Universidad Del Norte. Bossio, Varela. Potencia en AC

Objetivos Comprobar de manera experimental los conceptos

teóricos relacionados con la determinación de potencia en circuitos de corriente alterna.

Identificar posibles fuentes de error en la medición de tensión, corriente y potencia en elementos pasivos.

Adquirir destreza en el manejo de los módulos de laboratorio.

Adquirir destreza en el manejo de elementos de medición de variables eléctricas.

Parte No. 1. Consumo de potencia de un circuito en AC

Montaje y resultados

Para esta parte de la práctica se utilizaron varios circuitos puramente resistivos, reactivos y combinaciones de estos para analizar el tipo de potencia consumida por cada uno y su respectivo factor.

CIRCUITO RESISTIVO

La

siguiente tabla contiene los resultados teóricos y experimentales, así mismo está incluido el porcentaje de error.

Simulación

El comportamiento de la gráfica es el adecuado ya que la tensión es proporcional a la corriente según la ley de ohm, si el voltaje aumenta por consecuencia la corriente también deberá aumentar.

Potencia en ACBossio Cristian. cod. 200054972Varela Pablo. cod. 200056115

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Y la potencia es proporcional al voltaje al cuadrado por ende es normal observar una especie de parábola en la gráfica.

CIRCUITO CAPACITIVO

Se realizó el mismo montaje pero con un capacitor.La siguiente tabla muestra los datos obtenidos experimentalmente.

Simulación

El comportamiento de la gráfica es el mismo que el anterior, la tensión es proporcional a la corriente según la ley de ohm.

También se cumple que la potencia es proporcional al voltaje al cuadrado, por ende, también es normal observar una especie de parábola en la gráfica

CIRCUITO INDUCTIVO.

En este circuito se implementó el mismo procedimiento de los circuitos anteriores, midiendo las potencias que consume este circuito resistivo.La siguiente tabla muestra los resultados obtenidos.

Simulación

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Al igual que en los casos anteriores es obvio observar que el comportamiento de la gráfica es el mismo que el anterior, la tensión es proporcional a la corriente según la ley de ohm.

En la gráfica de potencia vs tensiónLa potencia es proporcional al voltaje al cuadrado, por ende, también es normal observar una especie de parábola en la grafica

CIRCUITO RC

Para el siguiente circuito se conectó una resistencia y capacitor en paralelo, para analizar comportamiento del circuito con estos dos elementos.

La tabla muestra el cambio de potencia en comparación con los circuitos de cada elemento individualmente.

CIRCUITO RL

Ahora en el siguiente circuito se cambió el capacitor del circuito anterior por un inductor y ver el cambio con respecto al otro elemento.

CIRCUITO RLC

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En este circuito se implementaron los tres elementos y la siguiente tabla muestra los datos obtenidos.

Preguntas finales 11. . ¿Qué tipo de potencia consumen las cargas de los

circuitos de las figuras I, II y III?

El circuito de la figura I al ser un circuito puramente resistivo, este tipo de circuitos consume potencia activa.Los circuitos de la figura II y III son circuitos capacitivos e inductivos respectivamente, estos tipos de circuitos su potencia activa o promedio es igual a cero, y consumen sólo potencia reactiva. 2. ¿Qué diferencia existe entre la potencia consumida

por un capacitor y un inductor?Los capacitores producen potencia reactiva y los inductores consumen este tipo de potencia.

3. Qué factor de potencia tienen las cargas de los circuitos de las figuras I, II y III?El factor de potencia de un circuito resistivo es igual a 1.El circuito capacitivo su factor de potencia es en atrasoY en el inductivo es en adelanto.

4. ¿La resistencia, el capacitor y el inductor cumplen con la ley de Ohm?

Al aplicar una corriente alterna a un circuito en el que existe resistencia pero no hay inductancia, el voltaje y la corriente a través de la resistencia alcanzan sus valores máximos y al mismo tiempo sus valores cero. En este caso, el voltaje y la corriente están en fase, es decir, no hay retraso entre ellas, por este motivo la Ley de Ohm se aplica de la misma manera que si se tratara de un circuito de corriente directa. cuando la capacitancia y la inductancia no tienen un valor pequeño producen diferencias de fase o retardos entre la corriente y el voltaje, por ello la Ley de Ohm ya no podrá aplicarse en su forma original.Cuando se tiene un circuito puramente inductivo o capacitivo se puede sustituir en la Ley de Ohm,

XL o Xc, por R ;

5. En el circuito resistivo-capacitivo, Cuál es el factor de potencia? ¿Cuál es el ángulo de desfase entre la tensión y la corriente de la carga? ¿la corriente se encuentra en adelanto, atraso o en fase con respecto a la tensión? ¿Los valores de corrientes y potencias medidos son consistentes con los valores calculados? (Use los porcentajes de error para sustentar su respuesta).El factor de potencia obtenido por el vatímetro fue de 0.13El ángulo de desfase es -82.8, La corriente en este circuito adelanta a la tensión, y corresponde con la teoría que en un circuito capacitivo la corriente adelanta a la tensión.Los valores obtenidos experimentalmente son parecidos a los calculados , los errores arrojados son porque los módulos utilizados contienen pequeñas resistencias internas, no son inductores o capacitores ideales.Porcentaje de error 16.6%

6. En el circuito resistivo-inductivo, Cuál es el factor de potencia? ¿Cuál es el ángulo de desfase entre la tensión y la corriente de la carga? ¿la corriente se encuentra en adelanto, atraso o en fase con respecto a la tensión? ¿Los valores de corrientes y potencias medidos son consistentes con los valores calculados? (Use los porcentajes de error para sustentar su respuesta)El factor de potencia medido fue de 0.7El ángulo de desfase es 48 grados.La corriente en este caso se encuentra en atraso con respecto a la tensión y corresponde como es a un circuito inductivo.

