MEDIDA DE REACTANCIA INDUCTIVA, CAPACITIVA E IMPEDANCIA - PARTE 2. Laboratorio de Circuitos Eléctricos II.
1 de octubre de 2013 Autor: Wilfredo Walter Flores Valverde. Valverde.
MEDIDA DE REACTANCIA INDUCTIVA, CAPACITIVA E IMPEDANCIA - PARTE 2. Laboratorio de Circuitos Eléctricos II. Índice. 1. 2. 3.
INTRODUCCIÓN. ........................................................................................................................... 2 OBJETIVO. ...................................................................................................................................... 2 FUNDAMENTO TEÓRICO. ............................................................................................................. 2 R ESISTENCIA ...................................................................................................................................... 2 R EACTANCIA INDUCTIVA ................................................................................................................. 2 R EACTANCIA C APACITIVA ................................................................................................................ 2 IMPEDANCIA ...................................................................................................................................... 3 4. M ATERIALES. ................................................................................................................................. 3 5. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA . ................................................................................................... 3 6. CUESTIONARIO. ............................................................................................................................ 4 7. CONCLUSIONES. ............................................................................................................................ 9 8. BIBLIOGRAFÍA . .............................................................................................................................. 9 3 1 0 2 / 0 1 / 1 0 | . 2 E T R A P A I C N A D E P M I E A V I T I C A P A C , A V I T C U D N I A I C N A T C A E R E D A D I D E M
1
MEDIDA DE REACTANCIA INDUCTIVA, CAPACITIVA E IMPEDANCIA - PARTE 2. 1. Introducción. Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación sinusoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada. Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.
2. Objetivo. 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.
3. Fundamento teórico. Resistencia
Es aquel elemento de un circuito eléctrico que se opone al paso de la corriente continua y alterna. Reactancia Inductiva
Es aquel elemento de un circuito eléctrico que se opone al paso de la corriente alterna, y es directamente proporcional al valor de la inductancia y de la frecuencia de la red a la que esta conectado dicho elemento. XL = 2 π f L ( Ohmios) Reactancia Capacitiva
3 1 0 2 / 0 1 / 1 0 | . 2 E T R A P A I C N A D E P M I E A V I T I C A P A C , A V I T C U D N I A I C N A T C A E R E D A D I D E M
2
Es aquel elemento de un circuito eléctrico que se opone al paso de la corriente alterna, y es inversamente proporcional al valor de su capacidad y de la frecuencia de la red a la que esta conectado dicho elemento.
Impedancia
Es aquel elemento de un circuito eléctrico que esta compuesto del valor de la resistencia, reactancia inductiva y capacitiva.
( )
La impedancia experimental considerando ideal la inductancia, por lo tanto se puede determinar a partir de los valores de la tensión y de la intensidad de corriente tomados en el laboratorio (experimentales):
√ 4. Materiales.
1 autotransformador variable 0-230 V – 6amp 1 década de inductancia variable 03 condensadores 1 resistencia variable 0-180 Ohmios (R) 03 multímetros digitales
5. Desarrollo de la práctica.
Armar el circuito tal como se muestra en las figuras adjunta, calibrar el valor de la resistencia en una rango de 180 ohmios hasta 20 ohmios, y la inductancia variarla en un rango de 10 mH y 90 mH, obtener un juego de 3 lecturas para diferentes valores de R y L. Para calibrar la tensión en la salida del Variac tener en cuenta los valores máximos admisibles corriente (menor de 200 mA)
3 1 0 2 / 0 1 / 1 0 | . 2 E T R A P A I C N A D E P M I E A V I T I C A P A C , A V I T C U D N I A I C N A T C A E R E D A D I D E M
