laboratorio de mediciones de sistemas monofásicos

UNIVERSIDAD DE TARAPACAESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERIAELECTRICA ELECTRONICA

Laboratorio de Anlisis de Circuitos IIExperiencia N2: Mediciones en Sistemas Monofsicos

Integrantes: Mauricio Guacte F. Milko Fuenzalida R. Alejandro Gonzlez V. Felipe Agurto Profesor : Roberto Canque.Curso : Taller y Lab. de Anlisis de Circuitos II.Fecha : 25-05-15.

ContenidoIntroduccin3Objetivos4Materiales a utilizar:5Desarrollo7I. Mediciones con Carga Resistiva:7II. Mediciones con carga Resistiva-Inductiva:9Mediciones tericas v/s Mediciones experimentales:10Desarrollo de preguntas:12Conclusiones:13(Mauricio Guacte)13(Milko Fuenzalida)14(Alejandro Gonzlez)14(Felipe Agurto)15Bibliografa:16

Introduccin

La experiencia de laboratorio consista en tomar medidas de inters respecto a una corriente determinada que flua a partir de la conexin elctrica la cual es de 220[V] y 50[Hz], que pasaba por un autotransformador (Variac), el cual nos permita ajustar el voltaje a utilizar segn el caso.El primer caso consista en el voltaje regulado por el autotransformador (50 [Vrms]) y un restato (resistencia regulable), en la cual se haca variar la corriente para tomar medidas de inters y visualizar la corriente respecto al voltaje en rgimen.El segundo caso era con la misma variacin de voltaje (50 [Vrms]) y determinadas medidas de corriente, la diferencia es que ahora se tena un restato y una bobina en serie, de los cuales se tomaba la visualizacin del voltaje y la corriente adems del clculo de la potencia.Todo este proceso ser tratado en el desarrollo con sus especificaciones y datos correspondientes.

Objetivos

Reconocer las caractersticas generales de los sistemas de C.A. monofsicos. Aprender el conexionado y la utilizacin de los instrumentos de medicin para sistemas de C.A. Realizar mediciones numricas y grficas de la operacin del sistema de C.A. propuesto para la carga resistiva y resistiva-inductiva.

Materiales a utilizar:

NombreCaractersticaFigura

Voltmetroanalgico[V]El voltmetro es el instrumento encargado de medir la diferencia de potencial elctrico o tensin elctrica entre dos puntos, su unidad de medida en el SII es el Volt, simbolizado con la letra V.

Wattmetro[W]

Medidor de potencia activa.El wattmetro o vatmetro es uninstrumento para medir la potenciapromedio consumida por una carga en un circuito.

Cosenofmetro[cos ]

Es un aparato para medir el factor depotencia (cos ), tiene en su interior una bobina de tensin y una de corriente dispuestas de tal forma que si no existe desfasaje, la aguja est en cero (al centro de la escala) lo que mide el cosenofmetro es el desfase que se produce entre la corriente y la tensin producto de cargas inductivas o capacitivas.

Ampermetro/Voltmetro anlogo[V-A]

Instrumento que mide tanto corriente como voltaje, este caso lo usaremos como ampermetro.

Autotransformadormonofsico

Es un transformador con varios devanados reductores conectados a un conmutador rotativo, con el fin de reducir el voltaje AC desde el devanado primario, esa cualidad lo convierte en una fuente variable de AC.

Bobina

Componente pasivo de un circuitoelctrico que, debido al fenmeno de laautoinduccin, almacena energa enforma de campo magntico.

Restato

Un restato es un resistor de resistencia variable, es por tanto un tipo constructivo concreto de potencimetro, que recibe comnmente este nombre en vez del potencimetro, al tratarse de un dispositivo capaz de soportar tensiones y corrientes muchsimo mayores, y de disipar potencias muy grandes.

Analizador de redesmonofsicos

Analizador de redes porttil, para redeselctricas trifsicas y monofsicas conmedida simultnea de corriente defugas. Gracias a la pantalla se puede aprecia una grfica de armnicos, fasores y formas de onda, es posible analizar el estado de la instalacin con solo conectarlo. Medida de los principales parmetros Elctricos.

Pinzasvatimtrica

Esta pinza vatimtrica mide corrientecontinua y alterna y cuenta con lasfunciones bsicas de tensin continua yalterna, resistencia, frecuencia, trnsito y diodos.

Conectores varios

Cableado utilizado para las interconexiones entre instrumentosmediante bornes.

En la siguiente tabla se anotar el nmero de inventario de cadainstrumento utilizado en el taller.

InstrumentoNmero de inventario

Wattmetro35

Medidor de factor de potencia35

Ampermetro/Voltmetro anlogo21

Voltmetro Anlogo39

Autotransformador monofsico-

Restato-

DesarrolloI. Mediciones con Carga Resistiva:Se conecta el autotransformador monofsico a una fuente de tensin de 220 [Vrms] y 50 [Hz] en la que se regula su salida a 50 [Vrms], se conecta a ella un restato en serie de 170 [] y 1 [A] a partir del cual se realizan las siguientes mediciones:

Corriente [A]Voltaje [V]Potencia [W]Factor de PotenciaDesfase []Resistencia []

150.648.91050

0,850.841.41060

0,650.429.91080

0,450.92210110

0,350.614.910140

Grfico de tensin y corriente de 0,3.

