UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
LABORATORIO LABORATORIO Nº4 DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
METODO DE LOS TRES AMPERIMETROS RESUMEN El presente documento tiene por finalidad comprobar la validez del método de los tres amperímetros, al experimentar con un circuito RC en paralelo. Posteriormente compararemos los valores de la potencia hallados de manera teórica con los valores prácticos obtenidos por medición directa de los parámetros que intervienen en un circuito de corriente alterna. El primer capítulo del texto nos brindará bri ndará los conceptos teóricos de un circuito RL en serie y de un circuito RL-C en paralelo y los parámetros que intervienen en el estudio de cada uno de ellos. En el segundo capítulo se procederá a realizar los cálculos para obtener los valores teóricos de la potencia de cada circuito y se utilizarán los datos obtenidos de la experiencia de laboratorio para calcular los valores prácticos de los mismos. El tercer capítulo nos brindara las conclusiones de nuestro estudio, así como las recomendaciones recomendaciones para que los objetivos planteados sean logrados.
I.
OBJETIVOS Medir y determinar la potencia activa monofásica con un vatímetro. l a potencia en un circuito de corriente Comprobar y validar el cálculo de la alterna mediante el método de los tres amperímetros.
II.
MATERIALES Y EQUIPOS UTILIZADOS
INSTRUMENTO INSTRUMENTO
IMAGEN IMAGEN
CARACTERISTICAS CARACTERISTICAS
INFORME Nº3 TEOREMA MÁXIMA MÁXIMA TRANSFERENCIA TRANSFERENCIA DE POTENCIA
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MULTIMETRO
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Marca: SANWA 1. 0.3% la mejor precisión 2. CA de verdadero valor eficaz. 3. Medición de capacitancia 4. Tipo K temperatura -50 ° C ~ 1000 ° C. 5. Medición de frecuencia. 6. Retención de pico 7.Retención de Datos/retención de la gama. 8. Alarma para inserción del cable de prueba impropio terminal actual.
1. Resistencia variable de 0 - 250Ω 2. Resistencia fija de 53 Ω
REOSTATO
CABLES
Material y técnica: hierro; cerámica; baquelita
1. Material: Cobre 2. Terminales: Cocodrilos 3. Cantidad: 12 4. Resistencia del cable: 0.9 Ω
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Cantidad: 1
1. = 43.46 Ω ; CAPÁCITOR
= 61.04 Ω
MARCA: OHMITE Tensión salida: 0 – 250 V AUTO TRANSFORMADOR
Entrada: 220 V Frecuencia: 60 Hz Corriente máxima de salida: 8 A
Funciones
PINZA AMPEROMETRICA
Mejor precision
AC corriente
±(2.5% + 5)
DC corriente
±(2.5% + 3)
AC voltaje
±(1% + 5)
DC voltaje
±(0.8% + 1)
Resistencia
±(1% + 2)
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El vatímetro es un Instrumento electrodinámico 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 llamado «bobina de potencial
UN VATIMETRO PARA MEDIR LA POTENCIA
III.
Resistencia del vatímetro: RANGO
RESISTENCIA
120V
Aprox 12KΩ
240V
Aprox 24KΩ
FUNDAMENTO TEORICO
Esencialmente, consiste en conectar la impedancia (Z) con carga desconocida, en paralelo con una resistencia una resistencia patrón (R) de valor conocido, y medir las tres intensidades de corriente que circulan por el circuito, es decir: a) La
corriente que circula por la impedancia (IZ)
b) La
corriente que circula por la resistencia patrón (IR).
c) La corriente total (IT),
Con los Con los valores de las tres intensidades de corriente, así medidos, se calcula la potencia eléctrica de impedancia de carga Z
= 2 √ (− )(− )(− )
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Circuito con solo resistencia
El valor de la intensidad de corriente viene dado por el cociente entre la tensión y la resistencia.
=
El ángulo () formado por el fasor que representa la tensión “V” y el fasor que representa la intensidad en el circuito circuito “I” es cero.
