Laboratorio de Circuitos Elctricos II; Experiencia #2: Potencia
alterna monofsica y correccin del factor de potencia
Laboratorio de Circuitos Elctricos II; Experiencia #2: Potencia
alterna monofsica y correccin del factor de potencia
Laboratorio de Circuitos Elctricos II; Experiencia #2: Potencia
alterna monofsica y correccin del factor de potencia
NDICE
Objetivos______________________________________________(2)Equipos y
materiales ______________________________________(2)Fundamento
Terico_______________________________________ (4)Simulaciones
_____________________________________________ (8)Clculos
tericos________________________________________ (12)Cuadros
Comparativos ____________________________________ (21)Observaciones
___________________________________________ (22)Conclusiones
____________________________________________ (23)
Objetivos Medir y determinar la potencia activa monofsica con un
vatmetro. Determinar la potencia aparente y reactiva de una carga
inductiva. Medir y verificar las relaciones de corriente antes y
despus de corregir el factor de potencia. Mejorar el factor de
potencia de una carga inductiva.
Equipos y Materiales 01 Multmetro
Juego de cables para tablero electrnico DeLorenzo.
Fuente de tensin alterna monofsica
Vatmetro monofsico.
Pinza amperimtrica.
Mdulo de condensadores.
Mdulo de resistores.
Mdulo de Inductancias.
Fundamento Terico
POTENCIA ALTERNA Y CORRECCIN DE FACTOR DE POTENCIA
POTENCIA INSTANTNEALa potencia instantnea que se suministra a
cualquier dispositivo (Carga) est dada por el producto de la tensin
instantnea a travs del dispositivo y la corriente instantnea que
circula por l. Medidos en watts (W).
Para una resistencia:
Para una bobina:
Para un capacitor:
Considerando el caso general de la potencia instantnea absorbida
por una combinacin arbitraria de elementos de circuitos bajo
excitacin senoidal. Se tiene:: Amplitudes (valores pico): ngulo de
fase de tensin: ngulo de fase de corriente
La potencia instantnea absorbida por el circuito es:
POTENCIA ACTIVA (P)Es la potencia que transforma la energa
elctrica en trabajo en diferentes formas tales como mecnica,
trmica, lumnica, etc. Por lo tanto, sta potencia es la consumida
por los circuitos.
POTENCIA REACTIVA (Q)sta es la potencia asociada a circuitos
puramente inductivos o capacitivos.Esta potencia tiene un valor
medio nulo, por lo tanto no produce trabajo til, por lo que se dice
que es una potencia devastada (no produce watts activos) y se mide
en watts reactivos (VAR).La potencia reactiva sirve para magnetizar
los materiales, por lo tanto no puede ser relacionada con la
conversin de energa en trabajo.
POTENCIA APARENTE (S)La potencia aparente (S) se define como el
producto del valor eficaz de la onda de tensin y el valor eficaz de
la onda de corriente. Su unidad es el voltio-amperio (VA).
FACTOR DE POTENCIAEl ngulo define el desfasaje entre la tensin y
la corriente, siendo en atraso para un circuito hmico inductivo o
en adelanto para un circuito hmico capacitivo.El coseno de dicho
ngulo se denomina Factor de potencia. El mismo define la relacin
que existe entre la potencia activa y reactiva.
Simulaciones Sin condensador:
Con un condensador:
Con dos condensadores:
Con tres condensadores:
Clculos tericos (Primera tabla)Circuito
Datos:
RLC
10050mH4F18.85/_90663.15/_-90103.50/_1.85
10050mH12F18.85/_90221.05/_-9099.72/_-15.65
10050mH16F18.85/_9097.74/_-9076.79/_-42.14
Hallando la impedancia total equivalente del circuito (con 3
condensadores):Sabemos que:
Entonces, hallando :
Ahora, hallando , para luego :
Entonces la impedancia equivalente sera:
Hallando A1:
Hallando A2:
Hallando A3:
Hallando la impedancia total equivalente del circuito (con 2
condensadores):Sabemos que:
Entonces, hallando :
Ahora, luego :
Entonces la impedancia equivalente sera:
Hallando A1:
Hallando A2:
Hallando A3:
Hallando la impedancia total equivalente del circuito (con 1
condensador):Sabemos que:
Entonces, hallando :
Ahora, luego :
Entonces la impedancia equivalente sera:
Hallando A1:
Hallando A2:
Hallando A3:
Hallando la impedancia total equivalente del circuito (sin
condensador):Sabemos que:
Entonces, :
Hallando A1:
Hallando A2:
Hallando A3:
Potencias:Potencia Activa (P) -> tomada de la simulacin.
