Lab2 Final

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:


Ahora, luego :


Hallando A1:

Hallando A2:

Hallando A3:

Hallando la impedancia total equivalente del circuito (con 1 condensador):Sabemos que:


Ahora, luego :


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 :


Hallando Q :


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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