UNIVERSIDAD ANDINA
“NESTOR CACERES VELASQUEZ” FACULTAD DE INGENIERIAS Y CIENCIAS PURAS CARRERA ACADEMICO PROFESIONAL DE:
INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
CURSO: LABORATORIO DE MEDIDAS ELECTRICAS
(Informe De Laboratorio) PRESENTADO POR:
LOPEZ CRUZ VICTOR HULGUIN.
DOCENTE ING: MARCELINO RUIZ NAVARRO. SEMESTRE:
OCTAVO
FECHA DE ENTRAGA: 09 de Diciembre.
Juliaca ---2011
Perú
PRESENTACION
El presente informe de laboratorio de Medidas Eléctricas es un esfuerzo que es destacado en la etapa de formación de nuestra carrera profesional, es realizado por el aprendiz del grupo. Que nos desempeñamos en la carrera profesional de Ingeniería “Mecánica “Mecánica
Eléctrica” del sexto semestre, de Eléctrica”
esta prestigiosa Universidad.
LABORATORIO
DE
MEDIDAS
ELECTRICAS
titulado
”INFORME
DE
LABORATORIOS ha sido elaborado con mucho esmero, la cual ” ”
sirvió
como
dificultades
forma
del
trabajo
adecuado,
ya
que
las
que sea encontradas durante el trabajo, han
sido un problema de deficiencia por tal motivo el presente trabajo nos influye la gran forma de satisfacer todas las necesidades y facilidades del dicho trabajo, en el campo de Mecánica Eléctrica.
Por
lo
tanto
conocimiento
el de
objetivo los
de
este
estudiantes,
informe con
el
es fin
mejorar de
el
seguir
escalando cada vez más, hasta llevar a un mejor resultado y cumplir los trabajos con eficiencia y calidad.
Cada tema desarrollada en forma fácil y comprensible a fin de
que
un
lector
pueda
entender
sin
esfuerzos
mejor con las practicas como en dicho curso.
y
mucho
Experiencia N° 01 Medición de capacitancias 1.
Objetivo:
Determinar experimentalmente el valor capacitancia sea directamente o indirectamente 2.
de
una
Métodos:
Método directo.- mediante la utilización de puentes de medición como los puentes Ween, Shering, etc o la utilización de instrumentos digitales. Método indirecto.- cuando no se tiene disponible los puentes mencionados, ni el instrumento digital el valor de la capacitancia a medir es aproximado.
3.
Equipos e instrumentos.
Carga resistiva. Carga capacitiva 01 Voltimetro. Cables conductores.
4.
Procedimiento
Conectar la resistencia conocida como R a la capacitancia desconocida en serie con la fuente de alimentación como se muestra en el siguiente circuito.
Energizar el circuito y con el voltimetro determine directamente el valor de y tomar anote de dichos valores. Con estos datos el valor de la capacitancia esta dado por:
Medir directamente el valor de la capacitancia con el instrumento digital.
5. Cuestionario a. Comparar los valores medidos directa e indirectamente. Dar los valores de error % respecto a la medición directa.
R 626. 5 1326
Vn
Vr
Vc
55
38
40
40
29
28
Cx Cx directo indirecto Xc 4.04 4.022 663.165 E-06 39E-06 1547 2.05 2.071 1326.33 E-06 94E-06 0309
Error( %) 0.3125 0549 1.26806298
b. Investigar cómo se obtuvo la ecuación para mediante la ecuación de .
Por la primera ley de kirchoff: corrientes de nodos.
c. Determine la capacitancia teórica entre terminales a y b de la siguiente configuración:
los
Reduciendo con delta - estrella tenemos:
Luego tenemos:
realizando
las
reducciones
Al final el equivalente es:
serie
paralelo
d. Anote cada una de sus propias conclusiones acerca del desarrollo de esta práctica experimental y reporte la bibliografía utilizada.
Experiencia N° 02 Desfasaje entre la tensión y la corriente (Método de los amperímetros) 1.
Objetivo:
Al finalizar esta experiencia el alumno será capaz de determinar el desfasaje entre el voltaje y corriente, haciendo el uso de método de los amperímetros.
2.
Introducción teórica.
Sea el siguiente circuito al cual le aplicamos voltaje sinusoidal y cuya impedancia es Z ohms.
