Laboratorio de Circuitos eléctricos II 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

U

Facultad de Ingeniería Mecánica

N I LABORAORIO LABORA ORIO DE CIRCUIOS ELECRI ELECRICOS COS II ML!"#$ E%&ERIENCIA

' “MEDIDA DE ENERGIA POTENCIA Y CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFASICOS” &ROFESOR ' Ing. TARAZONA BERMÚDEZ, Bernab A!ber"# COCA C$CERES, Fran% &'('(()'* ALUMNOS CRUZADO CO CORDO+A, # #-e &'('&/))* SAL+O ACU0A, 1!a2343r 1!a2343 r &''5'()) DA+ DA+IRAN IRAN MELG ELGARE AREO O, M36 36ae! ae! &'(( '((((7) SECCI(N ' ) A” GRU&O ' 8

F I M

ÍNDICE

LIMA - PERÚ 2015

#*"$!I

EXPERIENCIA: “MEDIDA DE ENERGIA, POTENCIA P OTENCIA Y CORRECCION CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFASICOS” MONOFASICOS” LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

HOJA DE DATOS………………………………………………………………………………………………………………….3 OBJETIVO............... OBJETIVO.......................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ...........................................4 .................................4

FUNDAMENTO TEÓRICO.................... TEÓRICO.............................. ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................................4 .....................4

INSTRUMENTOS Y MATERIALES.................. MATERIALES............................. ..................... ..................... ..................... .....................................7 ...........................7

PROCEDIMIENTO................. PROCEDIMIENTO............................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .................... ..................... ..................... ..................9 ........9

CALCULOS Y RESULTADOS................. RESULTADOS............................ ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............................ ..................10 10

CUESTIONARIO………………………………………………………………………………………………………………….11

OBSERVACIONES................. OBSERVACIONES........................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ................1 ......1 7

CONCLUSIONES.............. CONCLUSIONES......................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... .................... ..................... ................................18 .....................18

RECOMENDACIONES................. RECOMENDACIONES...... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..............................1 ....................1 8

BIBLIORAF!A.............. BIBLIORAF!A......................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ..................... ............................................19 .................................19

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

2

EXPERIENCIA: “MEDIDA DE ENERGIA, POTENCIA Y CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFASICOS” LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

HOJA DE DATOS

OBJETIVO LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

3

EXPERIENCIA: “MEDIDA DE ENERGIA, POTENCIA Y CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFASICOS” LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II •

Analizar y evaluar la medida de potencia, de energa, !actor de potencia y la correcci"n del !actor de potencia en un circuito mono!#$ico%

&'NDA(ENTO TE)*ICO Vatímetro

El vatmetro e$ un in$trumento electrodin#mico para medir la potencia el+ctrica o la ta$a de $umini$tro de energa el+ctrica de un circuito el+ctrico dado% El di$po$itivo con$i$te en un par de oina$ -.a$, llamada$ oina$ de corriente, y una oina m"vil llamada oina de potencial% /a$ oina$ -.a$ $e conectan en $erie con el circuito, mientra$ la m"vil $e conecta en paralelo% Adem#$, en lo$ vatmetro$ anal"gico$ la oina m"vil tiene una agu.a 0ue $e mueve $ore una e$cala para indicar la potencia medida% 'na corriente 0ue circule por la$ oina$ -.a$ genera un campo electromagn+tico cuya potencia e$ proporcional a la corriente y e$t# en !a$e con ella% /a oina m"vil tiene, por regla general, una re$i$tencia grande conectada en $erie para reducir la corriente 0ue circula por ella% El re$ultado de e$ta di$po$ici"n e$ 0ue en un circuito de corriente continua, la de1e2i"n de la agu.a e$ proporcional tanto a la corriente como al volta.e, con!orme a la ecuaci"n 34VA o 54EI%

Fig.1 Vatímetro

COSFÍMETRO ANALÓGICO LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

4


E$ una 6erramienta para medir el #ngulo de retardo 7 avance 0ue e2i$te entre la ten$i"n a trav+$ de un circuito, y la corriente 0ue 1uye en el mi$mo circuito% /a unidad de medida de e$te in$trumento e$ un n8mero puro, y luego no$ encontramo$ con un medidor de !actor de potencia, o $u e0uivalente en la$ e$0uina$, y luego no$ en!rentamo$ medidor de !a$e$% Dado 0ue el valor medido m#$ com8nmente e$ de alrededor de 9 :medidor de !actor de potencia; o alrededor de $u e0uivalente en #ngulo 0ue e$ <= :medidor de !a$e$;%E$te in$trumento tiene, por lo general, e$to$ valore$ en el centro de la e$cala% No e$ raro encontrar una 6erramienta 0ue mue$tra ama$ e$cala$, una por dea.o del arco creado por el ndice y el otro a la parte $uperior de dic6o arco%

