aparente, y como se pueden determinar estas potencias. Recordando que la potencia aparente representa la Potencia total desarrollada en un circuito con impedancia Z. Esta potencia es la suma vectorial de la potencia real y la potencia reactiva. Para complementar el conocimiento acerca de los vatímetros, podemos decir que un vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil l lamada «bobina de potencial.
ANEXO N°1 Cálculos y Resultados de los Procedimientos Punto 3 a) Conecte la fuente de alimentación y ajústala a 120V c-a, valor que indicara el voltímetro de c-a conectados a través de RL. Mida y anote la corriente de carga IL.
= 2.20 − b) Mida y anote la potencia de entrada, de acuerdo con la lectura del vatímetro.
= 255 c) Calcule la potencia de entrada utilizando la ecuación P = EI.
= 117.5 2.20 = 258.5 d) (Sin tener en cuenta la precisión del medidor) diga si la potencia (b) equivale a la potencia
(c) en una carga resistiva. R/. Sí, es equivalente. e) Quite la carga abriendo todos los interruptores delas resistencias. Observe que el vatímetro indica una potencia cero a pesar de que ti ene 120V c-a en la bobina de voltaje. f) Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación.
Punto 4 Conecte el circuito de la Figura 15-3. Observe que este circuito es idéntico al que se usó en los Procedimientos 2 y 3, excepto que ahora las terminales de entrada y salida del vatímetro se han intercambiado.
Punto 5 a) Ajuste la resistencia de carga a 57 ohms. Conecte la fuente de energía y conéctela a 120V c-a, tomando la lectura en el voltímetro de c-a conectado a través de RL. b) Observe que la guja del vatímetro se desvía hacia la izquierda. Esto no daña al instrumento, pero hace imposible tomar una lectura en el medidor. c) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de energía.
Punto 6 a) Conecte de nuevo el circuito como se indica en la figura 15.2. b) Repita los procedimientos 2 y 3, pero en esta ocasión tome las mediciones a intervalos de 40V. Anote sus mediciones en la Tabla 15 -1.
E= I= W= ExI=
0V
40 V
80 V
120 V
0 0 0
0.70 30 28
1.50 117 120
22 260 264
Punto 7 ¿Por lo general, concuerdan los valores medidos de la potencia W y los productos de E x I? R/. No concuerdan.
Punto 8 a) Examine la estructura del Módulo EMS 8331 de Capacitancia. Notará que es similar al módulo de resistencia, ya que también contiene nueve capacitores dispuestos en tres secciones idénticas. (El Módulo de Capacitancia EMS 8331 se explicará más detalladamente en otro Experimento de Laboratorio.) b) Conecte el circuito que aparece en la Figura 15-5. Conecte cada una de las tres secciones de inductores en paralelo y cierre (ponga en la posición “arriba”) todos los interruptores. Esto proporcionará la mínima inductancia disponible en el módulo. Observe que este circuito es idéntico al de la Figura 15-2, excepto que en este caso la carga de resistencia se reemplazó con una de inductancia.
Punto 9 a) Conecte la fuente de energía y ajústela a 120 V c-a, tomando la lectura en el voltímetro de c-a conectado a través de la carga de capacitancia. Mida y anote la corriente de la carga .
= 2.20 b) Mida y anote la potencia real de entrada, tomando = 0 c) Calcule y escriba la potencia aparente de entrada.
= (120 )(2.20 ) = 264
Punto 11 a) Conecte la fuente de energía ajústela a 120V c-a, tomando la lectura en voltímetro de c-a conectado a través de carga de inductancia. Mida y anote corriente de carga IL. = 2.50 − b) Mida y anote la potencia real de entrada, tomando esta lectura en el voltímetro.
= 40 c) Calcule y anote la potencia real de entrada.
= (120 )(2.50 ) = 300 d) Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. 12. Repita el Procedimiento 9 utilizando los módulos de resistencia y capacitancia conectados en paralelo, como se indica en la Figura 15.6. Conecte todas las secciones en paralelo y cierre todos los interruptores.
= 2.90 = 260 = 340.75
ANEXO #2 Cálculo y Respuestas de las Prueba de Conocimientos 1. ¿Se requiere un vatímetro para medir la potencia real proporcionada a una carga resistiva? Sí, porque cuando el circuito de carga no es del todo resistivo la potencia aparente puede ser muy diferente a la real y no se podría calcular la potencia por P = I x V, por ende se usaría un vatímetro.
2. La potencia aparente es mayor que la real, cuando el circuito contiene uno de los dos tipos específicos de cargas. ¿Cómo se denominan estas cargas? - Carga de Capacitancia - Carga de Inductancia
3.
¿En qué unidades expresaría:
a)
¿La potencia aparente?: Voltamperes [VA]
b)
¿La potencia real?: Watts [W]
4. La relación de (Potencia real/Potencia aparente) se denomina factor de potencia (FP) de un circuito de c-a. Calcule el factor de potencia para los Procedimientos 3, 9, 11 y 12. Procedimiento 3) FP =
=
.
= 1.013
Procedimiento 9) FP = = = 0 Procedimiento 11) FP =
Procedimiento 12) FP =
= =
= 0.133
.
= 0.763
5. De él nombre de dos aparatos domésticos que tengan un alto factor de potencia (cercano a la unidad). 1.Lavadora 2. Nevera
6. ¿Cuáles son los aparatos domésticos que tiene un factor de potencia bajo? R/. Lámparas, DVD, Microondas, Televisión.
7. ¿En qué condiciones indicará un vatímetro una potencia negativa (inferior a cero)? R/. Cuando las conexiones estén invertidas de una de las dos bobinas.
CONCLUSIÓN
Después de analizar la constitución y funcionamiento del vatímetro podemos concluir: Gracias a este instrumento capaz de combinar un voltímetro con un amperímetro, es posible obtener una lectura rápida de la potencia de la energía eléctrica presente en un circuito. De no existir este instrumento tendríamos que conectar un voltímetro y un amperímetro por separado en un circuito para luego utilizar la fórmula = para calcular la potencia. La principal utilidad es conocer la cantidad de corriente que circula por un conductor en todo momento, y ayuda al buen funcionamiento de los equipos, detectando alzas y bajas repentinas durante el funcionamiento. También se aprendió que un vatímetro indicará una potencia negativa (menor que cero), cuando las conexiones estén invertidas de una de las dos bobinas.
BIBLIOGRAFÍA
Experimentos con Equipos Eléctricos Wildi y De Vito
