Lab 4 Setafo 2

 

LABROTARIO N° 4 MEDIDA DE LA POTENCIA MONOFÁSICA EN CIRCUITOS DE C.A. 1.  OBJETIVO:  _ Analizar Analizar en forma experimental la medida de la potencia activa en circuitos eléctricos monofásicoss de C.A. utilizando el método de las corrientes y comprarlos con el método de monofásico lectura directa.

 2. FUNDAMENTO TEÓRICO: 

Potencia Activa (P) Es la potencia en que en el proceso de transformación de la energía eléctrica se aprovecha como trabajo, es la energía que en verdad se utiliza; la energía útil. Esta  potencia es la que realmente es consumida por los circuitos y, por lo tanto cuando se habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar la demanda. La potencia activa se mide en vatios (W). (W) . 

 

Potencia reactiva (Q): Es la potencia que necesitan las bobinas y los condensadores para generar campos magnéticos o eléctricos, pero que no se transforma en trabajo efectivo, sino que fluctúa por la red entre el generador y los receptores. Su unidad de medida es el voltamperio reactivo (VAr). Se calcula como:

La potencia reactiva esta 90 ° desfasada de la potencia activa. Mientras más bajo sea el factor de potencia, mayor será la potencia reactiva consumida.

Potencia Aparente(S): Todo aparato eléctrico está diseñado para soportar determinados valores de tensión y de corriente. Por tal motivo su dimensionamiento no está dado por la potencia activa (Que depende de la diferencia de fase entre la tensión y la corriente), sino por la “potencia aparente”, que está representada por el producto pro ducto de los valores eficaces de la tensión y de la corriente su unidad de medida es el volt-ampere (VA). La potencia aparente o potencia total, es el resultado de la suma fasorial de las  potencias activa y reactiva.

3.  RELACION DE MATERIALES  _ Un autotransformador autotransformador de 0 a 240V

 

 _Lámparas ras mayores mayores de 200 W  _Lámpa

 _Elementos de de calefacción calefacción

 _Una pinza amperimé amperimétrica trica

 _Multitester digital digital modelo PRASEK PRASEK PREMIUNM PREMIUNM PR-85

 _Watímetro analógico de C.A. C.A.

 

 __Un panel de pruebas pruebas

 _Cables de conexión conexión

4.  PROCEDIMIENTO 1._ Armar el circuito de la fig. 01. Colocar en Z los diversos elementos de cargas: motores, lámparas, calefactores, etc.

 

2._ Medir la potencia de cada elemento de carga y anotarlo en tabla t abla 01.

Elemento

Voltaje

Voltaje

Potencia

Potencia

Amperaje (A)

Teorico

Experimental teórica

experimental

Plancha

220 V

213 V

1200 W

1100 W

5.01 A

Cautil

230 V

221 V

60 W

60 W

0.22 A

Lámpara incandescente

220 V

220 V

100 W

110 W

0.42 A

Lámpara

220 V

221 V

18 W

25 W

0.09 A

220 V

221 V

60 W

55 W

0,18 A

ahorradora Ventilador

5.  CUESTIONARIO 1._ Describa las conexiones llamadas corta y larga en un vatímetro e indique su aplicación Al no tener un vatímetro, la potencia se puede medir teniendo un voltímetro y un amperímetro en forma indirecta a continuación se da 2 tipos de conexión:

Conexión corta En esta configuración el voltímetro mide la diferencia de potencial sobre “R” (la tensión es la que se mide correctamente), correctamente), pero el amperím amperímetro etro mide la corriente que pasa por la resistencia interna del voltímetro sumada a la que pasa por “R”, por lo tanto el valor de la corriente será mayor que el que en realidad circula por la resistencia a medir.

La resistencia corregida será:

R=

. 

−

 

Donde

  Rm = Vm/Im, es decir, la que surge del cociente entre la tensión y la corriente medida.



  Rv es la resistencia interna del voltímetro.



Luego se aplicara la formula P=V I cos (φ)  (φ) 

 

Conexión Larga En este caso el voltímetro esta conectado en paralelo con la carga y el amperímetro es el que mide  por exceso, debido a que mide la diferencia de potencial de la resistencia del amperímetro amperímetro “Ra” más la de “R”. Sin embargo la corriente está bien medida.

Si se calcula R a partir de las mediciones, arrojará un valor mayor al correspondiente. correspondiente. La fórmula correctiva será:

R =      

Luego se aplicara la formula P=V I cos (φ). (φ).

2._  Explique  Explique cómo efectuar las medidas de la potencia activa, reactiva y

aparente en un

circuito monofásico de CA. Potencia Activa: El uso del vatímetro es similar al ya explicado en el apartado de corriente continua, la única diferencia está en que ahora el circuito es alimentado con corriente alterna. En este caso, la aguja se desviará un ángulo β de forma proporcional proporcional al producto V·I por cosφ, siendo φ el desfase desfase entre V e I.

Β =K.V.I. cosφ  cosφ  Por lo general los vatímetros tienen varias escalas de tensión o de intensidad y en ese caso habrá que tener en cuenta la constante de escala (K) en función de las divisiones de que consten.

 

Potencia Reactiva Si queremos medir la potencia reactiva debemos conseguir conseguir que llaa desviación de la aguja β (alfa), sea proporcional al seno del desfase, desfase, o lo que es lo mismo al coseno de 90-φ. 90-φ.  

