LABORATORIO DE CIRCUITOS TEMA: TRIANGULO DE POTENCIA OBJETIVOS: •
Determinar en forma experimental los FASORES DE TENSION, CORRIENTE Y EL TRIANGULO DE POTENCIA
•
Determ Determina inarr !e manera manera experim experimenta entall la rela"i# rela"i#n n existen existente te entre entre las poten" poten"ias ias $ apre"iar en ella %&e existe &n 'n(&lo el "&al )a"e %&e exista poten"ia aparente , $ rea"ti*a , el "oseno !e !i")o 'n(&lo se !enomina fa"tor !e poten"ia
•
Darno Darnoss "&enta "&enta %&e los instr& instr&men mentos tos &tili+ &tili+a!o a!oss "omo "omo el at-metro t-metro solo solo mi!e mi!e la poten"ia a"ti*a
FUNDAMENTO TEORICO: POTENCIA EN CORRIENTE CONTINUA
C&an!o se trata !e "orrie "orriente nte "onti "ontin&a n&a .DC/ .DC/ la poten"ia el0"tri"a !esarrolla!a en &n "ierto instante por &n !ispositi*o !e !os terminales es el pro!&"to !e la !iferen !iferen"ia "ia !e poten"ial entre entre !i")os !i")os termina terminales les $ la intensi!a! intensi!a! !e "orriente %&e pasa a tra*0s !el !ispositi*o Esto es,
Don!e I es el *alor instant'neo !e la "orriente $ es el *alor instant'neo !el *olta1e Si I se expresa en amperios amperios $ $ en *oltios *oltios,, P estar' expresa!a en *atios *atios I(&al !efini"i#n se apli"a "&an!o se "onsi!eran *alores prome!io para I, $ P C&an C&an!o !o el !isp !ispos osit iti* i*o o es &na &na resisten"ia !e *alo *alorr R, la poten poten"i "iaa tam2 tam2i0n i0n p&e! p&e!ee "al"&larse "omo
POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA
C&an!o se trata !e "orriente alterna .AC/ alterna .AC/ sin&soi!al, el prome!io !e poten"ia el0"tri"a !esarrolla!a por &n !ispositi*o !e !os terminales es &na f&n"i#n !e los *alores efi"a"es o *alores "&a!r'ti"os me!ios, !e la !iferen"ia !e poten"ial entre poten"ial entre los terminales $ !e la intensi!a! !e intensi!a! !e "orriente %&e pasa a tra*0s !el !ispositi*o S&pon(amos &n re"eptor !e "ar'"ter in!&"ti*o ."aso m's "om3n/ al %&e apli"amos &na tensi#n *.t/ !e p&lsa"i#n !e p&lsa"i#n 4 4 $ *alor !e pi"o o5
Esto pro*o"ar' &na "orriente i.t/ retrasa!a &n 'n(&lo 6 respe"to !e la tensi#n apli"a!a5
La poten"ia instant'nea *en!r' !a!a "omo el pro!&"to !e las expresiones anteriores5
7e!iante tri(onometr-a, la anterior expresi#n p&e!e transformarse en la si(&iente5
Y s&stit&$en!o los *alores !e pi"o por los efi"a"es5
Se o2tiene as- para la poten"ia &n *alor "onstante, I"os.6/ $ otro *aria2le "on el tiempo, I"os.84t 9 6/ Al primer *alor se le !enomina poten"ia a"ti*a $ al se(&n!o poten"ia fl&"t&ante POTENCIA FLUCTUANTE
