AVANZADOS INFO 1 INCOMPLETO.docx

UNIVERSIDAD DE LA SALLEPrctica 2. Potencia en circuitos pasivos alimentados con una fuente senoidal

CIRCUITOS AVANZADOSPRESENTADO A: EIDER ALEXANDER NARVEZ

ALUMNOS:PABLO MOJICAJAIME LPEZ CORTESFREDY ALARCON PRADA

BOGOTA D.C.2014INTRODUCCION

En esta primera parte de la prctica de laboratorio compuesta de dos partes, se pretende realizar las distintas configuraciones bsicas de circuitos R-L, R-C y totalmente resistivos, con la finalidad de comprender las diferentes afectaciones que dichos circuitos presentan con forme a las frecuencias de alimentacin Respuesta de circuitos RL en el dominio de la frecuencia,Medicin de voltaje y corriente en cargas RL, RC y resistiva, Determinacin de la magnitud y ngulo de impedancia. Para la segunda parte cumpliendo con los objetivos planteados en este documento para la realizacin de la segunda parte del laboratorio y con el conocimiento terico asimilado en la temtica de circuitos R, RL, RC, estimacin de potencias en circuitos monofsicos. Es pertinente realizar una serie de pruebas en las diferentes configuraciones R, RL, RC con una tensin de frecuencia estndar (60)Hz haciendo variaciones en la magnitud de la tensin, configuraciones en serie y paralelo con elementos caractersticos para cada configuracin, esto con la finalidad de evidenciar la incidencia en el desfase de la tensin y corriente debido tanto a la variacin de tensin y de incremento de las cargas reactivas, habiendo generado y comprendido estos escenarios es pertinente hablar de la potencia consumida en dichas configuraciones por medio de vatmetros o algn analizador de red, esto con el fin de poder estimar las diferentes componentes de la la potencia aparente (S) y posteriormente realizar una configuracin capaz de hacer una correccin de factor de potencia adecuado y con nico de propsito de hacer una redicin del componente de potencia reactivo y como consecuencia reducir de paso la magnitud de (S).OBJETIVOS: Obtener e identificar de forma experimental el comportamiento en el tiempo de la potencia instantnea en una red pasiva.

De una grfica de potencia instantnea en el tiempo, identificar directa o indirectamente las variables de potencia activa, potencia aparente, potencia reactiva y factor de potencia.

Analizar la variacin en el comportamiento de circuitos AC al corregir el factor de potencia

MARCO TEORICO Diagramas fasorialesLos diagramas fasoriales son usados para representar en el plano complejo las relaciones existentes entre voltajes y corrientes fasoriales de un determinado circuito.Para representar cualquier voltaje o corriente en el plano complejo es necesario conocer tanto su magnitud como su ngulo de fase y de esta manera poder realizar operaciones entre ellos (suma, resta).

Otro uso de los diagramas fasoriales es la representacin en el dominio del tiempo y la frecuencia, es decir que sobre un plano se pueden representar las magnitudes (corriente, voltaje, etc) en el dominio de la frecuencia y de el tiempo tambin y realizar la transformacin necesaria. Para transformar una magnitud del dominio de la frecuencia con cierta magnitud y un ngulo de fase , al dominio del tiempo solo es necesario girar el fasor en sentido contrario a las manecillas del reloj a una velocidad angular que est dada en rad/s y tomar su proyeccin sobre el eje real.

Con los diagramas fasorial, es posible observar el comportamiento de los voltajes y corrientes de un circuito en estado senoidal permanente tanto en el dominio de la frecuencia como en el dominio del tiempo. Respuesta de frecuenciaSeal de prueba La respuesta de frecuencia es una funcin T (jw) que sirve para determinar la salida en rgimen permanente, cuando la entrada es senoidal con frecuencias desde 0 hasta Para el sistema lineal, esto es

Para toda la informacin est en Podemos graficar a T (jw) como magnitud y ngulo apartes

O como curva polar en el plano complejo

Filtro pasivoEl filtro pasivo es un filtro electrnico formado nicamente por elementos pasivos, es decir, resistencias, condensadores y bobinas. Curva de Lissajous

Curva de Lissajous en dos dimensiones.En matemticas, la curva de Lissajous, tambin conocida como figura de Lissajous o curva de Bowdicht, es la grfica del sistema de ecuaciones paramtricas que describe el movimiento armnico complejo:

Esta familia de curvas fue investigada por Nathaniel Bowditch en 1815 y despus, con mayores detalles, por Jules Antoine Lissajous.La apariencia de la figura es muy sensible a la relacin a/b. Para un valor de 1, la figura es una elipse, con los casos especiales del crculo (A = B, = /2 radianes) y de las rectas ( = 0) incluidos. Otra de las figuras simples de Lissajous es la parbola (a/b = 2, = /2). Otros valores de esta relacin producen curvas ms complicadas, las cuales slo son cerradas si a/b es un nmero racional.En uncircuito RL serieencorriente alterna, se tiene una resistencia y una bobina en serie. La corriente en ambos elementos es la misma. La tensin en la bobina est en fase con la corriente (corriente alterna) que pasa por ella (tienen sus valores mximos simultneamente). Pero el voltaje en labobinaest adelantado a lacorrienteque pasa por ella en 90 (la tensin tiene su valor mximo antes que la corriente).En un circuito RC en serie la corriente (corriente alterna) que pasa por la resistor y por el capacitores la misma y el voltaje es igual a la suma fasorial del voltaje en el resistor (Vr) y el voltaje en el capacitor (Vc). Esto significa que cuando la corriente est en su punto ms alto (corriente pico), ser as, tanto en el resistor como en el capacitor.Equipos Protoboard Resistencias de 300 , 1.2 k Capacitor de 330F Bobina de 100 mHDescripcinEn esta prctica se deber realizar la conexin de un circuito RL y otro RC utilizando los equipos antes mencionados para la posterior comparacin de los datos obtenidos tericamente para as poder ver el comportamiento de cada uno de estos circuitos a una frecuencia dada y unos valores de tensin dados y calculados anteriormente.Para esto con anterioridad se realiz un trabajo de reconocimiento de cada equipo para tener unos datos en los cuales basarnos para hacer una adecuada puesta en marcha de los circuitos adems de evitar una inadecuada manipulacin que pueda ocasionar un dao en parte de la instalacin y/o lugar y/o integridad de algn miembro del grupo de laboratorio.Tabla de valores 1

Tabla de valores 2

Tabla de valores 3

PROCEDIMIENTO

CIRCUITO RL EN SERIE

PROCEDIMIENTO

Medir la resistencia interna (Rin) de la inductancia suministrada.

Efectuar el primer montaje y medir la tensin en la fuente y la corriente que circula por el circuito, tambin determinar el valor terico de la tensin en la inductancia.

Observar el desfase entre las dos ondas de tensin de la fuente y la tensin de la fuente suministrada, esta inductancia contiene una resistencia interna. Comprobar el Angulo determinado en el punto anterior con el ngulo hallado a partir del mtodo de la curva de Lissajous.

Determinar el ngulo de desfase entre la tensin de la fuente y la corriente por el circuito, esta corriente tiene el mismo ngulo de Vr.

La diferencia entre las dos ondas es de 447 s

FRECUENCIA (HZ)I(A rms) Vf(V rms )VL( V rms ) Vf Vc( Grados )

200034.1 mA2 1.0832.2

Compruebe el ngulo hallado en el punto anterior con el mtodo de Lissajous.

Clculos para determinar el valor de la inductancia

Se Realiza la conexin de una carga (R, C) en serie, de acuerdo con el siguiente esquema.

Mida las corrientes de la lnea, las tensiones, la potencia y el factor de potencia. Haga uso de las siguientes tablas para consignar las mediciones tomadas.

Para una impedancia compuesta con una resistencia y una capacitancia en serie (Z = RC)

Posicin de la resistencia 6; R= 150Posicin de la capacitancia 2; C= 3f

DATOS TERICOS:

TENSIN [V]RESISTENCIA []CAPACITANCIA [F]CORRIENTE [mA]POTENCIA INSTANTNEA [W]COS

( GRADOS )

70150378.0555.46

Tabla 4

Datos tericos:TENSIN [V]RESISTENCIA []CAPACITANCIA [F]CORRIENTE [mA]POTENCIA INSTANTNEA [W]COS

( GRADOS )

1101503122.6513.42

Tabla 5

Datos experimentales:TENSIN [V]RESISTENCIA []CAPACITANCIA [F]CORRIENTE [mA]POTENCIA INSTANTNEA [W]COS

( GRADOS )

701503

Tabla 6


( GRADOS )

