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

EXPERIENCIA: MEDIDA DE ENERGIA, POTENCIA Y CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFASICOS LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS IIUNI-FIM

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAUNI

Facultad de Ingeniera Mecnica

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II ML-125FIM2015-I

EXPERIENCIA : MEDIDA DE ENERGIA POTENCIA Y CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFASICOSPROFESOR : Ing. TARAZONA BERMDEZ, Bernab AlbertoALUMNOS COCA CCERES, Frans20101160H CRUZADO CORDOVA, Joyce20102566H SALVO ACUA, Wladimir 20070166J DAVIRAN MELGAREJO, Michael20111186J SECCIN : A GRUPO : 3

LIMA - PER2015NDICE

HOJA DE DATOS.3OBJETIVO4FUNDAMENTO TERICO4INSTRUMENTOS Y MATERIALES7PROCEDIMIENTO9CALCULOS Y RESULTADOS10CUESTIONARIO.11 OBSERVACIONES17CONCLUSIONES18RECOMENDACIONES18BIBLIOGRAFA19

HOJA DE DATOS

OBJETIVO Analizar y evaluar la medida de potencia, de energa, factor de potencia y la correccin del factor de potencia en un circuito monofsico.FUNDAMENTO TERICOVatmetroEl vatmetro es un instrumento electrodinmico para medir la potencia elctrica o la tasa de suministro de energa elctrica de un circuito elctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas bobinas de corriente, y una bobina mvil llamada bobina de potencial. Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la mvil se conecta en paralelo. Adems, en los vatmetros analgicos la bobina mvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagntico cuya potencia es proporcional a la corriente y est en fase con ella. La bobina mvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.El resultado de esta disposicin es que en un circuito de corriente continua, la deflexin de la aguja es proporcional tanto a la corriente como al voltaje, conforme a la ecuacin W=VA o P=EI.

Fig.1 Vatmetro

COSFMETRO ANALGICOEs una herramienta para medir el ngulo de retardo / avance que existe entre la tensin a travs de un circuito, y la corriente que fluye en el mismo circuito. La unidad de medida de este instrumento es un nmero puro, y luego nos encontramos con un medidor de factor de potencia, o su equivalente en las esquinas, y luego nos enfrentamos medidor de fases. Dado que el valor medido ms comnmente es de alrededor de 1 (medidor de factor de potencia) o alrededor de su equivalente en ngulo que es 0 (medidor de fases).Este instrumento tiene, por lo general, estos valores en el centro de la escala. No es raro encontrar una herramienta que muestra ambas escalas, una por debajo del arco creado por el ndice y el otro a la parte superior de dicho arco.

Fig.2 Cosfmetro

INTERRUPTOR Un interruptor, es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente elctrica de un circuito cuando sta sobrepasa ciertos valores mximos. Su funcionamiento se basa en dos de los efectos producidos por la circulacin de corriente elctrica en un circuito: el magntico y el trmico (efecto Joule). El dispositivo consta, por tanto, de dos partes, un electroimn y una lmina bimetlica, conectadas en serie y por las que circula la corriente que va hacia la carga.Los unipolares cortan o interrumpen una sola fase elctrica, generalmente debera ser si se tiene fase (positivo) y neutro (negativo) la fase, que es la que se tiene un busca polo lo hace encender. Si fuera bipolar se cortara las dos o sea fase y neutro, si fuese tripolar se puede cortar tres fases o sea la corriente trifsica (los tres polos positivos llamados R S T. si fueran tetrapolares cortaras los 3 anteriores (RST) ms el neutro o sea 4. los interruptores son de diferentes amperajes para diferentes consumos.

Fig.3 Interruptor

MULTMETROUn multmetro es un instrumento elctrico porttil para medir directamente magnitudes elctricas activas comocorrientesypotenciales(tensiones) o pasivas comoresistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios mrgenes de medida cada una.

Fig.4 Multmetro

INSTRUMENTOS Y MATERIALESPanel de lmparas incandescentes. 1 vatmetro analgico monofsico.

1 Cosfmetro analgico. Medidor Digital

Multmetro digital 1 Banco de condensadores.

Conductores para conexin Fluorescente

1 Motor trifsico.

PROCEDIMIENTO1. Anotamos las especificaciones de cada instrumento a utilizar (vatmetro, motor, medidor, cosfmetro).

2. Armamos el circuito con las lmparas de la siguiente forma:

3. Procedemos a anotar las mediciones mediciones del vatmetro, cosfmetro y el medidor de energa y el medidor digital

4. De igual forma procedemos a armar el circuito anterior, con la excepcin de reemplazar los fluorescentes, motor en lugar de las lmparas, de forma separada y finalmente el motor en paralelo con capacitores.

CALCULOS Y RESULTADOSCIRCUITO #1: DATOSVOLTMETROPINZA AMPERIMETRICAVATMETROCOSFMETROMEDIDOR

223.2V5.16 A510 W0..5517 W

Kd del medidor: 3.6 Wh/rev

CIRCUITO #2:

VOLTMETROPINZA AMPERIMETRICAVATMETROCOSFMETROMEDIDOR

224.34.62 A30 W0.320.7514 min

224.61.626 A30 W0.780.7333min

224.93.09 A30 W0.460.7348min

Kd del medidor: 3.6 Wh/rev

CUESTIONARIO Caso A1. Comparar las indicaciones del vatmetro con las expresiones ; y la potencia obtenida con las mediciones realizadas en el medidor de energa. Previamente calcular el cos terico. Discutir y mencionar las causas que originan las divergencias en los valores.