Al ser la poten"ia fl&"t&ante !e forma senoi!al, s& *alor me!io ser' "ero Para enten!er me1or %&0 es la poten"ia fl&"t&ante, ima(inemos &n re"eptor %&e s#lo t&*iera poten"ia !e este tipo Ello s#lo es posi2le si 6 : ;<=> ."os;<=>:=/, %&e!an!o
Caso %&e "orrespon!e a &n "ir"&ito in!&"ti*o p&ro o "apa"iti*o p&ro Por lo tanto la poten"ia fl&"t&ante es la !e2i!a a las 2o2inas $ a los "on!ensa!ores Efe"ti*amente, las 2o2inas o los "on!ensa!ores .i!eales/ no "ons&men ener(-a sino %&e la ?entretienen? La 2o2ina alma"ena la ener(-a en forma !e "ampo ma(n0ti"o "&an!o la "orriente a&menta $ la !e*&el*e "&an!o !ismin&$e, $ el "on!ensa!or alma"ena la ener(-a en forma !e "ampo el0"tri"o "&an!o se "ar(a $ la !e*&el*e "&an!o se !es"ar(a COMPONENTES DE LA INTENSIDAD
Fi(&ra @9 Componentes a"ti*a $ rea"ti*a !e la intensi!a! s&p&estos in!&"ti*os, i+%&ier!os $ "apa"iti*os, !ere")a
Consi!eremos &n "ir"&ito !e C A en el %&e la "orriente $ la tensi#n tienen &n !esfase 6 Se !efine "omponente a"ti*a !e la intensi!a!, Ia, a la "omponente !e 0sta %&e est' en fase "on la tensi#n, $ "omponente rea"ti*a, Ir, a la %&e est' en "&a!rat&ra "on ella .*0ase Fi(&ra @/ S&s *alores son5
El pro!&"to !e la intensi!a!, I, $ las !e s&s "omponentes a"ti*a, Ia, $ rea"ti*a, Ir, por la tensi#n, , !a "omo res<a!o las poten"ias aparente .S/, a"ti*a .P/ $ rea"ti*a .B/, respe"ti*amente5
En el !ia(rama !e la Fi(&ra 8 po!emos *er el tri'n(&lo !e poten"ias "on la rela"i#n existente entre estas tres poten"ias
POTENCIA APARENTE
La poten"ia aparente !e &n "ir"&ito el0"tri"o !e "orriente alterna, es la s&ma !e la ener(-a %&e !isipa !i")o "ir"&ito en "ierto tiempo en forma !e "alor o tra2a1o $ la ener(-a &tili+a!a para la forma"i#n !e los "ampos el0"tri"os $ ma(n0ti"os !e s&s "omponentes Esta poten"ia no es la realmente "ons&mi!a, sal*o "&an!o el fa"tor !e poten"ia es la &ni!a! ."os 6:@/, $ nos seala %&e la re! !e alimenta"i#n !e &n "ir"&ito no s#lo )a !e satisfa"er la ener(-a "ons&mi!a por los elementos resisti*os, sino %&e tam2i0n )a !e "ontarse "on la %&e *an a ?entretener? 2o2inas $ "on!ensa!ores Se la !esi(na "on la letra S $ se mi!e en *olt9amper .A/ POTENCIA ACTIVA
Es la poten"ia en %&e el pro"eso !e transforma"i#n !e la ener(-a el0"tri"a se apro*e")a "omo tra2a1o Los !iferentes !ispositi*os el0"tri"os existentes "on*ierten la ener(-a el0"tri"a en otras formas !e ener(-a tales "omo5 me"'ni"a, l&m-ni"a, t0rmi"a, %&-mi"a, et" Esta poten"ia es, por lo tanto, la realmente "ons&mi!a por los "ir"&itos C&an!o se )a2la !e !eman!a el0"tri"a, es esta poten"ia la %&e se &tili+a para !eterminar !i")a !eman!a
Se !esi(na "on la letra P $ se mi!e en *atios ./ De a"&er!o "on s& expresi#n, la le$ !e O)m $ el tri'n(&lo !e impe!an"ias5