Fig.2 Cosfímetro


5


INTERRPTOR

'n interruptor, e$ un di$po$itivo capaz de interrumpir la corriente el+ctrica de un circuito cuando +$ta $orepa$a cierto$ valore$ m#2imo$% >u !uncionamiento $e a$a en do$ de lo$ e!ecto$ producido$ por la circulaci"n de corriente el+ctrica en un circuito? el magn+tico y el t+rmico :e!ecto Joule;% El di$po$itivo con$ta, por tanto, de do$ parte$, un electroim#n y una l#mina imet#lica, conectada$ en $erie y por la$ 0ue circula la corriente 0ue va 6acia la carga% /o$ unipolare$ cortan o interrumpen una $ola !a$e el+ctrica, generalmente deera $er $i $e tiene !a$e :po$itivo; y neutro :negativo; la !a$e, 0ue e$ la 0ue $e tiene un u$ca polo lo 6ace encender% >i !uera ipolar $e cortara la$ do$ o $ea !a$e y neutro, $i !ue$e tripolar $e puede cortar tre$ !a$e$ o $ea la corriente tri!#$ica :lo$ tre$ polo$ po$itivo$ llamado$ * > T% $i !ueran tetrapolare$ cortara$ lo$ @ anteriore$ :*>T; m#$ el neutro o $ea % lo$ interruptore$ $on de di!erente$ ampera.e$ para di!erente$ con$umo

%$Fig.3 Interruptor


6


MLTÍMETRO

'n multmetro e$ un in$trumento el+ctrico port#til para medir directamente

magnitude$

el+ctrica$

como corriente$ y potenciale$ :ten$ione$;

o

activa$ pa$iva$

como re$i$tencia$, capacidade$ y otra$% /a$ medida$ pueden realizar$e para corriente continua o alterna y en vario$ m#rgene$ de medida cada una%

Fig.4 Multímetro

IN>T*'(ENTO>  (ATE*IA/E> Pane! 2e !94:ara% 3nan2e%en"e%.

( ;a"<4e"r# ana!=g3# 4#n#>9%3#.





( C#%><4e"r# ana!=g3#.

M?!"<4e"r# 23g3"a!

C#n2?"#re% :ara #ne@3=n

Me232#r D3g3"a!

( Ban# 2e #n2en%a2#re%.

F!?#re%en"e


!


( M#"#r "r3>9%3#.

5*OCEDI(IENTO 9% Anotamo$ la$ e$peci-cacione$ de cada in$trumento a utilizar :vatmetro, motor, medidor, co$!metro;%

% Armamo$ el circuito con la$ l#mpara$ de la $iguiente !orma?


"


@% 5rocedemo$ a anotar la$ medicione$ medicione$ del vatmetro, co$!metro y el medidor de energa y el medidor digital

% De igual !orma procedemo$ a armar el circuito anterior, con la e2cepci"n de reemplazar lo$ 1uore$cente$, motor en lugar de la$ l#mpara$, de !orma $eparada y -nalmente

el motor en

paralelo con capacitore

%$CA/C'/O>  *E>'/TADO> CI*C'ITO 9?

DATOS

VO/TÍ(ET 5INFA VATÍ(ET CO>&Í(E (EDID *O A(5E*I(ET*ICA *O T*O O* @%V G%9H A G9< 3 <%%G G9 3

d del medidor? @%H 367rev CI*C'ITO ?


#$


VO/TÍ(ET* O

5INFA A(5E*I(ET*ICA

VATÍ(ET* O

CO>&Í(ET* O

%@

%H A

@< 3

<%@

%H

9%HH A

@< 3

<%K

%L

@%
@< 3

<%H

(EDIDO * <%G9 min <%@@@m in <%@Km in

d del medidor? @%H 367rev

C'E>TIONA*IO Ca!o A 1" Com#arar $a! %&'%(a(%o&e! 'e$ )atímetro (o& $a! e*#re!%o&e! W = V . I . c o s φ + W = I . R , $a #ote&(%a 2

ote&%'a (o& $a! me'%(%o&e! rea$%.a'a! e& e$ me'%'or 'e e&er/ía" Pre)%ame&te (a$($ar e$ (o! ter%(o" 3%!(t%r , me&(%o&ar $a! (a!a! 4e or%/%&a& $a! '%)er/e&(%a! e& $o! )a$ore!"

cosφ =

P ( teorico ) V . I

cosφ =0.44 ( t eorico ) W = 510 watts ( teorico)

