TEOREMA DE MAXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA

OBJETIVOS

Verificar experimentalmente el teorema de la mxima potencia

de transferencia, analizar la eficiencia y sus utilidades

prcticas.

DEFINICIONES

Smbolos del Sistema Motor Enel

sistema de Bobina Mvil, el imn permanece fijo y la bobinamvil, en los respectivos instrumentos de medicin.Uso mas frecuente en corriente continua.

Enel

sistema de Hierro Mvil, la bobina permanece fijo y el imnmvil, en los respectivos instrumentos de medicin.Uso frecuente en corriente continua y alterna.

Smbolos del Sistema de Corriente

Instrumento operable en sistemas de Corriente Continua, enlos respectivos instrumentos de medicin.

Magnetoeltrico de Bobina Movl

Magnetoeltrico de Hierro Movl

Instrumento de Corriente Continua

Instrumento de Corriente Alterna

Instrumento operable en sistemas de Corriente Alterna, en losrespectivos instrumentos de medicin.

Instrumento operable en sistemas de Corriente Continua yCorriente Alterna, en los respectivos instrumentos demedicin.

Smbolos de Posicin de trabajo

Posicin obligatoria mostrada, en los respectivosinstrumentos de medicin.

Posicin obligatoria mostrada, en los respectivosinstrumentos de medicin.

Posicin obligatoria mostrada, en los respectivosinstrumentos de medicin.

Smbolos de Tensin de Prueba de Aislamiento Los

materiales aislante que contiene el instrumento fueronprobados con la tensin indicada.

Los

materiales aislante que contiene el instrumento fueronprobados con la tensin indicada.

Instrumento de Corriente Continuay Alterna

Posicin Obligatoria Horizontal

Posicin Obligatoria Vertical

Posicin Inclinada (ejempo 60 grados) 60 grados

Instrumento con el Aislamiento probadocon 2 kV.

2

Instrumento con el Aislamiento probadocon 500 V.

Los

materiales aislante que contiene el instrumento no fueronsometidos a tensin alguna.

Smbolos Especiales

LaCasede

Precisin es el error relativo calculado mediante lacomparacin del valor real entre la escala mxima enporcentaje.

CARACTERISTICAS DE LOS EQUIPOS DE MEDICION

Un Voltmetro.- Voltmetro SIEMENS (Analgico), con numero deserie: Q61U02-115 con las siguientes caractersticas:

Operativo en Corriente Alterna (A.C.) y Corriente Continua

Instrumento no Sometido a prueba deaislamiento

0

Atencion: No tocar durante el trabajo;puede ser peligroso

Atencion: No utilizar antede consultarinstrucciones especiales adjuntas

Clase de Precisin 1,5

(D.C.).

Rangos:

0 - 10V (5% error)

0 - 30V (5% error)

0 - 60V (5% error)

Hierro Mvil.

Clase de Precisin = 1,5.

Tensin de Prueba = 2KV.

Posicin Vertical.

Un Ampermetro.- Ampermetro SIEMENS (Analgico), con numerode serie: 061U06-235 con las siguientes caractersticas:

Operativo en Corriente Alterna (A.C.) y Corriente Continua

(D.C.).

Hierro Mvil.

Clase de Precisin = 1,5.

Tensin de Prueba = 2KV.

Rangos:

0 - 1A (5% error)

0 - 3A (3% error)

0 - 10A (2% error)

Posicin Vertical.

DATOS OBTENIDOS

RL (Ohm) VL (volt.) IL (amp.)53.80 14.40 0.28550.00 14.00 0.30045.00 13.50 0.32540.00 13.00 0.35035.00 12.40 0.38030.00 11.70 0.41525.00 10.80 0.46520.00 9.70 0.52515.00 8.20 0.60010.00 6.20 0.7005.10 3.40 0.85

Circuito Utilizado:

DC R L+

20-

R 1 R 2I L

+V L

-

R1 + R2 = 21.4

CUESTIONARIO

1.-Hacer el diagrama del circuito utilizado y en un cuadroaparte, dar los valores de VL e IL obtenidos por medicindirecta, y el correspondiente valor de RL determinadoindirectamente.

DCG

R 2R 1

R L+20 v.