Res<a!o %&e in!i"a %&e la poten"ia a"ti*a es !e2i!a a los elementos resisti*os POTENCIA REACTIVA
Esta poten"ia no tiene tampo"o el "ar'"ter !e realmente "ons&mi!a $ s#lo apare"er' "&an!o existan 2o2inas o "on!ensa!ores en los "ir"&itos La poten"ia rea"ti*a tiene &n *alor me!io n&lo, por lo %&e no pro!&"e tra2a1o 3til Por ello %&e se !i"e %&e es &na poten"ia !es*ata!a .no pro!&"e *atios/, se mi!e en *oltamperios rea"ti*os .AR/ $ se !esi(na "on la letra B A partir !e s& expresi#n,
Lo %&e nos reafirma en %&e esta poten"ia es !e2i!a 3ni"amente a los elementos rea"ti*os FACTOR DE POTENCIA
El fa"tor !e poten"ia !e &na "orriente alterna se !efine "omo el "o"iente !e la rela"i#n !e la poten"ia a"ti*a entre la poten"ia aparente esto es5
El fa"tor !e poten"ia !e &na "orriente alterna Depen!e !e las "ara"ter-sti"as !el "ir"&ito el0"tri"o al "&al se s&ministra la "orriente, $ es &n par'metro importante en instala"iones %&e "ons&men m&")a poten"ia el0"tri"a En &n "ir"&ito p&ramente resisti*o re"orri!o por &na "orriente alterna, la intensi!a! $ la tensi#n est'n en fase, esto es, "am2ian !e polari!a! en el mismo instante en "a!a "i"lo Por otro la!o, "&an!o est'n presentes "ar(as rea"ti*as, tales "omo 2o2inas o "on!ensa!ores, el alma"enamiento !e ener(-a en estas "ar(as !a l&(ar a !iferen"ias entre las formas !e on!a !e la "orriente $ el *olta1e De2i!o a %&e esta ener(-a alma"ena!a retorna a la f&ente $ no es 3til para reali+ar tra2a1o en la "ar(a, para o2tener &na poten"ia 3til !a!a &n "ir"&ito "on &n 2a1o fa"tor !e poten"ia ten!r' %&e transferir "orrientes m's altas %&e &n "ir"&ito "on &n fa"tor !e poten"ia alto
POTENCIA ACTIVA, POTENCIA REACTIVA Y POTENCIA APARENTE
Es%&ema !e la rela"i#n entre poten"ia a"ti*a, poten"ia rea"ti*a $ poten"ia aparente La poten"ia a"ti*a .P/, me!i!a en *atios ./, representa la "apa"i!a! !el "ir"&ito para reali+ar &n tra2a1o en &n tiempo !a!o De2i!o a los elementos rea"ti*os !e la "ar(a, la poten"ia aparente .S/, me!i!a en *oltamperios .A/, pro!&"to !e la tensi#n por la intensi!a!, ser' i(&al o ma$or %&e la poten"ia a"ti*a La poten"ia rea"ti*a .B/, me!i!a en *oltamperios rea"ti*os .AR/, es &na me!i!a !e la ener(-a alma"ena!a %&e es refle1a!a )a"ia la f&ente !&rante "a!a "i"lo !e la "orriente alterna
El fa"tor !e poten"ia p&e!e ser expresa!o "omo5
En el "aso !e &na on!a perfe"tamente senoi!al, P, B $ S p&e!en ser expresa!as "omo *e"tores %&e forman &n tri'n(&lo *e"torial tal %&e5
Si 6 es el 'n(&lo !e fase entre la "orriente $ la tensi#n, el fa"tor !e poten"ia es i(&al a , $5
