UNIVERSIDAD CATOLICA PARTICULAR CATOLICA DE SANTA MARIA DE AREQUIPA
FACULTAD DE CIENCIAS FISICAS PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA CIRCUITOS ELECTRICOS II TEMA: MEDIDA DE LA ENERGIA EN CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA ALUMNOS: MARCO ANDRE TEJADA MEDINA CORRALES BOURONCLE GONZALO RODRIGO
GRUPO: “01”
AREQUIPA - 2012-
I.- OBJETIVO Analizar y verificar la forma de medir la energía en circuitos monofásicos de corriente alterna. Encontrar la potencia eléctrica instalada a partir de la lectura de energía eléctrica.
II. MARCO TEÓRICO: Para hablar de la eficiencia de una máquina, hay que hablar no solamente de la potencia utilizada, sino también del tiempo durante el que actuó. Por esto para saber la energía consumida, debemos de multiplicar ambos f actores. Energía = Potencia * tiempo (Kw-H) La unidad de energía es el julio, que es la energía que consume un circuito eléctrico de un vatio durante el tiempo de un segundo. El julio es una unidad demasiado pequeña, por lo que se establece la unidad práctica del Kilovatio-hora (KW-H). Para medir la energía consumida se utilizan los contadores eléctricos o también llamados medidores de energía eléctrica; en ellos un mecanismo totalizador, efectúa el producto de la potencia por el tiempo de utilización en cada instante, y hace la acumulación o suma reflejándose en un totalizador. El contraste del medidor de energía eléctrica consiste en la determinación del grado de exactitud con el cual el medidor registra la energía. Todos los medidores deben ser contrastados antes de instalarlos, el primer contraste se efectúa en la fabrica que los produce, luego, el comprador que por lo general es la empresa concesionaria (en nuestro caso la SEAL), quien contrasta los medidores en sus propios laboratorios o los hace contrastar en los laboratorios encargados de la fiscalización de medidores. Se utilizan dos métodos de contrastación, uno basado en el producto de Potencia *Tiempo, y el otro acusado por un medidor de energía patrón. Cual de los dos métodos es más conveniente depende de la cantidad de medidores a contrastar y de la exactitud del ajuste requerida.
III.-ELEMENTOS A UTILIZAR
Multímetro 2
Resistencias variables 2- 44ohm
Condensadores 5
VariacMonofasico
Cables
Vatímetro analógico
Cronometro
IV. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL: 1. Anotar las características del medidor de energía a utilizarse, constante del medidor, corriente nominal, etc. 2. Armar el circuito que se muestra en la figura adjunta 3. Regulando el variac monofásico obtener en el voltímetro “VT” una tensión de 120 voltios. 4. Variando la resistencia R1 desde su máximo valor de 88 ohmios hasta 40 ohmios como mínimo, y para diferentes capacitores en el circuito, no deberá de circular más de 2.75 A en el circuito, registrar los valores V, E, A, W del circuito para 06 valores de R1 y C.
5. Tomar las lecturas de los instrumentos V, A, W y cuantas vueltas dio el disco del medidor y para esa cantidad de vueltas se tomará el tiempo con un cronómetro, luego variar la impedancia Zx (compuesta de un condensador y una resistencia en serie), tomando lecturas para todas las cargas, y comparar la energía consumida por el producto de potencia por tiempo indicada por el vatímetro y el cronometro respectivamente.
R1(Ω)
C(uFΩ)
V
A
W(watts)
t(s)
Eexp=P*t (watts-seg)
40 45 50 55 60 65
70 50 30 20 10 10
107 102.8 125.3 114.2 102 101
2 1.5 1.25 0.8 1.7 1.55
141 90 68 28 169 151
46.4 211.2 440 230 281.4 440
6542.4 19008 29920 32340 47556.6 66440
Numero de vueltas 1 3 5 6 7 10
E (Watts-seg) 6857.14 20571.43 34285.71 411452 48000 68571.43
6. Para tomar cada lectura del medidor de energía, se contara cuantas vueltas dio el disco del medidor y para esa cantidad de vueltas se tomará el tiempo con un cronómetro. E(W-seg) = 3600*1000*n Cn Donde: n = número de vueltas del disco Cn = Constante del medidor (rev/KWH)
CUESTIONARIO FINAL: 1. EXPLICAR CON DETALLE EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL MEDIDOR DE ENERGÍA MONOFÁSICO UTILIZADO EN LA EXPERIENCIA. El medidor electromecánico utiliza dos juegos de bobinas que producen campos magnéticos; estos campos actúan sobre un disco conductor magnético en donde se producen corrientes parásitas. La acción de las corrientes parásitas producidas por las bobinas de corriente sobre el campo magnético de las bobinas de voltaje y la acción de las corrientes parásitas producidas por las bobinas de voltaje sobre el campo magnético de las bobinas de corriente dan un resultado vectorial tal, que produce un par de giro sobre el disco. El par de giro es proporcional a la potencia consumida por el circuito. El medidor es un equipo de medida que registra el consumo de energía eléctrica del usuario a través de un contómetro o numerador. Por antigüedad y por manipulación puede producir fallas. Tipos de medidores:
El medidor monofásico es utilizado para conexiones monofásicas (cuenta con dos cables de ingreso), que alimentan potencias inferiores a 6 kW. El medidor trifásico es utilizado para conexiones trifásicas (cuenta con tres cables de ingreso), que alimentan potencias superiores a 6 kW y que permiten el funcionamiento de motores eléctricos y artefactos como: termas, cocinas eléctricas, hornos eléctricos, etc.