Circuito con solo inductancia El valor de la intensidad de corriente viene dado por la siguiente expresión:
=
A la expresión () se le conoce con el nombre de reactancia inductiva y se representa por " ". Su valor se mide en ohmios. representa la tensión “V” y el fasor El ángulo () formado por el fasor que representa que representa la intensidad en el circuito “I” es 90°. El fasor tensión esta en en adelanto 90° con respecto a la intensidad.
Circuito con solo capacidad
La intensidad viene dada por la siguiente expresión:
=
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A la expresión ( ) se le conoce con el nombre de reactancia capacitiva, y su valor viene dado por:
( =
1 )
El fasor tensión esta en retraso 90° con respecto a la intensidad.
Impedancia En la práctica nos encontramos con receptores reales, los cuales están formados por combinación de receptores llamados ideales. Se define la impedancia (Z), de un receptor como la oposición que dicho receptor ofrece al ser atravesado por la corriente eléctrica. Su valor se mide en ohmios (Ω) y viene dado por el cociente entre la tensión aplicada al receptor (V) y la intensidad (I). lo que se conoce como ley de Ohm en corriente alterna.
=
Existen dos tipos de configuraciones en las impedancias: en serie y en paralelo. Al encontrarnos con alguna de estas configuraciones debemos saber que si tenemos impedancias en serie o en paralelo, estas pueden ser remplazadas por otra equivalente. Consideremos que tenemos dos configuraciones:
En serie: Si tenemos una configuración de este tipo, la impedancia equivalente está dada por:
= +
En paralelo: La impedancia equivalente se calcula mediante: m ediante:
1 1 1 = +
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1. Triángulo de potencias Las tres potencias se representan mediante el llamado triángulo de potencias que es un triángulo rectángulo en el cual la potencia activa (P) se sitúa en el cateto horizontal, la potencia reactiva (Q) en el cateto vertical y la potencia aparente (S) en la hipotenusa.
Del triángulo de potencias obtenemos que:
= . .
= .
Demostración de la fórmula:
Sabemos:
= cos∅….() ̅ | || = | | | Reemplazando en (i)
= ∗ cos∅∗ …() Del Triángulo sombreado, por la fórmula de Herón: INFORME Nº3 TEOREMA MÁXIMA MÁXIMA TRANSFERENCIA TRANSFERENCIA DE POTENCIA
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= √ ( )( )( ) …()
También cumple:
=
∗ 2 sin → ∗ = …() 2 sin
Reemplazando (iv) en (ii):
= =
2 ∗cos∅ sin
2 ∗cos∅∗ √ ( )( )( ) sin ∅ + = 90° → cos∅ = sin ∴ = √ ( )( )( )
2. PROCEDIMIENTOS Para realizar este experimento se tuvo que seguir algunos pasos importantes para poder tener éxito en el laboratorio, se realizó el armado todo el sistema de cableado con los elementos usados en este tercer laboratorio, Aquí les mostramos los pasos que seguimos
1) En primer lugar, se tuvo que conseguir los todos los materiales necesarios para realizar la implementación y estos fueron: potenciómetro (Para medir la potencia activa), Fuente (Para alimentar al circuito), condensador (Analizar su corriente de circulación), reóstato (analizar su corriente de circulación).
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VATIMETRO
CAPACITOR
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REOSTATO FIJO
AUTO TRANSF.
2) En segundo lugar, identificamos cada instrumento disponible que tuvimos y dando un visto bueno tuvimos que empezar armar comparando el circuito que había dejado el profesor en la pizarra, nos apoyamos con todos los integrantes del grupo cada quien aportando sus conocimientos para que nos saliera mucho mejor la experiencia.
3) En tercer lugar, cuando llegamos a la hora de conectar el vatímetro con el circuito tuvimos algunos percances, pero con el guía (profesor) comprendimos como era el principio de funcionamiento del vatímetro y como se conectaba este con el circuito para que nos pudiera medir la potencia activa.