-

+V L

-

I L

VL (volt.) IL (amp.) RL Indirec.(Ohm) RL (Ohm) Error Relativo Error Absoluto14.40 0.285 50.526 53.80 3.27 6%14.00 0.300 46.667 50.00 3.33 7%13.50 0.325 41.538 45.00 3.46 8%13.00 0.350 37.143 40.00 2.86 7%12.40 0.380 32.632 35.00 2.37 7%11.70 0.415 28.193 30.00 1.81 6%10.80 0.465 23.226 25.00 1.77 7%9.70 0.525 18.476 20.00 1.52 8%8.20 0.600 13.667 15.00 1.33 9%6.20 0.700 8.857 10.00 1.14 11%3.40 0.85 4.000 5.10 1.10 22%

2.-En la misma tabla indicar el valor de la potencia PL quese consume en RL y Pf que es la que entrega la fuente en cadacaso de los determinados anteriormente.

Calculando los PL y Pfuente:

VG RL (Ohm) VL (volt.) IL (amp.) PL (watt) Pfuente (watt)20 53.80 14.40 0.285 3.854 5.35320 50.00 14.00 0.300 3.920 5.60020 45.00 13.50 0.325 4.050 6.00020 40.00 13.00 0.350 4.225 6.50020 35.00 12.40 0.380 4.393 7.08620 30.00 11.70 0.415 4.563 7.80020 25.00 10.80 0.465 4.666 8.64020 20.00 9.70 0.525 4.705 9.70020 15.00 8.20 0.600 4.483 10.93320 10.00 6.20 0.700 3.844 12.40020 5.10 3.40 0.85 2.267 13.333

4.-Calcular en cada caso el valor de la eficiencia RL (Ohm) VL (volt.) IL (amp.) PL (watt) Pfuente (watt) n n (%)

53.80 14.40 0.285 3.854 5.353 0.720 72.00%50.00 14.00 0.300 3.920 5.600 0.700 70.00%45.00 13.50 0.325 4.050 6.000 0.675 67.50%40.00 13.00 0.350 4.225 6.500 0.650 65.00%35.00 12.40 0.380 4.393 7.086 0.620 62.00%30.00 11.70 0.415 4.563 7.800 0.585 58.50%25.00 10.80 0.465 4.666 8.640 0.540 54.00%20.00 9.70 0.525 4.705 9.700 0.485 48.50%15.00 8.20 0.600 4.483 10.933 0.410 41.00%10.00 6.20 0.700 3.844 12.400 0.310 31.00%5.10 3.40 0.85 2.267 13.333 0.170 17.00%

6.-Comparar el valor de RL obtenido grficamente, que da lamxima potencia, con la resistencia que presenta la redpasiva entre los bornes c - d.

Resistencia c - d RL (Pmax.) Error Relativo Error Absoluto21.4 20 1.4 7%

7.-Dar el circuito Thevenin equivalente de la red activa quealimenta RL en el circuito utilizado.

DC R L+

V th =20 v-

R th= 21.4 ohmI L

+V L

-

RL (Pmax.) n20 50%

8.-OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

No se puede mantener constante la fuente.

Las resistencias no son de valor constante (vara su valor

conforme se van calentando).

Los errores obtenidos se encuentran dentro de lo aceptable.

El error mas dominante es el que presenta la corriente IL

de la resistencia RL, la cual medimos con un ampermetro

analgico.

Se cumple el teorema de la mxima potencia de

transferencia.

La eficiencia de la fuente aumenta conforme la carga se

hace cada vez mayor a la resistencia serie.

La eficiencia para la mxima transferencia de potencia es

igual a 50%.

3.-Graficar PL vs. RL para determinar grficamente el valor de RL con el que se obtiene el valorde la resistencia de carga que absorbe la mxima potencia.

Grafica PL - vs - RL

0.000

0.500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

3.500

4.000

4.500

5.000

53.80 50.00 45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.10

RL

PL

5.-Graficar n vs. RL y determinar el valor de n correspondiente al valor de RL que da lapotencia mxima.

Grafica n - vs - RL

0.00%

10.00%

20.00%

30.00%

40.00%

50.00%

60.00%

70.00%

80.00%

53.80 50.00 45.00 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.10

RL

n