UNIVERSIDAD CATOLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERIAS FISICAS Y FORMALES
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECANICA, MECANICA – ELECTRICA, ELECTRICA, MECATRONICA CURSO: CIRCUITOS ELECTRICOS 2
GRUPO: 09 DOCENTE: ING. JULIO RAUL SIERRA VASQUEZ
GRUPO:
MAMANI YTO, BRYAN QUINTEROS GARATE LUIS
AREQUIPA – 2016 2016
MEDIDA DE LA RESISTENCIA, REACTANCIA INDUCTIVA, CAPACITIVA E IMPEDANCIA – PARTE 2 OBJETIVOS Analizar y verificar en forma experimental la relación entre la tensión y la intensidad de corriente en un circuito eléctrico R-L-C serie, R-L, R-C, y un circuito R-L-C, serie a partir de los datos tomados en el laboratorio
A. ELEMENTOS A UTILIZAR. 5 capacitores. 2 inductancias de diferente valor. 1 resistencia variable. 1 Variac monofásico. 3 multímetros digitales.
B. DIAGRAMA DE CONEXIÓN
C. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. 2.
3.
Armar el circuito como se muestra en el diagrama de conexión. Calibrar el valor de la resistencia en un rango de 180 y 20 Ohm. Combinar cada inductancia con cada capacitor y obtener un juego de 10 lecturas para diferentes valores de R, L y C,
estos datos se anotaron en la tabla 1 y tabla 2 Cuidado: para calibrar la tensión en la salida del variac tener en cuenta los valores máximos admisibles de corriente.
D. TABLAS VT (V)
A (A)
Vr (V)
VL (V)
VC (V)
C (uF)
1
50,38
0,0175
0,55
49,6
0,66
70
2
50,1
0,0175
0,85
49,7
0,92
50
3
50,2
0,0176
1,11
50,3
1,57
30
4
50,57
0,0179
1,42
51,1
2,38
20
5
50,5
0,0178
1,58
51
2,37
20
6
50,6
0,0176
1,82
50,02
1,57
30
7
50,42
0,0174
2,05
49,3
0,92
50
8
50,32
0,0172
2,28
49
0,65
70
9
50,57
0,055
8,02
47,5
2,14
70
10
49,8
0,0544
8,64
47
2,96
50
11
49,7
0,0584
9,37
50,8
7,89
10
L (H)
rinterna
R te
7,52 7,53 7,58 7,57 7,60 7,54 7,52 7,56 2,29 2,29 2,31
22,1
30
22,1
45
22,1
60
22,1
75
24,3
90
24,3
105
24,3
120
24,3
135
4,9
150
4,9
165
4,9
165
R ex
XCe
XCt
XLe
XLt
Zte
Zex
Phite (º)
Phiex (º)
1
31,429
37,714
37,894
2834,200
2834,200
2790,052
2796,998
88,901
88,903
2
48,571
52,571
53,052
2839,914
2839,914
2775,281
2788,238
88,541
88,548
3
63,068
89,205
88,419
2857,869
2857,869
2740,337
2769,974
88,219
88,238
4
79,330
132,961
132,629
2854,663
2854,663
2696,712
2723,591
87,844
87,866
5
88,764
133,146
132,629
2865,065
2865,065
2885,515
2734,258
87,754
87,630
6
103,409
89,205
88,419
2841,942
2841,942
2930,293
2755,698
87,502
87,344
7
117,816
52,874
53,052
2833,229
2833,229
2966,283
2783,985
87,254
87,074
8
132,558
37,791
37,894
2848,734
2848,734
2982,162
2815,316
86,985
86,806
9
145,818
38,909
37,894
863,622
863,622
917,054
838,372
80,541
79,643
10
158,824
54,412
53,052
863,957
863,957
904,369
825,935
79,570
78,567
11
160,445
135,103
265,258
869,849
869,849
697,112
753,121
76,279
77,318
E. CUESTIONARIO 1.
Dibuje el diagrama fasorial para el circuito del circuito.