DATO DE/ CO>&I(ET*O

cosφ =0.5

W = V . I . cosφ LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

##


W = 223.2 x 5.19 x 0.5

= 579.204 watts :E2periencia;

W

2" Gra(ar $a #ote&(%a $eí'a e& e$ )atímetro e& 6&(%& 'e$ t%em#o7 a e!(a$a (o&)e&%e&te" A e!ta /ra(a !e $e 'e&om%&a 83%a/rama 'e Car/a9 e& & #er%o'o 'a'o :15 m%&;" 3e e!ta (r)a e*#er%me&ta$ (a$($ar $a e&er/ía (o&!m%'a #or $a (ar/a e& e$ t%em#o me&(%o&a'o" Mallamo$ la 5otencia activa del !oco Pfoco = I xR 2

2

Pfoco =0.863 x 222.2 Pfoco =165 watts

5otencia activa de la l#mpara P=VxIcos ( ∅ ) P=222 x 4.5 x 0.15 P=150 watts

5otencia activa del motor P=VxIcos ( ∅ ) P=222 x 4.8 x 0.157

P=168 watts

*A&ICO DE /A> 5OTENCIA> ACTIVA> 5A*A? t4 9G min


#2


<" Gra(ar $a e&er/ía e& 6&(%& 'e$ t%em#o , me&(%o&ar $a t%$%'a' 4e #re!e&ta e!ta (r)a" Energa en : 36; 5ara el !oco E= P ( kw ) xt ( h) E

= 0.165 x 15 / 60

E=¿

<%<9G P6

5ara la l#mpara :36; E= P ( kw ) xt ( h) E= 0.150 x 15 / 60

E=¿

<%<@G P6

5ara el motor E= P ( kw ) xt ( h) E= 0.168 x 15 / 60 E=¿

<%< P6

=" Gra(ar $a #ote&(%a a(t%)a7 , 6a(tor 'e #ote&(%a $eí'a #or $o! %&!trme&to! e& 6&(%& 'e $a (orr%e&te tota$ (o&!m%'a #or $a (ar/a"

Tala de dato$


#3


5otencia activa del !oco? P=191.76 watts 5otencia activa de l<<<
*A&ICA DE /A 5OTENCIA> ACTIVA V> CO**IENTE

POTENCIA :>; G< << 9G< 9<< G< < <%G

9

9%G



%G

@

@%G



%G

G

G%G

5" Toma&'o (omo re6ere&(%a e$ #$a&o (om#$e?o7 e$aorar $o! tr%@&/$o! 'e #ote&(%a ote&%'o! #ara (a'a (ar/a '%6ere&te" LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

#4


5A*A E/ &OCO? $olo e2i$te potencia activa 549L9%H 3 Q4< VA*

5A*A /A /A(5A*A? 549G< 3 Q4LKK%HK VA* LKK%HK VA*

R

9G< 3

5A*A E/ (OTO* 549HK 3 Q49
9
#6! &

Ca!o  9% Gra(ar $a #ote&(%a a(t%)a7 #ote&(%a rea(t%)a , e$ 6a(tor

'e #ote&(%a e& 6&(%& 'e $a! (a#a(%ta&(%a! t%$%.a'a!%

Pote&(%a A(t%)a )!" Ca#a(%ta&(%a << @<< Pote&(%a A(t%)a :>; << 9<< < 9G

<

G

@<

@G

<

G

Ca#a(%ta&(%a :m%(roF;


#5


Pote&(%a Rea(t%)a )!" Ca#a(%ta&(%a K<< H<< Pote&(%a Rea(t%)a :VAR; << << < 9G

<

G

@<

@G

<

G


6"'"#" )!" Ca#a(%ta&(%a 9 <%K

6"'"#"

<%H <% <% < 9G

<

G

@<

@G

<

G


2" Toma&'o (omo re6ere&(%a e$ #$a&o (om#$e?o7 e$aorar $o! tr%@&/$o! 'e #ote&(%a ote&%'o! #ara (a'a (orre((%& 'e (o&'e&!a'ore!" CAPACITORB 20F

CAPACITORB =0F


#6


<" D %&e&(%a t%e&e e$ 6a(tor 'e #ote&(%a %&'(t%)o , (a#a(%t%)o e& e$ re/%!tro 'e e&er/íaH E*#$%4e" De acuerdo a la$ e$peci-cacione$ t+cnica$ del medidor de energa, e$te mide $olamente la potencia activa :en 36;, por e$ta raz"n, el !actor de potencia inductivo o capacitivo no tiene in1uencia alguna en el regi$tro de e$ta energa% E$to $e puede o$ervar en la -gura %9% >i el !%d%p% camia, φ

entonce$ el #ngulo camia y la potencia reactiva Q tami+n varaS $in emargo la potencia activa 5 no e$ a!ectada y por lo tanto tampoco la energa medida%