Sea Z:
Cuyo modulo es
ec I
||
ec II
También Z=I/R De la reactancia X y la calcular de la impedancia:
el
ec III resistencia
R,
podemos
ec IV
Y los valores de R y X en función de la impedancia Z y el ángulo se determina de la siguiente forma:
ec V ec VI
Donde es conocido como el ángulo de desfasaje entre el voltaje V aplicado y la corriente I en la impedancia Z.
3.
Método.
la carga Z, cuyo desfasaje se desea determinar, se conecta en paralelo con una resistencia pura de valor conocido, y luego se miden las intensidades de corriente . Estas lecturas tienen las siguientes características:
La corriente , está en fase con la tensión V. La corriente , está desfasada en un ángulo respecto a la tensión V;
con
De este diagrama fasorial:
;
ec VII
Resolviendo el triangulo correspondiente se tiene:
Por lo tanto
ec
VIII
4.
Equipos e instrumentos.
Fuente de tensión variable AC.
Tres pinzas AC.
01 Voltimetro.
Dos resistencias (221, 47 ohms)
Un condensador de 12 Cables y conectores.
5.
.
Procedimiento
Armar el siguiente consideraciones: o Z es un capacitor de o Z es un capacitor de . En ambos casos con R =
circuito,
. mas 221 .
12 12
con
las
siguientes
una resistencia de 47
Alimentar con tension de acuerdo al siguiente cuadro y anotar la lectura de los instrumentos.
V 50
I 0.309
I1 0.224
I2 0.22
6. Cuestionario a. Con los resultados obtenidos (lecturas de los instrumentos), determinar el desfasaje entre el voltaje y la corriente en la impedancia Z. Φ(desfas
V 50
b.
I 0.30 9
I1 0.22 4
I2 0.22
cos ϕ -3.14E-02
aje) 91.79°
Conclusiones personales y recomendaciones.
Este método es efectivo ya que su porcentaje de error es bajo útil para ocasiones en las que contamos con medidores especializados en la materia. Se recomienda no dar carga al circuito hasta verificar la completa conexión de cada instrumento ya que solo deben instalarse en serie por ser amperímetros.
Experiencia N° 03 Medición de inductancias 1.
Objetivo:
Determinar experimentalmente el valor inductancia sea directamente o indirectamente 2.
de
una
Métodos:
Método directo.- mediante la utilización de puentes de medición como los puentes Ween, Shering, etc o la utilización de instrumentos digitales. Método indirecto.- cuando no se tiene disponible los puentes mencionados, ni el instrumento digital el valor de la inductancia a medir es aproximado.
3.
Equipos e instrumentos.
Fuente de alimentación AC. Carga resistiva. Carga inductiva 01 Voltimetro. Cables conductores. Medidor digital para L, R, C modelo MZ – 505B
4.
Procedimiento
Conectar la resistencia conocida como R a la capacitancia desconocida en serie con la fuente de alimentación como se muestra en el siguiente circuito.
Por la primera ley de kirchoff: corrientes de nodos.
Y
con
Reemplazando
Al final obtenemos
Energizar el circuito y con el voltimetro determine directamente el valor de y tomar anote de dichos valores. Con estos datos el valor de la capacitancia esta dado por: Medir directamente el valor de la capacitancia con el instrumento digital.
5. Cuestionario a. Comparar los valores medidos directa e indirectamente. Dar los valores de error % respecto a la medición directa. V R
n
V R
8 226.2 1.3 02
L 4
4.4 1
227
V
Lx indirecto
Error(% )
0.6
0.839233711
28.50620843
0.6
0.858042171
30.07336703
6 2.1
5 5.3
Lx directo
7 8.8
b. Anote cada una de sus propias conclusiones acerca del desarrollo de esta práctica experimental y reporte la bibliografía utilizada. En conclusión se ve que el error entre la lectura directa e indirecta es muy grande eso significa que este método es muy superficial ya que no nos otorga ninguna seguridad de poder realizar una medida cercana. También debemos de entender que los inductores son elementos que varían con el tiempo y periodo, por lo tanto el error variara respecto a este.
Experiencia N° 04 Mejoramiento del factor de potencia 1.