2. ¿Qué es el factor de potencia? Es la relación que existe entre la resistencia de una impedancia y el módulo de esta, lo que se conoce como Cosfi. Indica cuánto es el consumo reactivo en un circuito. También podemos decir, el factor de potencia es un término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se ha convertido en trabajo. El factor de potencia (fp) es la relación entre las potencias activa (P) y aparente (S) si las corrientes y tensiones son señales sinusoidales. Si estas son señales perfectamente sinusoidales el factor de potencia será igual al cos φ
3. ¿Por qué es importante tener un factor de potencia cercano a la unidad? Porque al ser cercano a la unidad se está generando un consumo de potencia reactiva muy bajo, o que favorece bastante al consumo de energía. Un objetivo de cualquier compañía de suministro eléctrico es que el factor de potencia sea uno o "factor de potencia unidad", puesto que si es menos de 1, tienen que suministrar más corriente al usuario para una misma cantidad determinada de uso de potencia. Al aumentar la corriente incurren en mayores pérdidas por línea. También deben disponer de equipos de suministro con mayor capacidad del que sería necesario con un factor de potencia de 1. Como resultado, a una planta industrial se le cobra un cargo adicional si s u factor de potencia es muy diferente de 1.
4. Halle los valores teóricos de las resistencias, reactancias e impedancias.
R te
XCt
XLt
Zte
1
30
37,894042
2827,4328
2790,05229
2
45
53,0516587
2827,4328
2775,2811
3
60
88,4194312
2827,4328
2740,33718
4
75
132,629147
2827,4328
2696,71183
5
90
132,629147
3015,92832
2885,51514
6
105
88,4194312
3015,92832
2930,29314
7
120
53,0516587
3015,92832
2966,28304
8
135
37,894042
3015,92832
2982,16241
9
150
37,894042
942,4776
917,053643
10
165
53,0516587
942,4776
904,369338
11
165
265,258294
942,4776
697,111918
5. Halle los valores experimentales de las resistencias, reactancias e impedancias. R ex
XCe
XLe
Zex
1
31,4285714
37,7142857
2834,19955
2796,99752
2
48,5714286
52,5714286
2839,91401
2788,23835
3
63,0681818
89,2045455
2857,8691
2769,97419
4
79,3296089
132,960894
2854,66306
2723,5915
5
88,7640449
133,146067
2865,06549
2734,25807
6
103,409091
89,2045455
2841,94157
2755,69787
7
117,816092
52,8735632
2833,22913
2783,98528
8
132,55814
37,7906977
2848,73357
2815,31602
9
145,818182
38,9090909
863,622463
838,372302
10
158,823529
54,4117647
863,956693
825,934855
11
160,445205
135,10274
869,849213
753,121117
6. Explique cómo se halla el valor experimental de una impedancia. Para hallar el valor experimental de una impedancia se utiliza la siguiente formula:
= √ ( − ) +(+) :
= = = = =
Ejemplo:
= √ (2834.2 − 37.714) + (31.429 + 22.1) = . Ω 7. Explique cómo se halla el valor experimental de una resistencia. Para hallar el valor experimental de una resistencia se utiliza la siguiente formula:
=
: = = = Ejemplo:
=
0.55 0.0175
= . Ω
8. Explique cómo se halla el valor experimental de una reactancia capacitiva. Para hallar el valor experimental de una reactancia capacitiva se utilizó la siguiente formula:
=
: = = = Ejemplo:
=
0.66 0.0175
= . Ω 9. Explique cómo se halla el valor experimental de una reactancia inductiva. Para hallar el valor experimental de una reactancia inductiva se utiliza la siguiente formula:
=
: = = = Ejemplo
=
56.8 0.25
= . Ω 10. Encuentre el error absoluto y relativo de los valores de las resistencias, reactancias e impedancias teóricas y experimentales. Resistencias R te
R ex
Error Abs.
Error Rel.