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4) Seguidamente Energizamos todo el sistema y con una resistencia min del reóstato empezamos tomar apuntes a las corrientes que circulaba por cada rama. Finalmente, analizado y visto cada uno de los resultados tuvimos que tomar apuntes para poder compararlo los resultados de ambos, experimentalmente como teóricamente. Por otro lado, el teorema de máxima transferencia potencial establece, dada una fuente, con una resistencia de fuente fijada de antemano, la resistencia de carga que maximiza la transferencia de potencia es aquella con un valor óhmico igual a la resistencia de fuente.
3. ANALISIS DEL CIRCUITO 1. Teórico
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3.1.1.1. Tabulación de datos y resultados Reemplazando estos valores en:
Teórica
R
R
(Ω)
(Ω)
100
experimental 100.1
(Ω)
50
43
50.4
56.64
()
P
()
41
()
()
()
65.91
-
-
-
65.9
1.13
1.28
0.16
Obtenemos:
Prueba N° 1
P
() 41
Comparando los valores de la potencia hallados por la formula, con los valores obtenidos con el vatímetro, hallamos el porcentaje de error como:
% % =
×100
Al reemplazar cada uno de los valores valores obtenidos en los tres casos casos obtendremos:
Prueba N° 1
P practico
P teórico
()
()
41
40.5
%
1.2%
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4. Conclusiones
Antes de hacer medidas, se debe tener conocimiento previo previo del equipo o circuito a medir sus parámetros, revisar si realmente esta energizado todo el sistema esto lo hacemos usando el multitester y probando continuidad. Es importante poner a escala escala el vatímetro ya ya que nos ayuda, hacer hacer una medición mucho mejor y también nos ayuda a proteger de alguna sobrecarga, las terminales de corriente que se muestra en el vatímetro son de 1A y 5A lo recomendable es trabajar con el de 5A pero en nuestro caso trabajamos con el de 1A. Es importante conocer conocer la forma que se conecta conecta el vatímetro vatímetro al sistema, pues pues si le damos un Uso indebido, podemos dañar dicho instrumento u obtener cálculos inexactos que a la larga puedan dañar el trabajo que estemos haciendo. Los experimentos que que realizamos en el laboratorio nos ayudan ayudan a despejar algunas dudas que a veces presentamos cuando estudiamos la teoría, por lo tanto, es importante despejar estas dudas y mejor todavía realizando la experiencia, también nos ayudan a entender mucho mejor el curso ya que el análisis para esto es un poco más complejo que eléctricos I. Debemos además además de conocer conocer ciertas formulas y Leyes en las las que tengamos tengamos que vaciar los Datos de Medición para obtener resultados confiables y por consiguiente, un óptimo trabajo. En general este este laboratorio acerca acerca de la máxima transferencia transferencia de potencia potencia pudimos aprender cómo esta teoría está relacionada con la ya antes estudiada de thevenin y Norton, también pudimos notar la relación de al aumentar la resistencia y el voltaje, la corriente y la potencia disminuye.
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5. Recomendaciones
IV.
Para un mejor uso de los materiales que hay hay en el laboratorio debemos debemos primero conocer las funciones básicas que cumplen cada una ellos, esto nos facilita el trabajo y el tiempo que ahorraríamos si no lo conociéramos, evitando también daños a los materiales y contra nuestra integridad. Es importante tener cuidado cuidado cuando trabajamos trabajamos con fuentes fuentes de corriente alterna ya es mucho más peligroso a comparación de la continua, en este caso hay que ser muy precavido cuando queremos hacer alguna cosa, si desconocemos algo preguntar al profesor para que pueda despejar nuestra duda. Una vez terminado el experimento tomar tomar los respectivos datos y compararlos con los teóricos para poder entenderlos mucho mejor. Analizar la impedancia del circuito.
BIBLIOGRAFÍA CIRCUITOS ELÉCTRICOS – DORF CIRCUITOS ELECTRICOS – ING. F. LOPEZ A./ING. O. MORALES G. http://www.ifent.org/lecciones/cap07/cap07-06.asp http://www.paginadigital.com.ar/articulos/2002rest/2002terc/tecnologia/sica 100.htm
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