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Los valores arrojados son consistentes con los obtenidos teóricamente, como lo expuesto en la pregunta anterior, los errores dados son porque no son capacitores ni inductores ideales con resistencia cero. Porcentaje de error 4.3%

7. En el circuito RLC, Cuál es el factor de potencia? ¿Cuál es el ángulo de desfase entre la tensión y la corriente de la carga? ¿la corriente se encuentra en adelanto, atraso o en fase con respecto a la tensión? ¿Los valores de corrientes y potencias medidos son consistentes con los valores calculados? (Use los porcentajes de error para sustentar su respuesta).El factor de potencia medido fue de 0.1El ángulo de desfase es igual a -81.63.En este caso la corriente adelanta a la tensión. Esto me indica que el capacitor entrega más potencia reactiva de lo que consume el inductor.Los valores obtenidos son parecidos aunque con errores no tan pequeños, esto puede ser debido a que los elementos utilizados no son idealesPorcentaje de error 8%

Parte No 2. Corrección del factor de potencia

En esta parte de la práctica se utilizó la conexión de un capacitor a un circuito con un inductor para mejorar el factor de potencia arrojado.La siguiente tabla arroja los datos obtenidos al conectar un capacitor en serie al circuito para elevar el factor de potencia.

Finalmente conectamos un capacitor en paralelo para mejorar el factor de potencia sin alterar la tensión en el elemento.La tabla ilustra los resultados obtenidos.

Preguntas finales 2.

1. Logró mejorar el factor de potencia conectando un elemento en serie? ¿Qué elemento conectó? ¿Por qué decidió utilizar tal elemento?Sí se logró mejorar el factor de potencia, al conectar un capacitor que suministrara la potencia reactiva que el inductor consumía, pero la capacitancia necesaria es mayor en comparación al conectar uno en paralelo. Se escogió este capacitor para que corrigiera el factor de potencia a un valor mayor a 0.9.

2. Compare los valores de corriente, tensiones y potencias antes y después de conectar el elemento. ¿Qué observa?En este caso los valores cambian porque al conectar el capacitor en paralelo altera la tensión en el inductor y por tanto cambia la corriente y potencia

3. Logró mejorar el factor de potencia conectando un elemento en paralelo? ¿Qué elemento conectó? ¿Por qué decidió utilizar tal elemento?Sí se logró mejorar el factor de potencia, conectando un capacitor en paralelo con el mismo inductor de la pregunta anterior, pero en este caso para que el factor de potencia excediera el valor de 0.9 la capacitancia necesaria para corregirla es menor.

4. Compare los valores de corriente, tensiones y potencias antes y después de conectar el elemento. ¿Qué observa?Los valores obtenidos son muy parecidos, al conectar el capacitor en paralelo la tensión se mantiene igual, cambia un poco la corriente pero mejora el factor de potencia

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Fotos de montajes, equipos utilizados y prueba de trabajo en el laboratorio.

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CONCLUSIÓN

Se pueden notar que la potencia consumida por una carga resistiva es puramente activa y el factor de potencia se mantiene en 1.

En los inductores y capacitores la potencia activa consumida es cero, pero consumen potencia reactiva y el factor de potencia cambia dependiendo el valor de los mismos.

En circuitos RL, RC y RLC la presencia de cargas reactivas cambia considerablemente el factor de potencia del circuito y aparece una nueva variable en el sistema como lo es la potencia compleja, suma de la potencia activa y reactiva de los elementos.

Finalmente para corregir el factor de potencia en un circuito con alto consumo de reactivos es más eficiente conectar un elemento como un capacitor para que este suministre los reactivos que el inductor este consumiendo y de esta manera mejorar el factor de potencia del circuito, cabe destacar que la mejor manera de conectarlo es en paralelo al inductor, para no alterar la tensión y que el valor de la capacitancia necesaria para corregir el factor de potencia sea baja.

REFERENCIAS

[1] https://es.scribd.com/doc/64035013/voltimetro- ANALOGO

[2] http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/ gispud/RAIZDC/Laboratorio/manuales/Manuales%20de%20Maquinas/torrecilla%20para%20medidas%20y%20maquinas%20electricas%20DL1013M3%20DE%20LORENZO/DL%201013M3%20SPA%20Colombia%208%20SVE.pdf

[3] http://www.pce-iberica.es/instrumentos-de-medida/ metros/vatimetros-digitales.htm

[4] http://www.profesormolina.com.ar/electromec/ concep_fundamen.htm

[5] https://es.scribd.com/doc/51489205/MEDIDAS- ELECTRICAS

[6] http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/ powerac.html#c1

[7] http://www.unicrom.com/tut_calFPconVectCorr.asp

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