1
30
31,42857
1,428571429
4,761905
2
45
48,57143
3,571428571
7,936508
3
60
63,06818
3,068181818
5,113636
4
75
79,32961
4,329608939
5,772812
5
90
88,76404
1,235955056
1,373283
6
105
103,4091
1,590909091
1,515152
7
120
117,8161
2,183908046
1,819923
8
135
132,5581
2,441860465
1,808786
9
150
145,8182
4,181818182
2,787879
10
165
158,8235
6,176470588
3,743316
11
165
160,4452
4,554794521
2,760482
Reactancias capacitivas XCt
XCe
Error Abs.
Error Rel.
1
37,89404
37,71429
0,179756239
0,474365
2
53,05166
52,57143
0,480230163
0,905212
3
88,41943
89,20455
0,785114231
0,887943
4
132,6291
132,9609
0,331747019
0,250131
5
132,6291
133,1461
0,51692058
0,389749
6
88,41943
89,20455
0,785114231
0,887943
7
53,05166
52,87356
0,178095516
0,335702
8
37,89404
37,7907
0,103344279
0,272719
9
37,89404
38,90909
1,015048956
2,678651
10
53,05166
54,41176
1,360105971
2,563739
11
265,2583
135,1027
130,1555539
49,06748
Reactancias inductivas XLt 1
XLe
2846,66 2846,66 2846,66 2846,66 2846,66 2846,66 2846,66 2846,66 865,809 865,809 865,809
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Error Abs.
Error Rel.
2834,2
6,766751938
0,239325
2839,914
12,48121102
0,441433
2857,869
30,4362967
1,076464
2854,663
27,23025864
0,963074
2865,065
150,8628288
5,002202
2841,942
173,986752
5,768929
2833,229
182,6991927
6,05781
2848,734
167,1947496
5,543724
863,6225
78,855137
8,366792
863,9567
78,52090703
8,331329
869,8492
72,62838743
7,706113
Nota*: Se ha tomado un promedio de los valores de L teóricos para un cálculo más preciso y comparativo de las reactancias inductivas.
I mpedancias Zex
Zte
Error Abs.
Error Rel.
1
2796,998
2790,052
6,945233
0,248928
2
2788,238
2775,281
12,95726
0,466881
3
2769,974
2740,337
29,63701
1,08151
4
2723,591
2696,712
26,87967
0,996757
5
2734,258
2885,515
151,2571
5,241943
6
2755,698
2930,293
174,5953
5,958287
7
2783,985
2966,283
182,2978
6,145663
8
2815,316
2982,162
166,8464
5,594812
9
838,3723
917,0536
78,68134
8,579797
10
825,9349
904,3693
78,43448
8,672837
11
753,1211
697,1119
56,0092
8,034463
OBSERVACIONES
Los efectos de la reactancia capacitiva y la inductiva son opuestos El circuito se comportó como inductivo en este laboratorio, por el alto voltaje desarrollado en la bobina Se consideró constante la resistencia teórica. Al encontrar la similitud entre los datos experimentales y los descritos teóricamente, puede afirmarse que cuando la capacitancia del circuito tiende a ser muy grande, la impedancia toma un valor muy cercano al de la resistencia. Se puede conocer el ángulo de fase a partir de los datos tomados en el laboratorio y ayudándose del diagrama fasorial.
CONCLUSIONES
Se Analizó y verifico en forma experimental la relación entre la tensión y la intensidad de corriente en un circuito eléctrico R-L-C serie. Los datos experimentales presentan una ligera variación a los datos teóricos en muchos casos no pasa del 5% Si se conoce el valor de la inductancia de la bobina y de la capacitancia del capacitor, se pueden calcular la reactancia y la impedancia teóricas. A partir de los errores relativos porcentuales, de la resistencia teórica y experimental, se puede estimar el error en la reactancia inductiva, y por lo tanto, conocer el valor de la inductancia.
BIBLIOGRAFÍA LIBROS:
FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD AUTOR: GILBERTO ENRIQUE HARPER PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA II AUTOR: D. ARBOLEDAS
PÁGINAS WEB
https://unicrom.com/circuito-rlc-angulo-de-fase/
http://charma.uprm.edu/~angel/3172/cap26.pdf
https://www.ecured.cu/Reactancia_el%C3%A9ctrica