Por !efini"i#n, el fa"tor !e poten"ia es &n n3mero a!imensional "ompren!i!o entre = $ @ C&an!o el fa"tor !e poten"ia es i(&al a =, la ener(-a %&e fl&$e es enteramente rea"ti*a $ la ener(-a alma"ena!a en las "ar(as retorna a la f&ente en "a!a "i"lo C&an!o el fa"tor !e poten"ia es i(&al a @, to!a la ener(-a s&ministra!a por la f&ente es "ons&mi!a por la "ar(a Los fa"tores !e poten"ia son expresa!os normalmente "omo ?a!elanto? o ?retraso?, para in!i"ar el si(no !el 'n(&lo !e fase
INFLUENCIA DEL TIPO DE CARGAS
El fa"tor !e poten"ia *iene !etermina!o por el tipo !e "ar(as "one"ta!as al s&ministro el0"tri"o Estas p&e!en ser !e nat&rale+a5 Resistencia
Si se "one"ta &na "ar(a p&ramente resisti*a a &na f&ente !e s&ministro el0"tri"o, la "orriente $ el *olta1e "am2iar'n !e polari!a! en fase, el fa"tor !e poten"ia ser' @ $ la ener(-a el0"tri"a fl&ir' en &na sola !ire""i#n a tra*0s !e la re! en "a!a "i"lo
Indctancia
Las "ar(as in!&"ti*as, tales "omo transforma!ores, motores !e in!&""i#n $, en (eneral, "&al%&ier tipo !e in!&"tan"ia .tal "omo las %&e a"ompaan a las l'mparas fl&ores"entes/ (eneran poten"ia rea"ti*a "on la intensi!a! retrasa!a respe"to a la tensi#n
Z = R + jX L
V R8 P = V I Cos .φ / = R I = R V Q = V I Sen.φ / = X I = X 8
8
8
L
L
L
!EN RETRASO"
V S = V I = Z I = Z
8
8
C#ndensad#$
Las "ar(as "apa"iti*as, tales "omo 2an"os !e "on!ensa!ores o "a2les enterra!os, (eneran poten"ia rea"ti*a "on la intensi!a! a!elanta!a respe"to a la tensi#n
Z = R − jX C
V R8 P = V I Cos .φ / = R I = R V Q = V I Sen.φ / = X I = X 8
8
8
C
C
C
!EN ADELANTO"
= V Z
8
S = V I = Z I 8
Am2os tipos !e "ar(as a2sor2er'n ener(-a !&rante parte !el "i"lo !e "orriente alterna $ solamente !e*ol*er'n ener(-a a la f&ente !&rante el resto !el "i"lo Por e1emplo, para "onse(&ir @ !e poten"ia a"ti*a, si el fa"tor !e poten"ia es la &ni!a! se ne"esitar' transferir @ A !e poten"ia aparente .@A : @ @/ Con *alores 2a1os !el fa"tor !e poten"ia ser' ne"esario transferir m's poten"ia aparente para "onse(&ir la misma poten"ia a"ti*a As-, para "onse(&ir @ !e poten"ia a"ti*a "on &n fa"tor !e poten"ia i(&al a =,8 ser' ne"esario transferir A !e poten"ia aparente .@ : A =8/ C#$$ecci%n de& 'act#$ de (#tencia
A men&!o es posi2le a1&star el fa"tor !e poten"ia !e &n sistema a &n *alor m&$ pr#ximo a la &ni!a! Esta pr'"ti"a es "ono"i!a "omo "orre""i#n !el fa"tor !e poten"ia $ se reali+a me!iante la "onexi#n a tra*0s !e "onm&ta!ores, en (eneral a&tom'ti"os, !e 2an"os !e "on!ensa!ores o !e in!&"tores Por e1emplo, el efe"to in!