Β =K.V.I. cos (90(90-φ) = K.V.ISenφ  K.V.ISenφ  Existen varias maneras de conseguir esto, para ello lo que se hace es colocar en paralelo y serie con la bobina voltimétrica impedancias calibradas. La imagen inferior muestra el esquema interno de un “varímetro varímetro”” o también llamado vatímetro inductivo, este es el nombre que recibe el aparato,  pues lo que mide es la potencia reactiva, al quedar el circuito voltimétrico desfasado desfasado 90º con respecto a la corriente.

Potencia Aparente: Para medir la potencia aparente, se puede hacer de forma indirecta usando un voltímetro y un amperímetro. El vatímetro W nos dará la l a potencia activa P, el voltímetro y amperímetro nos darán la  potencia aparente aparente S, a partir de los valores de la potencia activa y aparente apar ente podemos calcular el factor de potencia del circuito S = V.I

3._ Explique la instalación de un transformador de corriente para medir la potencia activa, reactiva y aparente. Algunas veces la corriente que circula por el circuito a medir supera a la capacidad de medición del aparato, para evitar que nuestro vatímetro resulte dañado y recurrimos a un transformador de intensidad, de modo que la l a lectura del vatímetro se verá afectada por la relación de transformación transformación “K1” del transformador de intensidad; así pues la equivalencia de cada división del vatímetro será multiplicada por la relación de transformación.

 

Diagrama de conexión de un transformador de corriente.

El transformador de intensidad o de corriente se conecta de la siguiente manera: manera:

  el bobinado primario en serie con el sistema a medir, el cual será recorrido por la corriente



I1 primaria.

  el bobinado secundario entregará una corriente I2 a la impedancia de carga.



   por razones de seguridad, conectam conectamos os a tierra uno de los bornes del secundario.



Luego de realizar la conexión antes mencionada se podrá realizar las mediciones de potencia activa, reactiva e aparente explicado en la pregunta anterior.

Por ejemplo: Si cada división de nuestro aparato equivalía a 5 W y hemos usado un transformador cuya relación es es 10/1, ahora cada división división valdrá 5·10 = 50 W. Este cálculo es un ejemplo de medición de potencia activa.

4._ ¿Qué sucedería si Z es una impedancia puramente reactiva? Explique para cada caso La potencia reactiva no se podría medir con un vatímetro sino con un varímetro. Este tipo de energía se calcula a partir de la intensidad que circula por el generador y el desfase existente entre el voltaje y la tensión en forma indirecta.

Si tiene un capacitor: Cuando el voltaje de la fuente va de 0 voltios a un valor máximo, la fuente entrega energía al capacitor, y la tensión entre los terminales de éste, aumenta hasta un máximo. La energía se almacena en el capacitor en forma de campo eléctrico.  

Si tiene un inductor: Cuando la corriente va de 0 amperios a un valor máximo, la fuente entrega energía al inductor. Esta energía se almacena en forma de campo magnético. 

 

 

5._ Obtener el cuadro de divergencia de la tabla 01. Divergencia de potencias  Carga 

Potencia Teórica

Potencia Experimental

Error Absoluto

Error Relativo

Plancha

1200 W

1100W

100 W

8.3%

Cautil

60 W

60 W

0

0%

Foco incadescnete

100 W

110 W

10 W

10%

Foco ahorrador

18 W

25 W

7W

38%

Ventilador

60 W

55 W

5W

8.3%

7._ Para medir la potencia de un receptor monofásico se utiliza un vatímetro de alcance 5 A  –  220V  220V conectado a través de un transformador de intensidad de relación 50/5 A. Si la escala del vatímetro tiene 50 divisiones. ¿Qué potencia estará midiendo cuando indica 42 divisiones? ¿Cuál sería la máxima potencia que podría medir el vatímetro?   Se halla la constante del vatímetro:

       









K: Constante del vatímetro E: Rango de la bobina voltimetrica. I: Rango de la bobina amperimetrica. amperimetrica. d: N° de divisiones di visiones de la escala.

 ∶  = 220,  = 5   = 50  K=

(220 220)).(5) 50

= 22 

a)  Luego si el vatímetro indica 42 divisiones: P = (#DIVISIONES #DIVISIONES)). (K). (    ) ) 

 

P = (42) 42). (22) 22)10  9,24 24kW kW  P = 9,

b)  La potencia máxima está dada por: P

max

= (#maxDIVISIONES DIVISIONES)). (K). (    ) )  Pmax = (50) 50). (22) 22)10  Pmax = 11 11kW kW 

 

 

CONLUSIONES   Debido a la sensibilidad del instrumento, en algunos casos de medición, el error será un



 poco mayor mayor en comparación comparación al error real. real. 

  La potencia de cada instrumento varía de acuerdo a si están en reposo o a plena carga.  



  Se puede medir la potencia sin necesidad de tener el vatímetro, solo basta con un



voltímetro y amperímetro, sin embargo será menos preciso.  

 

  BILBIOGRAFÍA Y LINKOGRAFÍA http://www.transformadoresorion.com/medicion.html http://www.construmatica.com/construpedia/Medida_de_Resistencias https://unicrom.com/potencia-en-corriente-alterna-ca/