DATO DEL COSFIMETRO

(Experiencia)

2. Graficar la potencia leda en el vatmetro en funcin del tiempo, a escala conveniente. A esta grafica se le denomina Diagrama de Carga en un periodo dado (15 min). De esta curva experimental calcular la energa consumida por la carga en el tiempo mencionado.Hallamos la Potencia activa del foco

Potencia activa de la lmpara

Potencia activa del motor

GRAFICO DE LAS POTENCIAS ACTIVAS PARA: t= 15 min

3. Graficar la energa en funcin del tiempo y mencionar la utilidad que presenta esta curva.

Energa en ( kWh)

Para el foco

0.04125 Kwh

Para la lmpara (KWh)

0.0375 Kwh

Para el motor

0.042 Kwh

4. Graficar la potencia activa, y factor de potencia leda por los instrumentos en funcin de la corriente total consumida por la carga.

Tabla de datos

Potencia activa del foco:

Potencia activa de l0000a lmpara:

Potencia activa del motor

GRAFICA DE LA POTENCIAS ACTIVA VS CORRIENTE

5. Tomando como referencia el plano complejo, elaborar los tringulos de potencia obtenidos para cada carga diferente.

PARA EL FOCO: solo existe potencia activa

P=191.76 WQ=0 VAR

PARA LA LAMPARA:

P=150 WQ=988.68 VAR 988.68 VAR 150 W

PARA EL MOTORP=168 WQ=1056.8 VAR 1056.8 VAR 168 W

Caso B1. Graficar la potencia activa, potencia reactiva y el factor de potencia en funcin de las capacitancias utilizadas.

2. Tomando como referencia el plano complejo, elaborar los tringulos de potencia obtenidos para cada correccin de condensadores.

CAPACITOR= 20FCAPACITOR= 40F

3. Qu influencia tiene el factor de potencia inductivo y capacitivo en el registro de energa? Explique.De acuerdo a las especificaciones tcnicas del medidor de energa, este mide solamente la potencia activa (en kWh), por esta razn, el factor de potencia inductivo o capacitivo no tiene influencia alguna en el registro de esta energa.

Esto se puede observar en la figura 4.1. Si el f.d.p. cambia, entonces el ngulo cambia y la potencia reactiva Q tambin vara; sin embargo la potencia activa P no es afectada y por lo tanto tampoco la energa medida.

4. Qu influencia tiene la correccin del factor de potencia en las instalaciones elctricas industriales?Como sabemos la potencia (P) de un equipo elctrico conectada aun misma tensin (V) no cambia, lo que vara es la corriente consumida (I).

Supongamos que el f.d.p.1 > f.d.p.2

Comparando (I) y (II):

Un f.d.p. bajo comparado con otro alto origina, para una misma potencia, una mayor demanda de intensidad, lo que nos lleva a un mayor costo de alimentacin; adems implica la necesidad de utilizar cables de mayor seccin.

5. Dar las divergencias de valores tericos y experimentales, con los errores absolutos y relativos porcentuales en forma tabulada.

valores tericosvalores experimentales

cargasV(V)I(A)potencia aparente(VA)V(V)I(A)potencia aparente(VA)

motor224.34.611034.02224.34.621036.266

motor +C1224.92.983670.8767224.93.08684.35

motor +C2224.91.597359.16224.91.62380.68

ERROR ABSOLUTO

cargasCORRIENTESPOTENCIAS

motor0.012.246

motor+C10.09713.4733

motro+C20.02321.52

ERROR RELATIVO

cargasCORRIENTES (%)POTENCIAS (%)

motor0.2164502160.216739717

motor+C13.1493506491.968773289

motor+C21.4197530865.653041925

DATOS

RL(motor)=48.586j ohom

C1=C2=20microF

Xc1=Xc2=-132.625johom

f=60hz

Notamos que cuando aumentamos ms cargas capacitivas la corriente entregada disminuye y esto es beneficioso ya que disminuye la potencia aparente.

OBSERVACIONES

Al medir los voltajes de las fuentes con el multmetro, se presentaba una diferencia de centsimas en el voltaje. Los contactos en las uniones del circuito presentaban desgaste.

CONCLUSIONES

La potencia reactiva no tiene el carcter realmente de ser consumida y solo aparecer cuando existan bobinas o condensadores en los circuitos. El cosfmetro utilizado en la experiencia, da resultados prximos a los reales, esto nos confirma que se encuentra en condiciones aceptables. La pinza amperimtrica utilizada en la presente experiencia es confiable para valores de corriente mayores a 1A, para valores por debajo presenta errores considerables en los clculos. El medidor utilizado en la experiencia es confiable para medidas de cargas exclusivamente resistivas, por el contrario en el clculo de medidas que implican potencia reactiva. Se concluye que el instrumento de medidor digital es el ms confiable, es el que menos porcentaje de error presenta, y se recomienda tomar sus medidas como referencias confiables.

RECOMENDACIONES

Realizar las medidas con el medidor con mas vueltas, para obtener mayor precisin en los resultados Las lecturas del ampermetro para corrientes pequeas son defectuosas, se recomienda renovar este equipo. Realizar las mediciones de preferencia con un solo instrumento para evitar propagacin de errores, esto en el caso del multmetro. Renovar el cosfmetro, pues presenta medidas defectuosas para casi la mayora de clculos.

BIBLIOGRAFA

Fundamentos De Circuitos Elctricos;Charles K. Alexander&Matthew N.O.Sadiku ; 3ra.Edicin;McGraw Hill O. Morales G. (2011) Circuitos Elctricos Teora y Problemas II (6ta. Edicin. Lima, Per. Editorial CIENCIAS.

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