Descripción: Este es un documento donde se da a conocer una practica de laboratorio, es para la area de ing. electrica...
RESUMEN En la el siguiente reporte de laboratorio, se va a tratar el comportamiento de un condensador en corriente alterna, tanto teórico como practico. Sabemos que un condensador es un dispositivo que almacena energía en forma de campo eléctrico, que esta energía puede ser utili!ada cuando se requiera" pero a diferencia de una batería o alguna fuente de #$, esta no puede entregar muc%a carga en tiempos largos, pr&cticamente la descarga de un condensador es mu r&pida a diferencia de una pila. Un condensador en #$, se comporta en cierto modo como un circuito abierto, pero pero tamb tambié ién n en ciert ciertos os casos casos un conde condensa nsador dor pued puede e ser ser una una fuen fuente te que que proporcione corriente en un corto periodo de tiempo. Un condensador en #', se comporta mu diferente a la continua, a que el cambio constante de la polaridad en corriente alterna %ace que el condensador condu!ca corriente alterna. (r&cticamente no conduce de manera física si no que es m&s un fenómeno campo eléctrico que %ace que dic%o dispositivo pueda conducir corriente. )os )os conde condensa nsado dore ress prese present ntan an un mate materi rial al diel dieléct éctri rico co que que se opon opone e al flu* flu*o o eléctrico, esta oposición se llama reactancia capacitiva +c, lo cual su valor se encu encuen entr tra a en %m. %m. Est Esta reac reacttanci ancia a camb cambia ia depe depend ndiiendo endo del val valor del condensador su frecuencia. En esta pr&ctica se tratara muc%o este concepto.
-UN$'MEN ER/#. )a #apacitancia #apacitancia es la propiedad propiedad de un capacitor de oponerse a toda variación variación de la tens tensió ión n en el circ circui uito to eléc eléctr tric ico. o. Uste Usted d reco recorda rdar& r& que que la resi resist stenc encia ia es la oposición al flu*o de la corriente eléctrica. ambién se define, a la #apacitancia como una propiedad de almacenar carga eléctrica entre dos conductores, aislados el uno del otro, cuando e0iste una diferencia de potencial entre ellos. El #apacitor est& dise1ado para tener #apacitancia. )os factores que determinan la #apacitancia de un #apacitor simple son2 a3 el &rea de las placas b3 la separación entre las placas
c3 el material del dieléctrico )a #apacitancia es directamente proporcional al &rea de las placas a la constante dieléctrica del material dieléctrico utili!ado e inversamente proporcional a la distancia de separación de las placas A C=k d
$onde2 # 4 #apacitancia en 5f 6Micro faradios3 ' 4 7rea de las placas, cm8 $ 4 $istancia de separación de las placas, en cm. #ondensador en serie
#ondensador en paralelo
#omportamiento de un capacitor en #$ Si se conecta una batería a un capacitor, circular& por él una corriente continua. #ircula una corriente de los terminales de la fuente %acia las placas del capacitor. El terminal positivo de la fuente saca electrones de la placa superior la carga positivamente. El terminal negativo llena de electrones la placa inferior la carga negativamente. El flu*o de electrones carga las placas del capacitor. Esta situación se mantiene %asta que el flu*o de electrones se detiene 6la corriente de*a de circular3 comport&ndose el capacitor como un circuito abierto para la corriente continua 6no permite el paso de corriente3. Normalmente se dice que un capacitor no permite el paso de la corriente continua.
)a corriente que circula que se comenta en anteriores p&rrafos es una corriente que varía en el tiempo 6corriente que si puede atravesar un capacitor3, desde un valor m&0imo a un valor de 9 amperios, momento en que a no %a circulación de corriente. Esto sucede en un tiempo mu breve se llama :transitorio;. #omportamiento de un capacitor en #' Si en lugar de emplear una batería suministradora de corriente directa 6#.$.3 para cargar el capacitor, lo conectamos a una fuente de fuer!a electromotri! 6-.E.M.3 de corriente alterna 6#.'.3, se establecer& un efecto ininterrumpido de :carga< descarga; entre las dos placas o armaduras que lo compone, así como la circulación de una corriente eléctrica, también alterna. )a cantidad de veces que esta variación se produce en un segundo, depender& de la frecuencia o %ert! 6=!3 que posea la fuente de corriente alterna donde se encuentra conectado el capacitor. Sin embargo, aunque en este caso el dieléctrico impide también que la corriente alterna pase directamente de una placa a la otra del capacitor, debido al constante cambio de polaridad que se produce indistintamente en las dos placas la corriente puede fluir a través del circuito e0terno sin necesidad que los electrones atraviesen el dieléctrico. tra característica del paso de una corriente alterna en un capacitor es que el volta*e que aparece en los terminales del mismo est& desfasado o corrido >9? %acia atr&s con respecto a la corriente que lo atraviesa. Este desfase entre el volta*e la corriente se debe a que el capacitor se opone a los cambios bruscos de volta*e entre sus terminales. 'l aplicar volta*e alterno a un capacitor, éste presenta una oposición al paso de la corriente alterna, el valor de esta oposición se llama reactancia capacitiva 6+c3 se puede calcular con la le de %m +# 4 @ A /, con la fórmula2 1
+# 4 ( 2 x π x f x C ) $onde2 +#4 reactancia capacitiva en o%mios f 4 frecuencia en =ert! 6=!3 # 4 capacidad en -aradios 6-3
$ES'RR)) S e utili!o para esta pr&ctica el Modulo de capacitancia EMS BCDD, un fuente trif&sica conectores que sirven como puentes.
