UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA

MARÍA

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y

FORMALES

PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

PRÁCTICA 5:“POTENCIA MONOFASICA”

ALUMNO: XIOMARA MERINO TEJADA

DOCENTE: LUIS CHIRINOS APAZA

GRUPO: 01

FECHA: 14/09/2015

1. OBJETIVO:

Realizar la medida de la potencia activa, potencia aparente y la potencia en un circuito tipo R-L-C PARALELO, utilizando el vatímetro monofásico, un voltímetro y un amperímetro; comparando estos resultados con los conseguidos teóricamente.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO:

POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA

La medición de potencia en corriente alterna es más complicada que la de corriente continua debido al efecto de los inductores y capacitores. Por lo que en cualquier circuito de corriente alterna existen estos tres parámetros de inductancia, capacitancia y resistencia en una variedad de combinaciones.

En un circuito eléctrico de corriente alterna se pueden llegar a encontrar tres tipos de potencias eléctricas diferentes:

POTENCIA APARENTE

Es la que resulta de considerar la tensión aplicada al consumo de la

corriente que éste demanda. Es también la resultante de la suma de

los vectores de la potencia activa y la potencia reactiva. Esta potencia es

expresada en volts-amperes (VA )

La fórmula matemática para hallar el valor de este tipo de potencia es la

siguiente:

S=V . I

S=P+ jQ

POTENCIA ACTIVA

Los diferentes dispositivos eléctricos convierten energía eléctrica en otras formas de energía como: mecánica, lumínica, térmica, química, entre otras. Esta energía corresponde a la energía útil o potencia activa o simplemente potencia, similar a la consumida por una resistencia. Expresada en watts(W).

P=S .cosθ

P=V . I .cosθ

POTENCIA REACTIVA

Los motores, transformadores y en general todos los dispositivos eléctricos

que hacen uso del efecto de un campo electromagnético, requieren

potencia activa para efectuar un trabajo útil, mientras que la potencia

reactiva es utilizada para la generación del campo magnético, almacenaje

de campo eléctrico que en sí, no produce ningún trabajo.

Es la potencia necesaria para crear los campos eléctricos y magnéticos. Es

una potencia devuelta al circuito, pero que está presente.

La potencia reactiva esta 90 ° desfasada de la potencia activa. Esta

potencia es expresada en volts-amperes reactivos. (VAR)

La fórmula para hallar la potencia reactiva de un circuito eléctrico es la

siguiente:

Q=S . sin θ

Q=V . I . sinθ

3. ELEMENTOS A UTILIZAR:

Voltímetro Amperímetro Vatímetro monofásico compuesto de dos bobinas Resistencias Inductancias Capacitancia Transformador monofásico 220/110, 1000VA

4. PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN

1) Registrar los datos de los componentes del circuito serie R-

C-L

R=180Ω

C=30µF

Cálculo de la impedancia:

VL = 225 VIL= 0.30 A

Z=R− j XL R=0

→Z=XL

V=I . XL

X L=VI X L=

2250.3

X L=750Ω

2) Utilizando una fuente de tensión de 220 V, 60 Hz,

alimentar al transformador 220/110 V, que será utilizado

como fuente de alimentación, identificar correctamente los

terminales de entrada y salida, sobre los terminales de

salida ensamblar el circuito R-L-C paralelo graficado.

3) Registrar la intensidad de corriente que entrega la fuente

y en cada uno de los componentes del circuito, además

registrar la tensión de alimentación para evaluar el módulo

de potencia aparente del circuito.