Objetivo:
Al finalizar la experiencia el estudiante estará en la capacidad de entender y aplicar referente al estudio del factor de potencia.
Fundamento teórico: Si las corrientes y tensiones son ondas perfectamente senoidales,2 el factor de potencia será igual a cos ϕ o como el coseno del ángulo que forman los fasores de la corriente y la tensión, designándose en este caso como cos φ, siendo φ el valor de dicho ángulo.
(Si las corrientes perfectamente senoidales)
y
El dispositivo utilizado denomina cosímetro.
tensiones
para
medir
son
el
señales
f.d.p.
se
A menudo es posible ajustar el factor de potencia de un sistema a un valor muy próximo a la unidad. Las pérdidas de energía en las líneas de transporte de energía eléctrica aumentan con el incremento de la intensidad. Como se ha comprobado, cuanto más bajo sea el f.d.p. de una carga, se requiere más corriente para conseguir la misma cantidad de energía útil. Por tanto, como ya se ha comentado, las compañías suministradoras de electricidad, para conseguir una mayor eficiencia de su red, requieren que los usuarios, especialmente aquellos que utilizan grandes potencias, mantengan los factores de potencia de sus respectivas cargas dentro de límites
especificados, estando sujetos, de lo contrario, a pagos adicionales por energía reactiva. La mejora del factor de potencia debe ser realizada de una forma cuidadosa con objeto de mantenerlo lo más alto posible. Es por ello que en los casos de grandes variaciones en la composición de la carga es preferible que la corrección se realice por medios automáticos. Supongamos una instalación de tipo inductivo cuyas potencias P, Q y S forma el triángulo de la figura 1. Si se desea mejora el cosφ a otro mejor cosφ', sin variar la potencia activa P, se deberán conectar un banco de condensadores en paralelo a la entrada de la instalación para generar una potencia reactiva Qc de signo contrario al de Q, para así obtener una potencia reactiva final Qf. Analíticamente:
Por un lado
y análogamente
Por otro lado
donde ω es la pulsación y C la capacidad de la batería de condensadores que permitirá la mejora del f.d.p. al valor deseado. Sustituyendo en la primera igualdad,
De donde
Aquí ángulo.
2.
un
ejemplo
de
cómo
varía
el
fp
respecto
Equipos e instrumentos.
Fuente de alimentación monofásica de 220V.
Carga inductiva
01 inductor.
Cables conductores. Capacitores.
al
3.
Procedimiento
Dependiendo del tipo de carga, el factor de potencia puede ser: adelantado, retrasado, igual a 1. resistivas como En las cargas las lámparas incandescentes, la tensión y la corriente están en fase en este caso, se tiene un factor de potencia unitario inductivas como En las cargas los motores y transformadores, la intensidad se encuentra retrasada respecto a al tensión. En este caso se tiene un factor de potencia retrasado. En las cargas capacitivas como los condensadores, la corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje. En este caso se tiene un factor de potencia adelantado •
•
•
•
.
Un receptor que debe de producir una potencia P lo puede hacer absorbiendo de la línea una potencia Q o Q' tal como se ve en el esquema de debajo, con Cos j y Cos j ' respectivamente ( j < j ' entonces Cos j > Cos j '). Sin embargo en el primer caso la intensidad absorbida es menor que en el segundo ( S = UI < S = UI' entonces I < I' ) con la consiguiente reducción de las pérdidas por efecto joule.
Entonces en una instalación nos interesa valores altos del factor de potencia (Cos j).
tener
Problemas por bajo factor de potencia
Mayor consumo de corriente. Aumento de las pérdidas e incremento de las caídas de tensión en los conductores. Sobrecarga de transformadores, generadores y líneas de distribución. Incremento de la facturación eléctrica por mayor consumo de corriente.
Beneficios por corregir el factor de potencia
Disminución de las pérdidas en conductores. Reducción de las caídas de tensión .
Aumento de la disponibilidad de potencia transformadores, líneas y generadores. Incremento de la vida útil de las instalaciones
Reducción de los costos por facturación eléctrica.
de
Compensación del factor de potencia en un circuito monofásico Las cargas inductivas requieren potencia reactiva para su funcionamiento. Esta demanda de potencia reactiva se puede reducir e incluso anular si se colocan condensadores en paralelo con la carga. Cuando se reduce la potencia reactiva, se mejora el factor de potencia.