1101503

Tabla 7

Para una impedancia compuesta con una resistencia y una capacitancia en serie (Z = RC) Posicin de la resistencia 4; R= 300Posicin de la capacitancia 5; C= 10 f


( GRADOS )

7030010229.71416.079

Tabla 8


( GRADOS )

11030010360.97939.7077

Tabla 9


( GRADOS )

7030010

Tabla 10Datos experimentales:TENSIN [V]RESISTENCIA []CAPACITANCIA [F]CORRIENTE [mA]POTENCIA INSTANTNEA [W]COS

( GRADOS )

11030010

Tabla 11Se Realiza la conexin de una carga (R, C) en paralelo, de acuerdo con el siguiente esquema.

Medimos las corrientes IR y IC, las tensiones Vc, la potencia. Haga uso de las siguientes tablas para consignar las mediciones tomadas.

Para una impedancia compuesta con una resistencia y una capacitancia en paralelo (Z = RC)

Posicin de la resistencia 6; R= 150Posicin de la capacitancia 2; C= 3f

Datos tericos:TENSIN [V]RESISTENCIA []CAPACITANCIA [F]CORRIENTE IC [mA]CORRIENTE IR [mA]POTENCIA INSTANTNEA [W]TENSION [Vc]

701503466.75.4670

Tabla 12


1101503733.313.4270

Tabla 13

Datos experimentales:TENSIN [V]RESISTENCIA []CAPACITANCIA [F]CORRIENTE IC [mA]CORRIENTE IR [mA]POTENCIA INSTANTNEA [W]TENSION [Vc]

701503

Tabla 14


1101503

Tabla 15

Para una impedancia compuesta con una resistencia y una capacitancia en paralelo (Z = RC) Posicin de la resistencia 4; R= 300Posicin de la capacitancia 5; C= 10 f


7030010233.316.079

Tabla 16


11030010366.739.7077

Tabla 17


7030010

Tabla 18


11030010

Tabla 19Se Realiza la conexin de una carga (R, L) en serie, de acuerdo con el siguiente esquema.

Medimos las corrientes, las tensiones, la potencia y el factor de potencia. Haga uso de las siguientes tablas para consignar las mediciones tomadas. Para una impedancia compuesta con una resistencia y una inductancia en serie (Z = RL)

Posicin de la resistencia 4; R= 300Posicin de la inductancia 2; L= 3.19H

Datos tericos:TENSIN [V]RESISTENCIA []INDUCTANCIA [H]CORRIENTE [mA]POTENCIA INSTANTNEA [W]COS

( GRADOS )

703003.1958.2064.07442

Tabla 20


( GRADOS )

1103003.1991.46610.0613

Tabla 21

Datos experimentales:TENSIN [V]RESISTENCIA []INDUCTANCIA [H]CORRIENTE [mA]POTENCIA INSTANTNEA [W]COS

( GRADOS )

703003.19

Tabla 22


( GRADOS )

1103003.19

Tabla 23

Para una impedancia compuesta con una resistencia y una inductancia en serie (Z = RL) Posicin de la resistencia 6; R= 150Posicin de la inductancia 5; L= 0.9H


( GRADOS )

701503.1957.74.039

Tabla 24


( GRADOS )

1101503.1990.769.9

Tabla 25


( GRADOS )

701503.19

Tabla 26


( GRADOS )

1101503.19

tabla 27Se Realiza la conexin de una carga (R, L) en paralelo, de acuerdo con el siguiente esquema.

Medimos las corrientes IR y IL, las tensiones VL, la potencia. Haga uso de las siguientes tablas para consignar las mediciones tomadas.

Para una impedancia compuesta con una resistencia y una inductancia en paralelo (Z = RL)

Posicin de la resistencia 4; R= 300Posicin de la inductancia 2; L= 3.19H

Datos tericos:TENSIN [V]RESISTENCIA []INDUCTAHNCIA [H]CORRIENTE IL [mA]CORRIENTE IR [mA]POTENCIA INSTANTNEA [W]TENSION [VL]

701503.194.07442

Tabla 28


1101503.1910.0613

Tabla 29

Datos experimentales:TENSIN [V]RESISTENCIA []INDUCTAHNCIA [H]CORRIENTE IL [mA]CORRIENTE IR [mA]POTENCIA INSTANTNEA [W]TENSION [VL]

