FSICA III

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERAFACULTAD DE INGENIERA MECNICALABORATORIO DE CIRCUITOS ELCTRICOS II

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II LABORATORIO N01: PROFESOR :ING TARAZONASECCION : BALUMNOS : GERVACIO TORRES; SEGUNDOGRASS VELASCO; HEVERLOPEZ LOJA, GUILLERMOROMAN MORON, DIEGOTARAZONA; ALBERTO FECHA 2014-I

NDICE

OBJETIVO2FUNDAMENTO TERICO2INSTRUMENTOS Y MATERIALES5PROCEDIMIENTO9CALCULOS Y RESULTADOS10OBSERVACIONES12CONCLUSIONES12RECOMENDACIONES14BIBLIOGRAFA15CUESTIONARIO16

OBJETIVOAnalizar y evaluar la medida de potencia, de energa, factor de potencia y la correccin del factor de potencia en un circuito monofsico.Analizar la tendencia de la corriente al introducir diversos elementos as sean capacitivos o inductivos.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.

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 CosfmetroInterruptor 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.

INSTRUMENTOS Y MATERIALES Panel de lmparas incandescentes.

1 vatmetro analgico monofsico.

1 Cosfmetro analgico.

Medidor Digital

1 Multmetro digital

Conductores para conexiones.

1 Motor trifsico.

1 Banco de condensadores.

Fluorescente

Pinza amperimtrica

Cronmetro digital

Medidor de energia

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 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

220V3.4A770W117.82 s

VOLTAJEAMPERAJEPOTENCIACOS()

MEDIDOR DIGITAL2213.44 A770W1

CIRCUITO #2:

DATOSVOLTMETROPINZA AMPERIMETRICAVATMETROCOSFMETROMEDIDOR

220V5.6 A200W0.1121.54 s

VOLTAJEAMPERAJEPOTENCIACOS()

MEDIDOR DIGITAL223V5.55 A180W0.149

CIRCUITO #3:

VOLTMETROPINZA AMPERIMETRICAVATMETROCOSFMETROMEDIDOR

220 V1.1 A190W0.8107.65 s

VOLTAJEAMPERAJEP. ACTIVACOS()P. REACTIVA

MEDIDOR DIGITAL223V1.2 A190W0.7193.84VA

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. El cosfimetro no es muy confiable cuando el factor de potencia esta cerca a 0. Podemos que cuando insertamos un capacitor para subir el facto de potencia en paralelo, la corriente disminuye.

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 El factor de potencia se puede definir como la relacin que existe entre la potencia activa (KW) y la potencia aparente (KVA) y es indicativo de laeficienciacon que se est utilizando la energa elctrica para producir un trabajo til. El origen del bajo factor de potencia son las cargas de naturaleza inductiva, entre las que destacan los motores de induccin, los cuales pueden agravarlo si no se operan en las condiciones para las que fueron diseados El bajo factor de potencia es causa de recargos en la cuenta deenerga elctrica, los cuales llegan a ser significativos cuando el factor de potencia es reducido.

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. Conseguir el factor de potencia nominal del motor, dado que en algunos motores no estn especificados en placa.

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.

CUESTIONARIO

1. Hacer el fundamento terico el experimento realizado.

2. Comparar las indicaciones del vatmetro con las expresiones y y la potencia obtenida con las mediciones realizadas en el medidos de energa. Previamente calcular el teorico. Discutir y mencionar las causas que originan las divergencias en los valores?El motor tiene un rango de valores par I E A entonces dependiendo de cuanto le ingrese la corriente este consumir un valor diferente; los focos consumirn la potencia nominal o un aproximado (300,150)watts pero ; Del mismo modo todos los elementos acoplados (carga total) la potencia que consumir ser para la activa que tambin podra ser del circuito. 3. 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 minutos). De esta curva experimental calcular la energa consumida por la carga en el tiempo mencionado.La potencia en el vatmetro es constante con respecto al tiempo para cada circuito implementado, por ende la energa consumida en cada caso solo ser el tiempo en un periodo dado por su respectiva potencia.4. Graficar la energa en funcin del tiempo y mencionar la utilidad que presenta esta curva.La utilidad de esta curva es principalmente el hecho de que nos indica en que punto del tiempo tenemos un mayor gasto de energa o una tendencia al aumento de esta.5. Graficar la potencia leda en el vatmetro en funcin de la corriente que entrega el generador. Comentar

Podemos observar que en el primer ensayo, el cual consisti en primero colocar un foco, luego 3, luego un fluorescente y al final un motor monofsico se observa que la corriente aumenta al aumentar ms cargas a la lnea.Caso contrario sucede con el segundo ensayo, el cual al inicio tenamos el motor monofsico trabajando solo y luego gradualmente agregndole carga de condensadores, lo que aumenta el factor de potencia y la corriente disminuye.6. Qu influencia tiene el factor de potencia inductivo y capacitivo en el registro de energa?Elfactor de potencia es un trmino utilizado para describir la cantidad de energa elctrica que se ha convertido en trabajo, pero el hecho que exista solamente energa activa no podr operar los motores; pero en nuestra experiencia tenemos energa activa y reactiva. Con un factor de potencia el medidor registrara menor cantidad de energa y cuando tenemos un banco de condensadores o equipos que contengan condensadores la energa que registra el medidor ser menor as como se confirm en este laboratorio. Como es sabido el factor de potencia es:

7. Qu influencia tiene la correccin de factor de potencia en las instalaciones elctricas industriales?Las cargas industriales en sunaturalezaelctrica son decarcterreactivo, a causa de la presencia principalmente de equipos derefrigeracin,motores, etc.Este carcter reactivo obliga que junto a la potencia activa (KW) exista una potencia llamada Reactiva (KVAR), las cuales en su conjunto determinen elcomportamientooperacional de dichos equipos y motores. Esta potencia reactiva ha sido tradicionalmente suministrada por lasempresasdeelectricidad, aunque puede ser suministrada por las propiasindustrias. Al ser suministrada por las empresas de electricidad deber ser producida y transportada por lasredes, ocasionando necesidades deinversinen capacidades mayores de los equipos yredesdetransporte.Todas estas cargas industriales necesitan de corrientes reactivas para su operacin. La naturaleza de esas corrientes es descrita a continuacin, mostrndose que son la causa principal del bajo factor de potencia.Enplantasindustriales, la forma ms prctica y econmica para la correccin del bajo factor de potencia es la utilizacin de condensadores. La corriente del condensador es usada para suplir en su totalidad o en parte, las corrientes magnetizantes requeridas por las cargas.Los condensadores mejoran el factor de potencia debido a que sus efectos son exactamente opuestos a los de las cargas reactivas ya definidas, eliminando as el efecto de ellas.La potencia reactiva capacitiva de un condensador Qc es:Qc=V*W*C*10-3, en KVARSiendo:V= Elvaloreficaz de la tensin deservicio, en voltios.W= Lavelocidadangular (W=2*pi*f)F= Frecuencia en Hz.C=La capacidad, en faradios.La potencia del condensador, Qc1 ha ser tal que luego de su instalacin se establezca un valor mejorado de cos 2 comprendido entre 0.9 y 0.98 (inductivo), en lugar de cos 1cos 2=KW/KVAR1 cos 2=KW/KVA2No se debe efectuar una compensacin excesiva (Qc>QL) ya que, en tal caso, resulta una potencia reactiva capacitiva conproblemassimilares a la inductiva. Adems, en caso de sobre-compensacin se puede establecer un aumento de la tensin de los equipos con respecto a la de lared.Para determinar la potencia de los condensadores a utilizar ensistemasde compensacin central o porgrupos, se suma elconsumode potencia reactiva de todos los equipos teniendo en cuenta un factor de simultaneidad adecuado.Cmo mejorar el factor de potencia?El factor de potencia exigido porla empresaelctrica se puede conseguir en una forma prctica y econmica, instalandocondensadoreselctricos estticos o utilizando los motores sincrnicos disponibles en suindustria.8. Dar las divergencias de valores tericos y experimentales, con los errores absolutos y relativos porcentuales en forma tabulada.Ensayo1tericodigitalanalgicoError digital %Error analgico %

voltaje220.000222.700222.0001.2270.909

intensidad1.3631.3001.300-4.622-4.622

cosfimetro1.0001.0001.0000.0000.000

vatmetro300.000290.000300.000-3.3330.000

Ensayo2tericodigitalanalgicoError %digital Error %analgico

voltaje220.000221.000223.4000.4551.545

intensidad3.4093.4403.4000.909-0.264

cosfimetro1.0000.9991.000-0.1000.000medidorError medidor%

vatmetro750.000770.000770.0002.6672.667727.2733.030

Ensayo3tericodigitalanalgicoError %digital Error %analgico

voltaje220.000221.300223.4000.5911.545

intensidad3.5003.5903.6002.5712.857

cosfimetro1.0000.9900.990-1.000-1.000medidorError medidor %

vatimetro770.000790.000820.0002.5976.494746.9742.990

Ensayo4tericodigitalanalgicoError %digital Error %analgico

voltaje220.000220.000220.0000.0000.000

intensidad7.1007.0807.200-0.2821.408

cosfimetro0.6000.6170.5802.833-3.333medidorError medidor %

vatmetro970.000960.0001000.000-1.0313.093933.7183.740

Ensayo5tericodigitalanalgicoError %digital Error %analgico

voltaje220.000223.000220.0001.3640.000

intensidad5.5005.5505.6000.9091.818

cosfimetro0.1400.1490.1006.429-28.571medidorError medidor %

vatmetro190.000180.000200.000-5.2635.263106.63243.878

Ensayo6tericodigitalanalgicoError %digital Error %analgico

voltaje220.000223.900220.0001.7730.000

intensidad5.5003.9304.000-28.545-27.273

cosfimetro0.2000.2110.2005.5000.000medidorError medidor %

vatmetro180.000180.000190.0000.0005.556115.16936.017

Ensayo7tericodigitalanalgicoError %digital Error %analgico

voltaje220.000223.300210.0001.500-4.545

intensidad3.2003.1803.200-0.6250.000

cosfimetro0.2500.2600.2004.000-20.000medidorError medidor %

vatmetro190.000190.000190.0000.0000.000114.66039.653

Ensayo8tericodigitalanalgicoError %digital Error %analgico

voltaje220.000223.000220.0001.3640.000

intensidad1.2001.2001.1000.000-8.333

cosfimetro0.7000.7000.8000.00014.286medidorError medidor %

vatmetro190.000190.000190.0000.0000.000120.44636.607

MEDIDA DE ENERGA, POTENCIA Y CORRECCIN DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFSICOS 4