De la figura siguiente se deduce reactiva del condensador ha de ser:
que
la
potencia
QC = Q' - Q = P (Tag j ' tag j) y como QC = UIC = U2wC U2wC = P (Tag j ' - tag j)
C = P (Tag j ' - tag j) / 2
U w Compensación del factor de potencia en un circuito trifásico Las cargas inductivas requieren potencia reactiva para su funcionamiento. Esta demanda de potencia reactiva se puede reducir e incluso anular si se colocan condensadores en paralelo con la carga. Cuando se reduce la potencia reactiva, se mejora el factor de potencia.
Experiencia N° 05 Medida de potencia activa en corriente alterna trifásica cargas equilibradas 1.
Objetivo:
Al finalizar esta experiencia el alumno estudiante será capaz de determinar y entender y aplicar referente al estudio dey medir la potencia consumida por una carga trifásica balanceada.
2.
Introducción teórica:
Puesto que la carga se puede conectar en delta o en estrella y cuando esta equilibrada una de las fases disipa igual potencia en tanto la potencia total (Pt) absorbida por la carga equilibrada es igual a través de potencia de una de las fases (Pf) y esta es:
Para la conexión delta
√ ( √ ) √ De igual modo se puede demostrar para la conexión estrella la potencia total disipada por la carga equilibrada es igual a la expresión
Φ,es el desfasaje entre a tensión de fase y la corriente de fase se puede decir también que para la medición de la potencia trifásica en un sistema
equilibrado se puede utilizar un multiplicar los valores por tres .
3.
solo
y
Equipos e instrumentos.
Una fuente de alimentación trifásica
Un vatímetro monofásico
Tres resistencias de 1800 ohmios
Una pinza amperimetrica Un multimetro
Cables, conectores.
voltímetro
4.
Procedimiento
El sistema debe estar conectado en estrella con un neutro anclado como se muestra en la siguiente fig con una R=1800 ohmios.
Alimentar con tensiones de acuerdo al siguiente cuadro, tomar las lecturas de los instrumentos y anotar fase R. Tensión A P Q cosφ φ carga 150
0.601
0.20
4
33
83
0.64
º 190
0.614
0.21
6
43
82 º
200
0.37
0.51
4
21
79
0.64
1.2
º 250
0.457
0.30
5
36
82 º
1.2
Fase T. Tensión
A
cosφ
P
Q
150
0.601
0.20
4
33
83º
0.64
190
0.614
0.21
6
43
82º
0.64
200
0.37
0.51
4
21
79º
1.2
250
0.457
0.30
5
36
82º
1.2
φ
carga
5.1, Con la lectura de los amperímetros (corriente de línea o fase) y la tensión de fase y el cosfimetro, procedimiento c y d determinar en forma teórica la potencia activa consumida por la carga para cada caso. P
E
I
cosφ
18.03
W
P
E
I
cosφ
24.49
W
P
E
I
cosφ
37.74
W
P
E
I
cosφ
39.27
w
5.2, Con la lectura de los vatímetros (procedimiento c y d determine la potencia activa total consumida por la carga para cada caso.
5.3, Comparar la potencia activa total obtenida en 1 con la obtenida en 2 y justificar las diferencias.
5.4, Determinar los triángulos experimentales para cada caso.
de
potencia
4.5. Dar sus conclusiones en forma concisa y clara en forma personal. Como se ve ya que son equipos de precisión de laboratorio las variaciones teóricas como las lecturas de laboratorio tienen un margen de error mínimo. Tratar de realizar las mediciones con la menor perturbación posible ya que esto podría darnos lecturas erradas. 4.6. Dar sus propias observaciones y sugerencias en
forma concisa y clara. Sugerimos la práctica de esta medición pero con un factor de carga a fin de ver claramente en un proceso real como la potencia varia y no se acerca en nada a su valor nominal. La conexión exacta de los instrumentos y su equivalente del circuito diseñado a fin de no dañar el modulo ni los instrumento de medición, así como poder ser víctima de una descarga o electrocución. La limpieza e higiene de equipos e instrumentos como una buena práctica en nuestra institución como en nuestra vida.