A partir de este grfico se establece que la carga al ser netamente resistiva, el voltaje y la corriente se encuentran en fase, es decir, que entre ellas el = 0.

II. Mediciones con carga Resistiva-Inductiva:

Se conecta el autotransformador monofsico a una fuente de tensin de 220 [Vrms] y 50 [Hz] en la que se regula su salida a 50 [Vrms], se conecta a ella un restato en serie de 170 [] y 1 [A] adems de conectar en serie a una inductancia, a partir del cual se realizan las siguientes mediciones:

Corriente [A]Voltaje [V]Potencia [W]Factor de Potencia []

0.9107.692.710

1.7108.8175.219

1.4109.3142.215

1.1109.1116.212

Foto del grfico que presente el mayor desfase.

A partir de la grfica y de la naturaleza de la carga presente, se establece que existe un desfase entre el voltaje y la corriente (el cual es de = 19), en el que se aprecia que la corriente est retrasada respecto al voltaje, esto debido a que la inductancia no permite los cambios bruscos de corriente en el circuito.

Mediciones tericas v/s Mediciones experimentales:

Tabla de mediciones Prcticas del circuito resistivo puroCorriente [A]Voltaje [V]Potencia [W]Factor de PotenciaDesfase []Resistencia []

150.648.91050

0,850.841.41060

0,650.429.91080

0,450.92210110

0,350.614.910140

Tabla de mediciones Tericas del circuito resistivo puroCorriente[A]Voltaje[V]Potencia[W]Factor de PotenciaDesfase[]Resistencia[]

150501050

0,850401062,5

0,650301083,3

0,4502010125

0,3501510166,7

Comparando ambas tablas, terica y prctica recurrimos a otra tabla para visualizar el porcentaje de error en la toma de medida de las potencias y valores de resistencia ocupados comparndolos con los valores tericos correspondientes.

Datos medidosDatos tericosPorcentaje de error

Potencia[W]Resistencia[]Potencia[W] Resistencia[]PotenciaResistencia

48,95050502,24%0%

41,4604062,53,38%4,16%

29,9803083,30,33%4,12%

22110201259,09%13,63%

14,914015166,70,67%19,07%

Se puede concluir de la tabla anterior que el porcentaje de error que obtuvimos de las potencias es mnimo, eso quiere decir que nos acercamos mucho a los valores estimados. En cuanto a los valores de resistencia, factores como el que tomaba la medicin y tambin la fabricacin, influyeron en el porcentaje de error y adems en los valores estimados.

Tabla de mediciones Prcticas del circuito con carga Resistiva-InductivaCorriente [A]Voltaje [V]Potencia [W]Factor de Potencia []

0.9107.692.710

1.7108.8175.219

1.4109.3142.215

1.1109.1116.212

Tabla de mediciones Tericas del circuito con carga Resistiva-InductivaCorriente[A]Voltaje[V]Potencia[W]Factor de Potencia[]

0,91109910

1,711018719

1,411015415

1,111012112

Procedemos a presentar una tabla con los porcentajes de error de voltajes y potencias respectivamente.

Datos medidosDatos tericosPorcentajes de error

Voltaje[V]Potencia[W]Voltaje[V]Potencia[W]VoltajePotencia

107,692,7110992,23%6,79%

108,8175,21101871,10%6,73%

109,3142,21101540,64%8,29%

109,1116,21101210,82%4,13%

Como pudimos ver en el anlisis de las tablas anteriores en el caso del circuito resistivo puro, en estas tablas de circuito resistivo-inductivo el porcentaje de error de los voltajes se debe netamente a quien toma la medicin, y en el porcentaje de error en las potencias es leve hasta llegar a una tolerancia de 8% lo cual nos arroj que obtuvimos resultados cercanos a los estimados.

Desarrollo de preguntas:a. Qu sucede si en la carga predomina la resistencia por sobre la inductancia?

Respuesta: Cuando la resistencia predomina por sobre la inductancia la potencia activa es mayor a la potencia reactiva, si el circuito fuese resistivo puro el factor de potencia sera ideal, es decir podemos decir que si la corriente disminuye y el voltaje se mantiene constante, la potencia activa aumenta.

b. Qu sucede si en la carga predomina la inductancia por sobre la resistencia?

Respuesta: Si la inductancia predomina por sobre la resistencia en la carga la potencia reactiva ser mayor a la potencia activa, el factor de potencia sera muy bajo tendiendo a cero.

c. Cmo afecta en un circuito el aumento de la carga a los parmetros de corriente, tensin y potencia?