&"ti*o !e las "ar(as !e motores p&e!e ser "orre(i!o lo"almente me!iante la "onexi#n !e "on!ensa!ores En !etermina!as o"asiones p&e!en instalarse motores s-n"ronos "on los %&e se p&e!e in$e"tar poten"ia "apa"iti*a o rea"ti*a "on tan solo *ariar la "orriente !e ex"ita"i#n !el motor Las p0r!i!as !e ener(-a en las l-neas !e transporte !e ener(-a el0"tri"a a&mentan "on el in"remento !e la intensi!a! C&an!o &na "ar(a tiene &n fa"tor !e poten"ia menor %&e @, se re%&iere m's "orriente para "onse(&ir la misma "anti!a! !e ener(-a 3til Por tanto, las "ompa-as s&ministra!oras !e ele"tri"i!a!, para "onse(&ir &na ma$or efi"ien"ia !e s& re!, re%&ieren %&e los &s&arios, espe"ialmente a%&ellos %&e &tili+an (ran!es poten"ias, manten(an los fa"tores !e poten"ia !e s&s respe"ti*as "ar(as !entro !e l-mites espe"ifi"a!os, estan!o s&1etos, !e lo "ontrario, a pa(os a!i"ionales por ener(-a rea"ti*a
La "orre""i#n !el fa"tor !e poten"ia !e2e ser reali+a!a !e &na forma "&i!a!osa "on o21eto !e mantenerlo lo m's alto posi2le, pero sin lle(ar n&n"a a la &ni!a!, $a %&e en este "aso se pro!&"e el fen#meno !e la resonan"ia %&e p&e!e !ar l&(ar a la apari"i#n !e tensiones o intensi!a!es peli(rosas para la re! Es por ello %&e en los "asos !e (ran!es *aria"iones en la "omposi"i#n !e la "ar(a es preferi2le %&e la "orre""i#n se reali"e por me!ios a&tom'ti"os C#)(#nentes n# sen#ida&es
En los "ir"&itos %&e tienen solamente "orrientes $ *olta1es sin&soi!ales, el efe"to !el fa"tor !e poten"ia se presenta solamente "omo la !iferen"ia en fase entre la "orriente $ el *olta1e Esto es menos "ono"i!o "omo ?fa"tor !e poten"ia !e !espla+amiento? El "on"epto se p&e!e (enerali+ar a &na !istorsi#n total, o a &n *er!a!ero fa"tor !e poten"ia !on!e la poten"ia aparente in"l&$e to!os los "omponentes arm#ni"os Esto es !e importan"ia en los sistemas !e ener(-a pr'"ti"os %&e "ontienen "ar(as no lineales tales "omo re"tifi"a!ores, al(&nas formas !e il&mina"i#n el0"tri"a, )ornos !e ar"o *oltai"o, e%&ipos !e sol!a!&ra $ otros !ispositi*os
MATERIALES, ISNTRUMENTOS Y ACCESORIOS •
7<-metro
•
Reostatos !e @A, 8== o)mios
•
Ca2les
•
Rea"tor !e 88= , =
•
at-metro
•
Con!ensa!or !e 8= JF
•
Ho2ina
•
Interr&ptor 2ipolar !e 88= K @= A
PROCEDIMIENTO
@ CIRCUITO RM 5
ENTRA @@= 8==
@ @@= 8==
8 CIRCUITO R9LM 5
A = =
8 Q
f!p : Cos @ @
ENTRA @@ 8==
@ @@= 88=
CIRCUITO R9CM
A =88 =
@8 <8
RESIST @
REACTOR @
f!p : Cos =Q= =Q=
ENTRA @@ 8==
@ @@= 88=
CIRCUITO R9C9LM5
A =8< =8
8
RESIST @= 8@
COND
f!p : Cos =< =<
ENTRA @@ 8==
@ @@= 88=
A =8 =<
CIRCUITO 7ITO5
@8 Q8
RESIST @
CONDENS 8 =
REACTOR @== @
f!p : Cos =8 =8
V * ++ -#&ti#s
ITOTAL* ./0 ITOTAL * .3024 1 * 23.0 1 * +25./ V * 00 -#&ti#s
I .A/ RESIST CONDENS REACTOR
RA7A @ @@= 88= =888 = Q= @ 99999999 99999999 Q @<
RA7A 8 @@= 88= =@8 =8 @= 8@ < Q 9999999999 99999999