3
Registrar los siguientes datos: V
A
VR
VL
L
Rteo
Rexp
XL te
XL ex
Z te
Z ex
φteo
51.00
5.06
8.22 48.30 24.00 1620.00 1621.00 9047.81 9545.45
1620.18 10079.05 -68.28
49.00
4.12
20.70 39.50 24.00 5000.00 5000.00 9047.81 9587.38
5000.06 11893.20 -13.95
50.00
4.37
17.40 42.00 24.00 4000.00 4000.00 9047.81 9610.98
4000.07 11441.65 -47.40
50.00
4.58
13.80 44.40 24.00 3000.00 3000.00 9047.81 9694.32
3000.10 10917.03 -453.57
50.00
4.85
9.77 46.70 24.00 2000.00 2000.00 9047.81 9628.87
2000.14 10309.28
50.00
5.10
5.17 48.90 24.00 1000.00 1000.00 9047.81 9588.24
1000.29
6. Cuestionario. ¿Qué es el factor de potencia?
10.93
9803.92 -144.72
3 1 0 2 / 0 1 / 1 0 | . 2 E T φex R ri A P 59.40 -137.60 A I 59.40 -20.70 C N 59.40 -62.89 A D 59.40 635.98 E P -5.87 59.40 M I 347.40 E 59.40 A V I T I C A P A C , A V I T C U D N I A I C N A T C A E R E D A D I D E M
Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S.
4
¿Por qué es importante tener un factor de potencia cercano a la unidad?
Para comprender la importancia del factor de potencia se van a considerar dos receptores con la misma potencia, 1000W, conectados a la misma tensión de 230V, pero el primero con un f.d.p. alto
. Primer receptor
Segundo receptor
y el segundo con uno bajo
Cotejando ambos resultados, se obtienen las siguientes conclusiones: Un f.d.p. bajo comparado con otro alto, origina, para una misma potencia, una mayor demanda de corriente, lo que implica la necesidad de utilizar cables de mayor sección. La potencia aparente es tanto mayor cuanto más bajo sea el f.d.p., lo que origina una mayor dimensión de los generadores. Ambas conclusiones nos llevan a un mayor coste de la instalación alimentadora. Esto no resulta práctico para las compañías eléctricas, puesto que el gasto es mayor para un f.d.p. bajo. Es por ello que las compañías suministradoras penalizan la existencia de un f.d.p. bajo, obligando a su mejora o imponiendo costes adicionales.
3 1 0 2 / 0 1 / 1 0 | . 2 E T R A P A I C N A D E P M I E A V I T I C A P A C , A V I T C U D N I A I C N A T C A E R E D A D I D E M
5
Halle los valores teóricos de las resistencias, las reactancias e impedancias para cada una de las tablas.
2.84
4.30
20.00
19.40
38.80
37.89
1035.27
1070.37
1032.76
2.84
4.30
20.00
19.41
54.02
53.05
1080.42
1070.37
1017.61
2.84
4.30
20.00
19.49
88.98
88.42
1081.36
1070.37
982.25
2.84
4.30
20.00
19.51
130.89
132.63
1074.80
1070.37
938.05
2.84
4.30
20.00
19.57
268.14
265.26
1080.00
1070.37
805.48
0.66
0.80
30.00
30.78
281.22
265.26
246.34
248.33
35.15
0.66
0.80
30.00
30.73
138.92
132.63
248.92
248.33
119.73
0.66
0.80
30.00
30.29
90.97
88.42
248.71
248.33
162.85
0.66
0.80
30.00
30.67
55.56
53.05
250.74
248.33
197.69
0.66
0.80
30.00
30.31
39.62
37.89
246.92
248.33
212.67 3 1 0 2 / 0 1 / 1 0 | . 2 E T R A P A I C N A D E P M I E A V I T I C A P A C , A V I T C U D N I A I C N A T C A E R E D A D I D E M
6
Halle los valores experimentales de las resistencias, las reactancias e i mpedancias para cada una de las tablas.