V IT (A) IR (A) IL (A) IC (A)

Practico 225 2.79 1.22 0.30 2.51

Teórico 220 2.52 1.22 0.293 2.488

Error 5.00 0.27 0.00 0.007 0.022

RAMA RESISTIVA

R=180Ω Z=R+ jX X=0

→Z=R

→I R=VZ

IR=VR

=220180

=1.22 A

RAMA CAPACITIVA

XC=1

2 π .F .C=88.42Ω XC=88.42Ω

Z=R− j XC R=0

→Z=− j XC

→IC=VZ

IC=VXC

= 22088.42

=2.488 A

RAMA INDUCTIVA

X L=750Ω Z=R− j XL R=0

→Z= j XL

→I L=VZ I L=

VX L

=220750

=0.293 A

HALLAMOS INTENSIDAD TOTAL

IT =

IR

IC

IL

J

R

IC - IL θ °

2.49A

0.29A

J

2.2 A

→I=I R+ I L+ IC →I=1.22+(2.49 j−0.29 j)=2.5+2.2 j

→I=√1.222+2.22=2.52 A

HALLAMOS EL ANGULO

→θ=tan−1 2.21.22

θ=61°

DIAGRAMA FASORIAL DE CORRIENTES

S=VI

P= S.cosθ

Q=

S.s

en

θ

J

RΘ°

4) Registrar la potencia activa que toma el circuito utilizando

un vatímetro monofásico aplicando la conexión que indica

el instrumento utilizado.

Potencia activa medida con vatímetro

Potencia aparente S=VI

Practico 318 W 627.75 VA

5. CUESTIONARIO

1.1. Calcular la potencia activa, el factor de potencia y la

potencia aparente del circuito ensamblado. Comparar los

resultados prácticos registrados en el laboratorio,

establecer errores.

Potencia activa

Potencia reactiva

Potencia aparente

S=VIAngulo (θ)

Practico 318 W 541.22 VAR 627.75 VA 59.56°

Teorico 268.78 W 484.89 VAR 554.4 VA 61.00°

PRACTICO:

P=V . I .cosθ°

318=225∗2.79cos θ°

θ=59.56 °

Q=V . I . sinθ °

Q=225∗2.79sin 59.56 °

Q=541.22VAR

S=V . I S=225∗2.79=627.75 VA

TEORICO:

P=V . I .cosθ°

P=220∗2.52cos61°

P=268.78W

Q=V . I . sinθ°

Q=220∗2.52sin 61 °

Q=484.89VAR

S=V . I S=220∗2.52=554.4 VA

ERRORES:

∆ P=318−268.78268.78

∗100%=18.31%

S=627.75 VA

P= 318 W

Q=

54

1.2

2 V

AR

J

RΘ°=59.56°

S=554.4 VA

P= 268.78 W

Q=

48

4.8

9 V

AR

J

RΘ°=61°

∆ S=627.75−554.4554.4

∗100%=13.23%

Como podemos observar nuestros valores discrepan en un porcentaje algo

grande

PRACTICO:

TEORICO:

1.2. ¿Cómo definiría al vatímetro ideal?

Un vatímetro sería ideal aquel en el que su circuito amperimetrico fuese un cortocircuito y el voltimetrico, un circuito abierto.

1.3. Analizar los dos tipos de conexión del vatímetro

monofásico estableciendo las ventajas en su aplicación.

El vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de potencial».

Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los vatímetros analógicos la bobina móvil 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 electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.

1.4. ¿Por qué se presenta una elevada corriente en el

momento de energizarse el circuito y que porcentaje de

la corriente de estado estable es?

La presencia de una elevada corriente el circuito en paralelo es por la presencia de un transformador monofásico, esta hace que la corriente se dispare en un primer momento y estableciéndose después de un determinado momento

6. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

Se logró con nuestro objetivo, pudiendo lograr medir tanto la potencia activa, el factor de potencia, corrientes en ambos circuitos.

La diferencia de error tanto del valor teórico, como del práctico son de las intensidades son mínimos, en cambio el de las potencias es un poco mas grande.

El cálculo de la inductancia del transformador monofásico, se logró matemáticamente debido a que no se usa una bobina ideal, sino un transformador.

7. BIBLIOGRAFÍA

http://es.slideshare.net/waltercast/potencia-y-factor-de-potencia-en-circuitos-monofsicos

http://potenciaelectrica-dulce.blogspot.pe/2012/05/potencia-electrica-en-corriente-alterna.html

https://es.wikipedia.org/wiki/Vat%C3%ADmetro http://www.sapiensman.com/electrotecnia/problemas30.htm