LABORATORIO DE ELECTRICIDAD N° 14POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA

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1. OBJETIVOS

Determinar la potencia activa, reactiva y aparente en corriente alterna Determinar triángulos de impedancias, tensiones y potencias.

2. MATERIAL Y EQUIPO

1 Circuito de ensayo. Multímetro digital. Resistencia de 150Ω Bobina de 4.4 H Condensadores 2.2µF

3. FUNDAMENTO TEÓRICO3.1. Desplazamiento de fases entre la corriente y la tensión en la bobina y condensador

3.2. Potencia promedio y factor de potencia

Si tomamos el caso general para las ecuaciones de voltaje y corriente

Cuando queramos calcular la potencia p=vi se puede demostrar que se obtendrá.

Observe que el segundo factor en la ecuación es una onda cosenoidal con frecuencia el doble de la de la corriente o voltaje y amplitud VmaxImax/2 . El valor promedio de ese término es cero durante un ciclo, no generando transferencia neta de energía en cualquier dirección

El primer término de la ecuación posee una magnitud constante (no depende del tiempo) y por ello proporcionara cierta transferencia neta de energía. Este término se denomina Potencia Promedio, siendo el resultado de obtener el promedio de todo un ciclo de la ecuación original.

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La potencia promedio, también llamada potencia real, es la potencia entregada a la carga y disipada por esta corresponde a la que se calcularía en el análisis de circuitos DC.

El ángulo θv-θi es el ángulo entre la corriente y el voltaje, no importando cual va adelantado pues al obtener el coseno da lo mismo que el ángulo sea negativo o positivo

Para el ángulo genérico entre voltaje y corriente, tendremos que:

Cambiando por voltaje y corriente eficaz, tendremos.

En el circuito resistivo puro θ=0, por lo que cos(θ)=1 por lo tanto P=VeficazIeficaz (en Watts)

En los circuitos inductivos P=0, es decir, no disipan potencia (solo la almacenan desde la fuente en un semiciclo y la devuelven en la siguiente).

Como puede verse en el siguiente gráfico, en el circuito resistivo puro la potencia será una onda Senoidal del doble de frecuencia, con un promedio en P=VeficazIeficaz

En el caso de inductancias o capacitancias, la potencia estará centrada en cero, por lo que no disipara potencia sino que la recibirá y devolverá a la fuente

De la ecuacon mostrada se puede ver que cos(θ) es un factor importante para determinar el nivel de potencia entregado. Este termino se denomina Factor de Potencia (Fp)

Para una carga puramente resistiva el Fp será 1 mientras que para una capacitancia o inductiva será 0. Mientras mas reactiva sea la impedancia total, mas cercano estará a cero

Podemos escribir la ecuación de Factor de Potencia como

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Las redes capacitivas tendrán Fp adelantado y las inductivas tendrán Fp atrasado

La potencia promedio o potencia real también se denomina Potencia Activa (P). Tendremos además la potencia reactiva Q (aquella que se recibe y devuelve en las reactancias) y la potencia aparente S como la suma vectorial de ambas. La figura siguiente muestra un caso genérico de impedancias en el que la potencia no esta centrada ni en el promedio ni en cero. El trabajo de compensart el Factor de potencia apunta a obtener ,la máxima transferencia de potencia desde la fuente, al reducir al máximo la potencia reactiva

La potencia aparente S esta determinada simplemente, por el producto de corriente y voltaje.

Las unidades utilizadas serán el wattio para potencia activa, El voltio-amperio (VA) para la potencia aparente y el Voltio-Amperio Reactivo (VAR) para la potencia reactiva

4. Triángulo de potencia.

Las 3 cantidades, Potencia Activa, Aparente y reactiva, se relacionan en el dominio vectorial pues S=P+Q para bobina y S=P-jQc para capacitancia.

Si una red tiene elementos capacitivos e inductivos, el componente reactivo estará determinado por la diferencia entre la potencia reactiva entregada a cada una de ellas. Cuando QL>QC el triángulo resultante será inductivo, y viceversa

Se puede demostrar que un circuito serie, paralelo o combinación de ambos la potencia activa total del circuito será la suma de las potencias activas de los componentes. Similarmente la potencia reactiva total del circuito será la suma de las potencias reactivas de los componentes. Sin embargo la potencia aparente total no será la suma de las potencias aparentes y deberá ser calculada a partir de las potencias activa y reactiva totales.

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5. PROCEDIMIENTO.

Circuito RL paralelo

Realizar el circuito según el esquema eléctrico

Bobina 4.4 H

Resistencia 150 Ohm

Condensador 1µF

Colocar la tensión alterna sinusoidal V =12V/60Hz

Completar las tablas con sus respectivas unidades

C1= 1µF

V VR VL VC I IC IR=IL

12V 0.982V 11.39V 12.03V 4.55A 4.21A 6.73A

Registre los calculos PTotal QTotal STotal

6.97mW 0.03VAR 0.031VA

Circuito 1

Para C2= 2.2µF

V VR VL VC I IC IR=IL

12V 0.982V 11.39V 11.96V 6.07A 0.93A 6.27A

PTotal QTotal STotal

68mW 0.069VAR 0.069VA

Circuito 3

Para C3=3.3µF

6. CONCLUSIONES

Se concluye que el voltaje por la corriente total resulta ser la potencia aparente

Se determino ue la potencia reactiva o activa es igual a la potencia aparente por el coseno del angulo

Se dtermino la potencia activa, reactiva y aparente con corriente alterna

Observaciones

Para obtener la potencia, el voltaje y la corriente tenían que ir en el mismo sentido al tratarse de un producto vectorial

La potencia reactiva resulto ser un numero imaginario

Cuando la corriente total y el voltaje forman un ángulo de 90° la potencia resulta ser nula

BIBLIOGRAFÍA.

Guía de laboratorio de electricidad de TECSUP

http://es.wikipedia.org/wiki/Fasor

V VR VL VC I IC IR=IL

12V 0.977V 11.29V 11.93V 11.39A 14.27A 6.72A

PTotal QTotal STotal

6.33mW 0.09096VAR 0.09118VA

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http://luis.tarifasoft.com/05_corriente_alterna/alterna3.htm