El Modulo de capacitancia tiene tres partes, en cada parte se encuentra los valores de los capacitores que son de2 B.B5f, .5f 8.85f. Si se suben todos los interruptores de una de las partes tres parte, los tres capacitores quedarían en serie, lo cual, su capacitancia total es la suma de los tres. En esta pr&ctica el valor capacitivo que se utili!o fue de F.85f, esto se obtiene al subir todos los interruptores del Modulo 6las tres partes del modulo3. #abe se1alar que cuanto maor es la capacitancia o si la frecuencia es elevada, la reactancia capacitiva es disminue. )a fuente se debe regular a un volta*e de D89v, esto se %ace con auda de un multímetro, a que es m&s preciso la medición al multímetro que trae la propia fuente, apro0imadamente este valor se encuentra a 9G de la capacidad que entrega la fuente. )uego de configurar el Modulo de capacitancia, se procede a reali!ar el cableado de este circuito como se muestra.
(or Hltimo se toman las correspondientes medidas de volta*e, corriente del vatímetro. )a fuente se pone a 9G 69v3, se apaga se desconecta de su suministro eléctrico
RESU)'$ )os valores obtenidos en dic%as mediciones de este circuito capacitivo son2 #apacidad @olta*e /ntensidad (otencia real F.85f D89 @ 8.C ' IJ #omo se observa en la tabla la potencia que nos arro*o el vatímetro es de IK, pero en teoría la potencia debió de ser 9 J, esto es debido que el capacitor no es ideal.
#alculo del valor de +# la capacitancia correspondiente en microfarads. $etermine la potencia aparente reactiva. (ara la reactancia capacitiva se obtiene aplicando la formula correspondiente. 1
+#4
1
2 π fC
4
2∗3.1416 ∗60 hz∗46.2 μ f
4 IL.DI8
ambién se puede calcular esto reactancia capacitiva al poner atención en el Modulo de #apacitancia, a que esta también nos arro*a el valor de la reactancia capacitiva de cada uno de los capacitores, con la formula de resistencia en paralelo podemos llegar al mismo valor. 1
Xc 4 1
Xc 4
1 300
+
1 600
+
1 1200
1
300
49.9DLI
+c4
1
600
1
7 400
1 +
0.0175
+
1200
1 +
300
1 +
600
=¿ IL.D8B
1 +
1200
#alculo de la capacitancia. En los capacitores en paralelo, la capacitancia resultante es la suma de los capacitores. #t4 B.B5f .5f 8.85fB.B5f .5f 8.85fB.B5f .5f 8.85f4 F.8 uf #alculo de la potencia aparente ( '4 @O/4
[email protected]'4 8LF @' #alculo de la potencia reactiva 2
2
(R4 +cO I =¿ IL.DO
2.3
4 C9C.F> var
(ruebas de conocimiento D. El capacitor que aparece en el circuito de la figura DL,8 se carga durante los primero >9? de rotación angular. 8. ' continuación, este mismo capacitor se descarga durante los siguientes >9? C. Un capacitor toma una corriente de C' cuando se conecta a una fuente de F9=!, F99@. calcule a3 )a potencia aparente. ( '4@O/4 F99OC4 DB99 @' b3 )a potencia reactiva. (R4 +cO I 4 899O 3 4 DB99 @' c3 )a potencia real (or lo que dice el marco teórico la potencia real es 9J d3 )a reactancia del capacitor 2
V +c4 I 4
2
600 300
4899
e3 El valor del capacitor 1
#4
2 π fXc
=
1 2 π ∗60 Hz∗200 Ω
4 DC.8F8>5f
. En un sistema de F9=!, inclue un capacitor con una reactancia de D99 o%ms a3 P#u&l es su reactancia a D89=!Q 1
+#4
2 π fC
1 4
2∗3.1416 ∗120 hz∗26.53 μ f
b3 P#u&l es su reactancia a C9=!Q
4 I9
1
+#4
∗
2 3.1416
∗30 hz∗26.53 μ f
4 899.
c3 Pué regla e0presa la relación que %a entre la reactancia capacitiva la frecuenciaQ d3 P#u&l seria el valor de la capacitancia a F9=!Q 1 1 = #4 2 π fXc 2 π ∗60 Hz∗100 Ω 4 8F.IC5f e3 Pué valor de capacitancia se deber& tener a D89=!Q 1 1 = #4 2 π fXc 2 π ∗120 Hz∗100 Ω 4 DC.8F5f f3 P#u&l seria la reactancia en el caso de c
