Práctica 06 - Electrotecnia

Guía de Laboratorio de Electrotecnia
Práctica Nro. 06
PRÁCTICA 6
MEDICIÓN DE POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA EN C.A.
COMPORTAMIENTO DE CIRCUITOS SERIE “RL” y “RC” EN C.A.
A. OBJETIVOS:
1.
Determinar en forma teórica los valores de potencia y factor de potencia de cargas “RL” y
“RC”.
2.
Determinar experimentalmente los valores de potencia y factor de potencia de cargas “RL”
y “RC”.
B. PRE-LABORATORIO:
Estudiar e investigar lo siguiente:
1.
El concepto de potencia activa, potencia reactiva, potencia compleja, potencia aparente,
factor de potencia. Uso y manejo del Cosfímetro.
2.
Diseñar un circuito serie “RL”, compuesto por un reóstato y un inductor con valores de
resistencia e inductancia existentes en el Laboratorio. Calcular los valores de potencia
activa, potencia reactiva, potencia compleja, potencia aparente y factor de potencia del
circuito “RL”. (VER MONTAJE 1)
3.
Diseñar un circuito serie “RC”, compuesto por un reóstato y un capacitor con valores de
resistencia y capacitancia existentes en el Laboratorio. Calcular los valores de potencia
activa, potencia reactiva, potencia compleja, potencia aparente y factor de potencia del
circuito “RC”. (VER MONTAJE 2)
IMPORTANTE: Todos los cálculos de los diseños anteriores deben estar contenidos dentro de
las “Actividades de Laboratorio” donde ello se indica, y las tablas con los “Valores Teóricos”
deben de estar debidamente llenas, antes de comenzar los montajes y las actividades propias del
Laboratorio.
NOTA: Se debe tomar en cuenta los parámetros limitantes tanto del reóstato, inductor y del
capacitor para el diseño de los diferentes circuitos.
C. ACTIVIDADES DE LABORATORIO:
MONTAJE 1: Armar el circuito serie “RL”. Solicitar la revisión del circuito. Medir los
valores de potencia activa y el factor de potencia del circuito. Medir en cada elemento, los
valores de voltaje, corriente.
I
VCA
W
cosθ
B.A.
B.A.
B.V.
B.V.
R
VR
L
VL
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Repita el paso anterior, pero la bobina con núcleo de hierro en la bobina.
CÁLCULO DE LAS POTENCIAS TOTALES
(Teóricamente)
Potencia Activa:
P = |VFuente|.|I|.cosφ = |I|2.|RTotal| = |VR|2 ÷ |RTotal|
Donde:
φ = tag-1(|jXTotal| ÷ |RTotal|) = ángulo de la impedancia total del circuito (ZTotal)
RTotal = toda la parte resistiva del circuito
VR = voltaje en toda la parte resistiva del circuito
jXTotal = toda la parte reactiva del circuito (reactancia)
jXL = j2.π.f.L = la reactancia inductiva
– jXC = – j[1 ÷ (2.π.f.C)] = la reactancia capacitiva
f = 60 Hz
ZTotal = RTotal ± jXTotal
Potencia Reactiva:
Q = |VFuente|.|I|.senφ = |I|2.|jXTotal| = |VX|2 ÷ |jXTotal|
Donde:
VX = voltaje en toda la parte reactiva del circuito.
Potencia Compleja:
S = V.I* = P ± jQ
Donde:
I* = el conjugado de la corriente I
Potencia Aparente:
|S| = |VFuente|.|I| = |I|2.|ZTotal| = |VFuente|2 ÷ |ZTotal| = √(P2 + Q2)
Donde:
|Z Total|| = √(R Total|2 + X Total 2)
Factor de Potencia: fp = P ÷ |S| = cosφ
REALIZAR AQUÍ LOS CÁLCULOS, PARA LUEGO PODER LLENAR
LA TABLA CON LOS VALORES TEÓRICOS
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Valores Teóricos
Elemento
Corriente
“I”
(A)
Voltaje
(V)
Potencia
Activa “P”
(W)
Potencia
Reactiva
“Q” (Var)
Potencia
Compleja
“S” (VA)
Potencia
Aparente “|
S|” (VA)
factor de
potencia
Fuente C.A.