56.7
1.1
58.7
2.2
70
2.84
4.3
57.2
1.11
61.8
3.09
50
2.84
4.3
59
1.15
63.8
5.25
30
2.84
4.3
61.5
1.2
66.1
8.05
20
2.84
4.3
70
1.37
75.6 18.77
10
2.84
4.3
410 12.62
101 115.3
10
0.66
0.8
370 11.37
92.1
51.4
20
0.66
0.8
310
9.39
77.1
28.2
30
0.66
0.8
270
8.28
67.7
15
50
0.66
0.8
260
7.88
64.2
10.3
70
0.66
0.8
20
19.4
19.4 1 19.4 20 9 19.5 20 1 19.5 20 7 30.7 30 8 30.7 30 3 30.2 30 9 30.6 30 7 30.3 30 1
38.8
37.89
1035.27
54.02
53.05
1080.42
88.98
88.42
1081.36
130.89 132.63
1074.8
268.14 265.26
1080
20
281.22 265.26 138.92 132.63 90.97
88.42
55.56
53.05
39.62
37.89
1070.3 7 1070.3 7 1070.3 7 1070.3 7 1070.3 7
1032. 76 1017. 61 982.2 5 938.0 5 805.4 8
1058. 2 1048. 95 1016. 95 975.6 1 857.1 4 146.3 4 162.1 6 193.5 5 222.2 2 230.7 7
246.34 248.33 35.15 119.7 3 162.8 248.71 248.33 5 197.6 250.74 248.33 9 212.6 246.92 248.33 7 248.92 248.33
Explique cómo se halla el valor experimental de una impedancia.
La impedancia de una resistencia, es el valor mismo de la resistencia La
impedancia
de
un
inductor
es:
La impedancia de un capacitor es:
en ambas,
y
(F es la frecuencia de trabajo en hertz). Explique cómo se halla el valor experimental de una resistencia.
Se va a determinar el valor de una resistencia eléctrica midiendo la corriente y el potencial a sus extremos.
3 1 0 2 / 0 1 / 1 0 | . 2 E T R A P A I C N A D E P M I E A V I T I C A P A C , A V I T C U D N I A I C N A T C A E R E D A D I D E M
7
Explique cómo se halla el valor experimental de una reactancia capacitiva.
La reactancia capacitiva depende de la frecuencia y está dada por la formula
Donde, XC = Reactancia capacitiva en ohm C = Capacitancia en faradios f= Frecuencia en hertz
Explique cómo se halla el valor experimental de una reactancia inductiva.
Donde, XL = Reactancia inductiva en ohm L= Inductancia en henrios f= Frecuencia en hertz w= Frecuencia angular
Encuentre el error absoluto y relativo de los valores de las resistencias, reactancias y de las impedancias teóricas y experimentales de cada circuito .
3.00
25.44
2.46
2.97
31.34
3.08
2.54
34.70
3.53
2.44
37.55
4.00
2.14
51.67
6.41
2.60
111.19
316.37
2.43
42.44
35.44
0.97
30.70
18.85
2.22
24.53
12.41
1.03
18.09
8.51
3 1 0 2 / 0 1 / 1 0 | . 2 E T R A P A I C N A D E P M I E A V I T I C A P A C , A V I T C U D N I A I C N A T C A E R E D A D I D E M
8
7. Conclusiones. Se analizó y verificó 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.
8. Bibliografía.
http://lcr.uns.edu.ar/electronica/eya/labs/Laboratorio%202.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Reactancia http://www.todoexpertos.com/categorias/ciencias-e-ingenieria/ingenieriaelectrica/respuestas/2376313/reactancia-indutiva http://www.unicrom.com/tut_comomedir_impedancia_ac.asp http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica http://webs.um.es/gregomc/LabESO/Ohm/ohm_Guion.pdf
3 1 0 2 / 0 1 / 1 0 | . 2 E T R A P A I C N A D E P M I E A V I T I C A P A C , A V I T C U D N I A I C N A T C A E R E D A D I D E M
9