Respuesta: Los parmetros se ven afectados segn la naturaleza de la carga, en un circuito resistivo puro al aumentar la carga la corriente se ve disminuida el voltaje se mantiene constante y la potencia activa aumenta; en un circuito con carga resistiva inductiva al aumentar la inductancia la corriente se ve disminuida el voltaje se mantiene constante y la potencia reactiva aumenta.

d. Cmo podra mejorarse el factor de potencia en un circuito R-L segn lo observado? Qu consecuencia traera para la corriente y la potencia del circuito?

Respuesta: Para que el factor de potencia sea mximo, debe ser aproximadamente 0 (resistivo puro), para lograr esto se conectan condensadores en paralelo a la carga. Va a aumentar la corriente que entrega la fuente, pero la corriente de la carga (RL) se mantendra igual y la potencia reactiva disminuira.

Conclusiones:

(Mauricio Guacte)En esta experiencia de laboratorio se pudo analizar los comportamientos de la corriente y la resistencia en circuitos de carga resistiva (en la cual la corriente no presenta desfase respecto al voltaje) como carga resistiva-inductiva (en la cual la corriente presenta un retraso respecto al voltaje, por accin de la inductancia). Otro punto a destacar es las nuevas consideraciones y medidas de seguridad al momento de trabajar debido a que en este laboratorio se utilizaban medidas mayores a las utilizadas en otras experiencias, al estar sometido el circuito a la alimentacin domiciliaria (posteriormente regulada por el autotransformador monofsico) , las cuales resultaban peligrosas al no ser tomadas en cuenta.Se utiliz el restato el cual es una resistencia variable que posee un mximo (en este caso 170 []) y corriente mxima que soportaba (1 [A]) el cual nos permita una flexibilidad al momento de tomar mediciones, otro instrumento tambin utilizado fue la inductancia la cual no permita los cambios bruscos de corriente al estar conectada al circuito, la cual aportaba una impedancia reactiva, la que poda ser aumentada al incluirle un ncleo de hierro en sus interior.

(Milko Fuenzalida)En el taller trabajamos con un circuito resistivo puro y uno resistivos-inductivos (R-L serie) implementados en un sistema de alimentacin monofsico de corriente alterna, amplitud variable y frecuencia fija. Tambin fuimos capaces de medir los parmetros elctricos de inters como la corriente, potencia, factor de potencia; e instrumentos de medicin analgicos. Este sistema monofsico es de mucha importancia ya que este sistema tiene directa relacin con la regulacin de potencia de un circuito. Tambin podemos mencionar que a veces lo terico no se puede comprobar con lo prctico, esto se puede deber a varios aspectos, uno de ellos las malas mediciones, lo que a la vez se puede deber al mal estado de instrumentos para medir; tambin se podra deber a una falta de informacin de factores importantes al momento de medir e incluso el no saber la conexin de los instrumentos para medir.

(Alejandro Gonzlez)En el laboratorio anterior se implementaron circuitos pura mente resistivos y circuitos resistivos-inductivos alimentados por fuentes alternas con tal de no solo repasar los contenidos vistos en clases de factor de potencia desfase de la ondas de corriente y voltaje pero adems el uso de nuevo equipo de medicin en un nivel ya ms profesional.La adquisicin de una nueva conciencia de seguridad al trabajar con valores mucho ms grandes de los acostumbrados con tal de preservar la seguridad de los presentes.

(Felipe Agurto)En este laboratorio pudimos observar el comportamiento en un restato alimentado gracias a un autotransformador que nos permite variar la salida de voltaje a la que nosotros queramos para obtener los resultados que se nos piden. Para ello, los parmetros que se propuso medir como potencia, valores de resistencia (gracias a la caracterstica variable del restato), corriente, en el caso del circuito resistivo-inductivo se incluyen los parmetros de factor de potencia y desfase, esto debido a que la presencia del inductor nos produce un desfase con respecto al grafico de la corriente que circula por ella y el voltaje que se le aplica.Aprendimos a utilizar los instrumentos para ello, como el wattmetro, voltimetro analgico, ampermetro analgico, como tambin en analizador de redes monofsico el cual nos ayud bastante ya que arrojaba mediciones ms precisas comparadas con los resultados obtenidos en los instrumentos analgicos por medio del ojo humano. Esto ltimo se logr observar en el anlisis de los valores tericos v/s los valores medidos, el porcentaje de error en unas partes era leve mientras que en otras ya era un porcentaje mayor, debido ya sea a la toma errnea de datos por parte de quien media, como tambin la fabricacin del instrumentos como el restato, que no es exacta en muchos casos, no logra el esperado valor de 170 [].

Bibliografa:

http://es.wikipedia.org/wiki/Inductor

http://www.circutor.es/docs/Ca_m8_01.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica#Potencia_aparente

http://www.frba.utn.edu.ar/html/Electrica/archivos/Apuntes_EyM/Capitulo_2_Potencia_en_sistemas_monofasicos.pdf Gua taller de anlisis de circuitos II experiencia 3: mediciones en sistemas trifsicos

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