LABORATORIO N4 TEOREMA DE MAXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA

LABORATORIO N4 TEOREMA DE MAXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS INFORME PREVIO

Experiencia 4: TEOREMA DE MAXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA

I. Objetivo

Analizar y verificar en forma experimental el teorema propuesto. Comprobado en forma analtica y en forma grfica, la importancia de la eficiencia a partir de datos tomados en el laboratorio.

Demostrar el Teorema de Mxima Potencia de Transferencia con el uso de un potencimetro en una red pasiva.

Verificar el Teorema de Mxima Potencia de Transferencia reduciendo la red pasiva a un circuito Thevenin equivalente.

Ver como varia la tensin y corriente en un potencimetro.

II. Fundamento Terico

POTENCIA ELECTRICA:La potencia elctrica es la relacin de paso de energa de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energa entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado

La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio o watt, que es lo mismo.Cuando una corriente elctrica fluye en un circuito, puede transferir energa al hacer un trabajo mecnico o termodinmico.

POTENCIA ELECTRICA EN CORRIENTE CONTINUA:

Cuando se trata de corriente continua (CC) la potencia elctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a travs del dispositivo. Por esta razn la potencia es proporcional a la corriente y a la tensin. Esto es:

donde I es el valor instantneo de la corriente y V es el valor instantneo del voltaje. Si I se expresa en amperios y V en voltios, P estar expresada en watts (vatios). Igual definicin se aplica cuando se consideran valores promedio para I, V y P.Cuando el dispositivo es una resistencia de valor R o se puede calcular la resistencia equivalente del dispositivo, la potencia tambin puede calcularse como , recordando que a mayor corriente, menor voltaje.

MAXIMA TRANASFERENCIA DE POTENCIA: Toda fuente de potencia elctrica tiene una resistencia interna, que puede ser grande o pequea dependiendo de la fuente. Sea cual fuera el caso, esta resistencia limita la cantidad de potencia que puede suministrar la fuente.

Vs: voltaje entre los terminales de la fuente.Rs: resistencia interna de la fuente.

La resistencia interna provoca una cada de tensin e impone un lmite superior a la corriente que puede entregar el generador y por consiguiente limita tambin la potencia que puede suministrar.Considere ahora que la fuente de voltaje prctica, est conectada a una resistencia de carga RL como se muestra en la figura.

La corriente en el circuito est dado por:

La potencia en resistencia de carga RL est dado por: Para conseguir la condicin de mximo, hay que derivar la potencia con respecto a la resistencia de carga RL e igualar a cero:

Por tanto, una fuente de voltaje entrega la mxima potencia a una resistencia de carga, RL cuando el valor de esta resistencia es igual a la resistencia interna RS de la fuente.

Luego el valor de la potencia mxima transmitida es:

Dado que la resistencia de una fuente de voltaje es muy pequea, ya para evitar extraer una corriente excesiva de la fuente, lo que podra hacer que se quemara, se pondr en serie con la fuente una resistencia externa simulando ser la resistencia de la fuente.

Tenemos que recordar que una fuente de voltaje entrega la mxima potencia a una resistencia de carga RL, cuando el valor de esta resistencia es igual a la resistencia equivalente, Req de resto del circuito, ver figura. Esto es, tenemos mxima transferencia de potencia a la carga (Pmax) cuando RL=Req.

TEOREMA DE MXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA POR THEVENIN:

El problema general de la transferencia de potencia puede examinarse en trminos de rendimiento y la efectividad. Los sistemas utilitarios de de potencia se disean para transportar la potencia a la carga con el mayor rendimiento, reduciendo las perdidas en las lneas de potencia. Por ello, el esfuerzo se centra en reducir Rs, que representara la resistencia de la fuente ms de la lnea. Es claro de usar lneas superconductoras que no ofrecen resistencia es atractiva para los ingenieros para transmitir potencia.

El teorema de la mxima transferencia de potencia establece que la potencia mxima entregada por una fuente representada por un circuito equivalente de Thevenin se alcanza cuando la carga Rc es igual a la resistencia de Thevenin Req

La potencia mxima se dar cuando Rc=Req

TEOREMA DE MXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA DE NORTON:

Tambin se puede usarse en circuito equivalente de Norton para representar el circuito A. entonces se tiene un circuito de carga Rc

La potencia mxima ser cuando Rc=Req

III. Resumen

En esta ocasin hemos tenido la oportunidad de poder desarrollar en el laboratorio el experimento de Teorema de Mxima Potencia de Transferencia en el cual veremos cmo varia potencia en un potencimetro.

Como equipos utilizaremos un generador de ondas, como instrumento de medida tenemos el multitester y como componentes del circuito elctrico a las resistencias y potencimetro.

Utilizaremos el generador de ondas como una fuente de corriente continua, armaremos el circuito en el banco de resistencias, mediremos las resistencias reales y las compararemos con las tericas y con el multitester mediremos la tensin en el potencimetro y la resistencia Thevenin equivalente para cada valor diferente del potencimetro.

IV. EQUIPOS Y MATERIALES

Multmetro Digital Fuente DC Protoboard

Resistencias Caja de pruebas (mdulo):

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