=" D %&e&(%a t%e&e $a (orre((%& 'e$ 6a(tor 'e #ote&(%a e& $a! %&!ta$a(%o&e! e$(tr%(a! %&'!tr%a$e!H Como $aemo$ la potencia :5; de un e0uipo el+ctrico conectada aun mi$ma ten$i"n :V; no camia, lo 0ue vara e$ la corriente con$umida :I;% >upongamo$ 0ue el !%d%p%9  !%d%p% I 1=

P P … … … ( I ) I 2= … … … ( II ) VCosφ 1 VCosφ 2

Comparando :I; y :II;? S 1=V . I 1 < S 2 =V . I 2

'n !%d%p% a.o comparado con otro alto origina, para una mi$ma potencia, una mayor demanda de inten$idad, lo 0ue no$ lleva a un mayor co$to de alimentaci"nS adem#$ implica la nece$idad de utilizar cale$ de mayor $ecci"n%

5" 3ar $a! '%)er/e&(%a! 'e )a$ore! ter%(o! , e*#er%me&ta$e!7 (o& $o! errore! a!o$to! , re$at%)o! #or(e&ta$e! e& 6orma ta$a'a"


#


carga$ motor motor UC9 motor UC

valore$ te"rico$ I:A; potencia aparente:VA;

V:V; % @ %H9 % %LK L @ % 9%GL L 

carga$ motor motorUC9 motroUC

V:V; % 9<@%< @ % H<%KH L % @GL%9H L

valore$ e2perimentale$ I:A; potencia aparente:VA; %H  9<@H%HH @%< K HK%@G 9%H  @K<%HK

E**O* AB>O/'TO CO**IENTE> 5OTENCIA> <%<9 %H <%
E**O* *E/ATIVO carga$ CO**IENTE> :; 5OTENCIA> :; motor <%9HG<9H <%9H@L9 motorUC9 @%9L@G */:motor;4K%GKH . o6om C94C4
OB>E*VACIONE> •

Al medir lo$ volta.e$ de la$ !uente$ con el multmetro, $e pre$entaa una di!erencia de cent+$ima$ en el volta.e% LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

#!


/o$ contacto$ en la$ unione$ del circuito pre$entaan de$ga$te%

CONC/'>IONE> •

/a potencia reactiva no tiene el car#cter realmente de $er con$umida y $olo aparecer# cuando e2i$tan oina$ o conden$adore$ en lo$ circuito

%$•

El co$!metro utilizado en la e2periencia, da re$ultado$ pr"2imo$ a lo$ reale$, e$to no$ con-rma 0ue $e encuentra en condicione$ aceptale

%$•

/a pinza amperim+trica utilizada en la pre$ente e2periencia e$ con-ale para valore$ de corriente mayore$ a 9A, para valore$ por dea.o pre$enta errore$ con$iderale$ en lo$ c#lculo

%$•

El medidor utilizado en la e2periencia e$ con-ale para medida$ de carga$ e2clu$ivamente re$i$tiva$, por el contrario en el c#lculo de medida$ 0ue implican potencia reactiva%

•

>e concluye 0ue el in$trumento de medidor digital e$ el m#$ con-ale, e$ el 0ue meno$ porcenta.e de error pre$enta, y $e recomienda tomar $u$ medida$ como re!erencia$ con-ale

%$*ECO(ENDACIONE> LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

#"


*ealizar la$ medida$ con el medidor con ma$ vuelta$, para otener mayor preci$i"n en lo$ re$ultado$

•

/a$ lectura$ del ampermetro para corriente$ pe0ueYa$ $on de!ectuo$a$, $e recomienda renovar e$te e0uipo%

•

*ealizar la$ medicione$ de pre!erencia con un $olo in$trumento para evitar propagaci"n de errore$, e$to en el ca$o del multmetro%

•

*enovar el co$!metro, pue$ pre$enta medida$ de!ectuo$a$ para ca$i la mayora de c#lculo

%$BIB/IO*A&ÍA •

&undamento$

De

Circuito$

El+ctrico$ S C6arle$

%

Ale2ander Z(att6eP N%O%>adiu S @ra%Edici"n S(craP Mill O% (orale$ % :<99; Circuito$ El+ctrico$ Teora y 5rolema$ II :Hta% Edici"n% /ima, 5er8% Editorial [CIENCIA>\%


2$

Laboratorio de Circuitos eléctricos II 1

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