P.P. Ingeniería Ingeniería Mecánica, Mecánica, Mecánica Mecánica Eléctrica Eléctrica y Mecatrónica Mecatrónica
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA M A R Í A F ACU L T AD DE C IE N CI AS E I N GEN IER Í AS F Í SI C AS Y F OR M AL E S SESION 06: BALANCE DE POTENCIA ELECTRICA EN LOS CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA I. OBJETIVO
Analizar Analizar y verificar en forma experimental la existencia del balance de potencias en los circuitos eléctricos de corriente continua, tanto en forma directa (Vatímetro), como en forma indirecta (voltímetro –amperímetro). Analizar Analizar y verificar el procedimiento procedimiento correcto para la utilización y funcionamiento del instrumento vatímetro. II. MARCO TEÓRICO:
Otro concepto importante, relacionado con los circuitos eléctricos, es la potencia, P . En corriente continua se calcula como el producto de V , el voltaje, o diferencia de potencial a través de la resistencia, y la corriente, I , que circula por ella. Es decir, P = VI . La unidad de potencia en el Sistema Internacional, SI, es el vatio, abreviado W. La potencia de una resistencia nos dice cuánto calor es capaz de disipar por unidad de tiempo. Si el producto VI de una resistencia en un circuito tiene un valor superior al de su potencia se sobrecalentará y quemará, quedando inutilizada. La unidad de voltaje en el SI es el voltio, abreviado V, y la de la corriente, el amperio, abreviado A. De acuerdo con la expresión para calcular la potencia vemos que 1 W = (1 V) (1 A). P = I * V
Donde V es la caída de potencial en esa parte del circuito. Otra forma forma de expresarla expresarla puesto que V = R * I 2
P = R I
Otra forma de expresarla expresarla puesto que I = V / R 2
P =V / R
III. ELEMENTOS A UTILIZAR - 01 variac monofásico - 02 resistencia variable 0-44 ohmios - 01 Multimetro digitales - 01 amperímetro analógico - 01 vatímetro electrodinámico electrodinámico 0-120 v, 5A - 01 vatímetro digital - 01 puente de diodos, Conductores de conexión
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IV. ACTIVIDADES
a) Armar el circuito de la siguiente figura:
TABLAS TABLA N°1
Punto 1
A(amp) 1,24
V1(V) 54,2
V2(V) 54,6
VT 108,8
W(watts) 135
R1(Ω) 44,0
R2(Ω) 44,0
2
1,38
54,5
54,5
108,8
150
39,5
39,3
3
1,50
54,0
54,0
108,7
165
37,1
37,5
4
1,62
55,0
55,0
108,2
175
35,2
33,9
5
1,80
55,9
55,9
108,0
197
32,5
29,9
6
2,37
57,6
57,6
107,8
261
26,0
22,4
TABLA N°2 R1
R2
ΣPcons= P1+P2
Punto 1
67,208
67,6544
66,765
67,704
67,654
67,754
2
75,210
75,2238
75,1962
74,934
74,8429
75,0252
3
81,0
83,4750
78,5984
82,05
84,375
79,7891
4
89,1
92,3789
85,9375
86,184
88,9672
83,4879
5
100,62
105,30
96,1480
93,78
96,876
84,2823
6
136,51
146,0394
127,6062
118,974
125,8186
112,5018
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P1+P2 134,913 1 150,144 0 163,095 3 175,351 8 192,335 4 255,817 3
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TABLA N°3 Fuente (1)
ΣPgener=Pf
Punto
W
Pf=Vt*I
1 2 3 4
135 150 165 175
131,92 207 247,5 283,5
134,92 150,01 164,625 175,092
5 6
197 261
354,6 618,5
195,7 258,243
CUESTIONARIO 1. Explicar el principio de funcionamiento del vatímetro. El vatímetro es un instrumento 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 llamada «bobina de potencial
2. ¿Qué es la potencia eléctrica? La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt ).
3. ¿Cómo se conecta el vatímetro? Dibuje el esquema. Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los vatímetros analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.
Fig. Conexión en Paralelo
Fig. Conexión en Serie
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4. ¿Qué instrumentos nos permiten encontrar la potencia eléctrica que consume un circuito? El vatímetro es un instrumento 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 llamada «bobina de potencial». Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los vatímetros analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella. EL Vatímetro (mide la potencia eléctrica)
5. ¿Qué es “Balance de potencias” y cuándo se cumple? La cantidad de potencia absorbida por algunos de los elementos es igual a la cantidad de potencia generada por los elementos restantes del circuito. L a s u m a d e l a t o t a l i d a d d e p o t e n c i a s a b s o rb i d a s e v a l u a d a s e n c a d a u n o de los elementos del circuito es igual a cero.
D o n d e n e s e l n ú m e r o d e e l e m e n t o s d e l c i r c u i t o , e l e m e n t o s p a s i v o s . y elementos activos.
Es de resaltar que algunas de estas potencias absorbidas resultaran de signo negativo, es decir indican que el elemento se encuentra entregando potencia, es por esto que es posible encontrar en la literatura la siguiente ecuación como forma de evaluar el balance de p o t e n c i a .
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6. A partir de los datos experimentales, hallar las potencias generadas y consumidas y verificar si existe “Balance de potencia” en el circuito eléctrico.
De la tabla N°3 observamos que la sumatoria de potencias consumidas con la sumatoria de potencias generadas son casi iguales entonces vemos que si existe un balance de potencias.
7. En forma tabulada dar la divergencia de valores existentes entre los valores que registra directamente el vatímetro y las potencias calculadas teóricamente, adjuntar un ejemplo de cálculo. Valor Experimental
Valor Teórico
1
135
134,91
2
150
150,14
3
165
163,10
4
175
175,35
5
197
192,34
6
261
255,82
Un ejemplo de Cálculo: Para el punto 1: (R1=44), (R2=44), (I=1,24), (V1=54,2 ), (V2=54,6)
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8. En el circuito desarrollado en la práctica ¿Se cumple el balance de potencias? ¿Por qué? Realice un cuadro para realizar la comparación. Si existe un balance de potencias ya que los valores son semejantes ΣPgeneradas ΣPconsumidas 134,92
134,913
150,01
150,144
164,625
163,0953
175,092
175,3518
195,7
192,3354
258,243
255,8173
9. Realice el cálculo teórico del circuito desarrollado en práctica y compare con los resultados experimentales. ¿Son iguales los resultados? Explique Observamos que las tablas N°1, N°2 Y N°3 y vemos que los resultados de la practica a los resultados experimentales son semejantes estos datos eran de esperarse.
BIBLIOGRAFÍA http://es.wikipedia.org/wiki/Vat%C3%ADmetro http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/gispud/RAIZDC/contenidoprogramatico/c apitulo1/balance.html
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