Potencia aparente (S): Sin condensador: Con 1 condensador: Con 2
condensadores: Con 3 condensadores: Cos: Sin condensador: Con 1
condensador: Con 2 condensadores: Con 3 condensadores: Entonces
ser: Sin condensador: Con 1 condensador: Con 2 condensadores: Con 3
condensadores: Potencia reactiva (Q): Sin condensador: Con 1
condensador: Con 2 condensadores: Con 3 condensadores:
Tringulo de Potencias: Sin condensador: S=19.8 VA
Q=5.54 VAR
P=19 W
Con 1 condensador:S=19.35 VA
Q=3.85 VAR
P=19 W
Con 2 condensadores: S=20.25 VA
Q=6.91 VAR
P=19 W
Con 3 condensadores:
S=26.1 VA
Q=17.84 VAR
P=19 W
Clculos tericos (Segunda tabla)Mediante las frmulas:
Completar el cuadro:Potencia Activa(kW)Factor
potenciainicialFactor potenciacorregidoPotencia reactivarequerida
(kVAR)
5000.50.95701.73 kVAR
4000.70.95276.60 kVAR
3000.80.95126.42 kVAR
2000.90.9531.14 kVAR
Con 500 kW:Hallando :60
Hallando Q :
Con 400 kW:Hallando :45.57
Hallando Q :
Con 300 kW:Hallando :36.87
Hallando Q :
Con 200 kW:Hallando :25.84
Hallando Q :
Cuadros comparativos
Valores TericosCAPACITORESVALORES MEDIDOSVALORES CALCULADOS
Posc.Interr.ValorNominal(F)U(V) (A) (A)
(A)P(W)S(VA)Q(VAR)cosC(F)
Sin C-450.440.4401919.85.540.9616.260
4450.430.440.071919.353.850.9811.484
+ (4+8) 450.450.440.201920.256.910.9419.9512
+ + (4+8+16) 450.580.440.471926.117.840.7343.1128
Valores ExperimentalesCAPACITORESVALORES MEDIDOSVALORES
CALCULADOS
Posc.Interr.ValorNominal(F)U(V) (A) (A)
(A)P(W)S(VA)Q(VAR)cosC(F)
Sin C-45.80.410.4001618.79.860.8531.70
445.90.420.410.051419.213.360.7243.94
+ (4+8) 460.440.410.181420.214.640.6946.3612
+ + (4+8+16) 46.10.530.390.491724.417.440.7045.5728
OBSERVACIONES Y SUGERENCIAS
Conforme el valor del capacitor aumentaba, el valor que
circulaba por la fuente se haca cada vez ms pequeo.
El valor que midi el ampermetro 2 (A2) era aproximadamente el
mismo, sin importar que el valor del capacitor variara.
La lectura que realizaba el vatmetro era aproximadamente el
mismo, sin importar que el valor del capacitor variara.
Mientras que el valor del capacitor creca, el factor de potencia
de la carga combinada era cada vez ms cercano a 1, lo que indica
que la potencia reactiva se hace cada vez menor.
Si se dispone del vatmetro analgico, es mejor realizar
detenidamente el proceso para hallar la escala de trabajo, pues si
fallamos en la lectura del instrumento tendremos un alto porcentaje
de error.
Cuando conectamos 2 y 3 condensadores se observ que el factor de
potencia disminua, esto pasa porque la inductancia que manejamos es
muy pequea, para que esto no pase se sugiere usar una inductancia
mayor.
CONCLUSIONES
Si se tiene un circuito para el cual la reactancia que predomina
es la inductiva, y adems se quiere mejorar el factor de potencia de
ese circuito tendremos que colocar un condensador en paralelo. Este
condensador debe de ser de un valor alto para tener una mejora
significativa en el factor de potencia.
Durante todo el experimento, la potencia activa permaneci
constante; esto ocurra sin importar el valor del condensador que se
conectaba en paralelo,
Mientras se iba aumentando el valor del condensador, la
corriente que circulaba por la fuente de voltaje era cada vez ms
pequea; sin embargo la corriente que circulaba por la carga era
constante durante el experimento.
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