Reóstato
Inductor
REALIZAR AQUÍ EL DIAGRAMA FASORIAL, TOMANDO COMO REFERENCIA
EL
VFuente EN 0°, Y LLENAR LA TABLA SIGUIENTE:
Diferencia de Fase (ángulo que
forman los diferentes fasores)
I
VR
VL
VFuente
I
VR
CÁLCULO DE LAS POTENCIAS TOTALES
(Experimentalmente)
Potencia Activa:
Se determina con las mediciones del Vatímetro: P = W
Potencia Reactiva:
Q = V.I.senφ, donde φ = cos-1 (lectura del cosfímetro “cosφ”)
Potencia Compleja:
S = P ± jQ
Potencia Aparente:
Se determina como el módulo de “S”, es decir |S| = √(P2 + Q2)
factor de potencia:
fp = lectura del cosfímetro (cosφ)
Recopilar los datos en la tabla siguiente:
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Valores Experimentales (Inductor con Núcleo de Aire)
Elemento
Voltaje
(V)
Corriente
“I”
(A)
Potencia
Activa “P”
(W)
Potencia
Reactiva
“Q” (Var)
Potencia
Compleja
“S” (VA)
Potencia
Aparente “|
S|” (VA)
factor de
potencia
Fuente C.A.
Reóstato
Inductor
Valores Experimentales (Inductor con Núcleo de Hierro)
Elemento
Voltaje
(V)
Corriente
“I”
(A)
Potencia
Activa “P”
(W)
Potencia
Reactiva
“Q” (Var)
Potencia
Compleja
“S” (VA)
Potencia
Aparente “|
S|” (VA)
factor de
potencia
Fuente C.A.
Reóstato
Inductor
MONTAJE 2: Armar el circuito serie “RC”. Solicitar la revisión del circuito. Medir los
valores de potencia activa y el factor de potencia del circuito. Medir en cada elemento los
valores de voltaje, corriente y diferencia de fase.
I
VCA
W
cosφ
R
B.A.
B.A.
B.V.
B.V.
VR
VC
C
REALIZAR AQUÍ LOS CÁLCULOS, PARA LUEGO PODER LLENAR
LA TABLA CON LOS VALORES TEÓRICOS
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Valores Teóricos
Elemento
Voltaje
(V)
Corriente
“I”
(A)
Potencia
Activa “P”
(W)
Potencia
Reactiva
“Q” (Var)
Potencia
Compleja
“S” (VA)
Potencia
Aparente “|
S|” (VA)
factor de
potencia
Fuente C.A.
Reóstato
Capacitor
REALIZAR AQUÍ EL DIAGRAMA FASORIAL, TOMANDO COMO REFERENCIA
EL
VFuente EN 0°, Y LLENAR LA TABLA SIGUIENTE:
Diferencia de Fase (ángulo que
forman los diferentes fasores)
I
VR
VC
VFuente
I
VR
Recopilar los datos en la tabla siguiente:
Valores Experimentales
Elemento
Voltaje
(V)
Corriente
“I”
(A)
Potencia
Activa “P”
(W)
Potencia
Reactiva
“Q” (Var)
Potencia
Compleja
“S” (VA)
Potencia
Aparente “|
S|” (VA)
factor de
potencia
Fuente C.A.
Reóstato
Capacitor
D. POST-LABORATORIO:
CÁLCULOS:
1.
Calcular la diferencia de los valores teóricos y experimentales de las distintas potencias.
2.
Realizar el triángulo de potencias para el circuito “RL” (Inductor con núcleo de aire y con
núcleo de hierro). Comparar el ángulo que forman “P” y “S” con el ángulo de “Z”, con el
ángulo del factor de potencia y el ángulo entre el voltaje total (voltaje de la fuente) y la
corriente total del circuito.
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3.
Realizar el triángulo de potencias para el circuito “RC”. Comparar el ángulo que forman
“P” y “S” con el ángulo de “Z”, con el ángulo del factor de potencia y el ángulo entre el
voltaje total (voltaje de la fuente) y la corriente total del circuito.
CUESTIONARIO:
1.
¿Cuál es la diferencia entre los valores teóricos y los experimentales de potencia en los
circuitos diseñados?
2.
¿Cuál es la diferencia entre los valores teóricos y los experimentales del factor de potencia
en los circuitos diseñados?
3.
¿Cómo se determina la potencia reactiva de los circuitos diseñados?
4.
¿Cómo se determina la potencia compleja de los circuitos diseñados?
5.
¿El Vatímetro utilizado en la Práctica puede ser usado para realizar mediciones en
corriente continua? Justifique su respuesta.
6.
¿Si el Vatímetro deflecta en sentido contrario que se debe hacer?
7.
¿Si el Vatímetro deflecta mas allá del tope de la escala que se debe hacer?
8.
¿Cómo identificaría usted la bobina de corriente y la de voltaje en un Vatímetro?
9.
¿Cuál es el factor de potencia en circuitos netamente resistivos, sólo capacitados y sólo
inductivos puros? Justifique su respuesta.
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