DETERMINACION DEL ANGULO DE PÉRDIDAS Y EL FACTOR DE PERDIDAS DE UN CONDENSADOR OBJETIVO: Usando una resistencia de pérdidas, analizar en forma experimental el ángulo y el factor de pérdidas de un condensador
EQUIPOS A UTILIZAR • 01 Autotransformador variable (0-!0" #$ %A$ • 01 #olt&metro digital 'lue # (0-%00" # A)$ • 01 *iliamper&metro de pinza A+*) nstruments (0-0mA" A)$ • 01 #at&m #at&metro etro igital 'lue .1 (/" cosᴓ 0$, 0#$ 0#$ 0$A21A$ • 01 3esistencia #ariable 3 1 (0 4 !0" 5 - 1$A$ • 01 3esistencia #ariable 3 (0 4 1000" 5 - 0$6A$ • 01 *ult&metro igital$ • 0. )ondensador de .07' 4 !00 # A)$ A)$
Pruebas a Ee!u"ar • *edici8n de la capacidad • *edici8n de la T#$ y el ángulo de pérdida del condensador$
FUNDAMENTO TEORICO condensad sador or consist consistee básicam básicament entee de dos dos conduc conductor tores es CONDENSADORES: Un conden separados por un dieléctrico o por vac&o para almacenar energ&a en forma de campo electrostático$ 9a capacitancia se define como la tasa entre la carga eléctrica almacenada y el volta:e aplicado; C
Q =
V
=
1 CV
ependiendo de la aplicaci8n, el dieléctrico del capacitor puede ser aire, gas, papel impregnado, pel&cula orgánica, etc, teniendo cada uno su propia constante dieléctrica y temperatura$
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1
Fa!"%r &e '%"e(!)a: +l término factor de potencia, en este caso, define las pérdidas eléctricas en el condensador >ue opera ba:o un volta:e A$)$ +n un dispositivo ideal la corriente debe adelantar al volta:e aplicado en ?0@$ Un condensador real, debido a las pérdidas en el dieléctrico, electrodo y contactos terminales, tiene un ángulo de fase menor a ?0@$ +l factor de potencia está definido como la raz8n entre la resistencia en serie efectiva y la impedancia del condensador$
DETERMINACION DEL *NGULO DE PÉRDIDAS Y DEL FACTOR DE PÉRDIDAS 9a calidad del condensador depende de la calidad del material aislante utilizado como dieléctrico en la fabricaci8n del condensador$ +ste factor de calidad del condensador se determina midiendo el ángulo de pérdidasB$ +l ángulo de pérdidas es α?0@ - φ, donde φ es el ángulo de desfasa:e entre la intensidad de la corriente y la tensi8n aplicada al condensador$ +n uno ideal (sin pérdidas" el ángulo de desfasa:e φ es igual a ?0@$ e esto se deduce >ue para determinar con exactitud el ángulo de desfasa:e se procede a medir la potencia real disipada en el condensador (C" y la potencia aparente (#"; P
=
V I cosφ
cosφ
P =
V I
)onsiderando el siguiente es>uema e>uivalente del condensador (se está representando como un condensador ideal en paralelo con una resistencia e>uivalente";
3
c
3
α
φ
c
I R I C
=
tan α
I cosφ =
I sen φ
=
cot φ
+s muy pe>ueDo el valor del ángulo de pérdidas α y dificulta su determinaci8n por un método técnico$ +n los condensadores de precisi8n (patrones de laboratorio", tan α es del orden de 10 -. a 10-!$ +n los condensadores industriales tanα oscila entre valores comprendidos a 10-! y 10-1, y el ángulo α puede llegar a menos grados$
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2
+n la industria se determina el factor de calidad del condensador (tanα" utilizando uno de los dos métodos >ue a continuaci8n enumeran;
+,- M."%&% &e/ 0a"12e"r% 3,- M."%&% &e /as "res "e(s)%(es +l primer método, es decir el del vat&metro, re>uiere la utilizaci8n de un vat&metro de ba:os cosφ (0,1" y siendo éste un instrumento de alto costo, especialmente de las clases superiores a 0, no es muy usual$ +l segundo método, es decir el de tres tensiones, es más accesible$ Cara determinar el ángulo de pérdidas mediante un vat&metro, se utiliza el es>uema de la siguiente figura ad:untada, conectando en lugar de la impedancia seDalada E, 3, F, el condensador a ensayar )x$
+l vat&metro seDala la potencia Cc disipada y del producto de las lecturas del amper&metro y del volt&metro se obtiene el valor de la potencia aparente$ A base de los valores obtenidos de la medici8n, se calcula el factor de potencia cosφ, el cual en un condensador es de muy ba:o valor$ Pc
=
V I cos φ
cos φ =
Pc V I
el diagrama fasorial de la figura !-b se deduce; I c
=
I cosα
=
I R Isen α =
=
Isen φ
I cos φ
+l factor de pérdidas del condensador )x será; tan α
=
I R I C
cos φ =
senφ
=
cot φ
Cara determinar el ángulo de pérdidas por el método de los tres volt&metros, se utiliza el es>uema de la figura ad:unta$
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3
Fc
p 3
Cor tanto, Gabiéndose conectado el condensador )x en serie con la resistencia conocida 3p son tres las tensiones a medir; 9a tensi8n #1 en la resistencia conocida, la tensi8n # en el condensador )x y la tensi8n total aplicada al circuito #$ el triángulo de tensiones se puede deducir >ue;
cosφ
V =
−
V 1
−
V
xV 1 xV
y tan α
=
cot
φ
+n base a estos cálculos se Galla el factor y el ángulo de pérdidas del condensador )x$
PROCEDIMIENTO CIRCUITO 1
1$ Armar el circuito de la figura A$
0# %0 IE
$ )olocar 31 al máximo valor (31!05"$ !$
3egular la salida del autotransformador desde cero Gasta H#, tomando como m&nimo un :uego de 1 valores de #, A, /, #3 1 y #)$
.$
*anteniendo en el volt&metro # y una tensi8n constante de H#, regular la resistencia 3 1 desde un valor máximo al valor m&nimo y tomar un :uego de 1 valores de #, A, /, #31 y #)$
CIRCUITO 2 Laboratorio de Medidas Eléctricas I
4
+, Ar2ar e/ !)r!u)"% &e /a 4)#ura
0# %0 IE
$-
9a resistencia 3 ponerla al máximo valor$
!$-
3egular la salida del autotransformador variando la tensi8n desde cero Gasta H#, tomando como m&nimo un :uego de 1 valores de A, #, /, #3 y #)$
BIBLIOGRAFIA: • ANALISIS DE MEDIDAS ELECTRICAS +rnest 'ran$ •
LABORATORIO DE MEDIDAS ELECTRICAS I ng$ '$ 98pez A$ ng$ H$ *orales J$
•
INSTRUCCIONES DE LABORATORIO DE MEDIDAS ELECTRICAS II
Laboratorio de Medidas Eléctricas I
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