701503.19

Tabla 30


1101503.19

Tabla 31Para una impedancia compuesta con una resistencia y una inductancia en paralelo (Z = RL) Posicin de la resistencia 6; R= 150Posicin de la inductancia 5; L= 0.9H


703000.9700233.34

Tabla 32

Datos tericos:TENSIN [V]RESISTENCIA []INDUCTAHNCIA [H]CORRIENTE IL [mA]CORRIENTE IR [A]POTENCIA INSTANTNEA [W]TENSION [VL]

1103000.9366.71.19

Tabla 33


703000.9

Tabla 34


1103000.9

Tabla 35INFERENCIAS:

En la configuracin RC y RL en serie se realiza dos pruebas en las cuales se vara el valor de tensin, para la primera prueba 70V y la segunda 110V con valores constantes en el circuito serie RC son R=150[], C=3[F] y R=300 ], L=3,19H el incremento de la corriente como el de la potencia instantnea obedecen a un patrn proporcional a el desarrollo de la ley de Ohm y la formula de la potencia instantnea, esto debido a que el comportamiento de la magnitud de la impedancia caracterstica ser constante debido a que la frecuencia de la tensin de alimentacin es constante tambin 60Hz, satisfaciendo de este modo las proporciones concebidas en las tablas 4,5 y 20, 21.

En la configuracin RC y RL en serie se realiza dos pruebas en las cuales se vara el valor de tensin, para la primera prueba 70V y la segunda 110V con valores constantes en el circuito serie RC son R=300[], C=10[F] y para RL R= 150 [], L=0.9H, se presume que los valores obtenidos por medio de la simulacin tablas 8, 9 y 24, 25 cumplen con el postulado hecho en la primera hiptesis, cabe resaltar que al presentarse un incremento de la componente reactiva de la impedancia caracterstica el Angulo de desfase entre la corriente circulante tendera a ser mayor, de este modo afectando directamente el factor de potencia hacindolo tender a ser cero por lo tanto el desfase entre tensin de alimentacin y la corriente circundante tienda a ser 90 grados mximo, con forme la componente reactiva tienda a ser mxima y la componente real tienda a ser mnima, cabe destacar el caso de la configuracin RL si el valor real es bastante grande la tensin recaer mayormente en esta siempre y cuando la resistencia interna de la inductancia sea mucho menor y la frecuencia de la tensin de alimentacin sea pequea respectivamente.

Para el caso RC y RL en paralelo debido a esta configuracin los dos elementos poseen un valor de magnitud de tensin igual, sin embargo, con forme aumente la tensin debido a la ley de Ohm las corrientes que trascurrirn por cada elemento sern distintas, por lo tanto, el solo hecho de que hallan dos corrientes presentara una situacin particular en la cual la cantidad de la corriente total del circuito ser dependiente de la frecuencia de alimentacin de la fuente, para el caso del circuito RC el desfase que generara a la ponderacin de la corriente total seria mximo siempre y cuando la frecuencia sea mxima ya que la resistencia del capacitor seria mnima haciendo que circulara la mayor cantidad de corriente por este elemento, una forma de tratar de atenuar este efecto sera poner una resistencia de una valor pequeo para equilibrar las corrientes de la serie entre estos dos elementos y viceversa para el caso de frecuencias mnimas. En el caso RL se presenta el mismo caso, con la particularidad de que en caso de frecuencias muy altas la inductancia tiende a comportarse como un circuito abierto resistencia altsima haciendo que la mayor parte de la corriente circule por el elemento netamente resistivo y viceversa para el caso de bajas frecuencias donde la corriente en ponderacin estara mayormente desfasada ya que la resistencia de la bobina seria mnima y circulara casi toda la corriente por ese elemento.

Para el caso de la correccin del factor de potencia es necesario poder acoplar un circuito con un equivalente complejo contrario al circuito al cual se le hace el tratamiento, dicha equivalencia es sujeta directamente a la frecuencia de alimentacin del circuito y debe acoplarse en paralelo a este con la finalidad de no alterar la tensin que este recayendo en el diseo original.

BIBLIOGRAFIA: DORF, Richard, Svoboda, Circuitos elctricos, sexta edicin, McGraw Hill, Mxico.

ELECTRICAL POWER SYSTEMS QUALITY, DE ROGER DUGAN

http://jhproject.wordpress.com/2008/07/30/valores-efectivos-o-rms/

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