2. QUE INFLUENCIA TIENE UNA CARGA INDUCTIVA EN EL REGISTRO DEL MEDIDOR DE ENERGÍA UTILIZADO (KWH). EXPLIQUE Provoca un retraso de la corriente respecto a la tensión, por lo que el vector resultante se altera, no obstante, se registra como energía consumida aunque sea sólo una pérdida, a esto se le conoce como fugas de energía.
3. QUE INFLUENCIA TIENE UNA CARGA CAPACITIVA EN EL REGISTRO DEL MEDIDOR DE ENERGÍA UTILIZADO (KWH). EXPLIQUE La tensión se adelanta respecto a la corriente, además los capacitores siempre aumentan la presencia de energía activa en un circuito, por lo que el vector resultante cambiará por el uso de energía activa.
4. ¿EN QUÉ CONSISTE EL CONTRASTE DE UN MEDIDOR DE ENERGÍA Y QUÉ MÉTODOS DE CONTRASTACIÓN DE MEDIDORES EXISTEN? EXPLIQUE CON DETALLE. Consiste en comparar (contrastar) el medidor a verificar con uno de mayor precisión, denominado medidor patrón, del cual se conocen sus curvas características de error en todo rango de corriente de ensayo. Los dos medidores se conectan en mismo circuito de ensayo. 1. La variación de frecuencia no debe exceder del +/- 0.5% 2. La tensión y corrientes deben ser del tipo senoidal 3. Las variaciones de la tensión y corriente no deben exceder el +/- 2%
4. El ensayo se realiza a tensión nominal. Los valores normalizados son 63.5, 110 y 380 V para los medidores trifásicos y 220V para los monofásicos.
5. DETERMINE EL ERROR RELATIVO DE LOS TIEMPOS ( deltaE = TNOMINAL – TMEDIDO) ASÍ COMO TAMBIÉN ENCUENTRE EL ERROR RELATIVO TEORICO
EXPERIMENTAL
DELTA
6857.14
6542.4
314.74
20571.43
19008
1563.43
34285.71
29920
4365.71
411452
32340
379112
48000
47556.6
443.4
68571.43
66440
2131.43
TEORICO
EXPERIMENTAL
ERROR RELATIVO
6857.14
6542.4
4.59%
20571.43
19008
7.60%
34285.71
29920
12.73%
411452
32340
92.14%
48000
47556.6
0.92%
68571.43
66440
3.11%
OBSERVACIONES: -No se consigue una precisión exacta ya que se usa la medida de la persona y eso da un margen de error -La resistencia interna de los capacitores son muy pequeñas por eso son despreciables. -Tener cuidado al realizar los cálculos correspondientes ya que el vatímetro es una maquina costosa. -Para poder realizar la práctica se debe conocer como es la conexión de Vatímetro digital. -Siempre ay que revisar si los cables, los cocodrilos funcionan correctamente.
CONCLUSIONES: -Se verifico y se analizó la medición de la energía en circuitos capacitores. -Se demostró que la capacitores reducen el consumo de energía. -El amperímetro y el voltímetro me dan la potencia consumida por el equipo o por cada instrumentó independientemente. -El margen de error es grande en la práctica de un alrededor del 5 al 7% ya que las mediciones no son exactas. - Se encontró la potencia eléctrica instalada a partir de una lectura eléctrica.
Bibliografía: http://www.slideshare.net/tocuyaniando/medidores-elctricos http://mx.answers.yahoo.com/question/index?qid=20091019095159AAw0e7Z
