UNIVERSIDAD  TÉCNICA  FEDERICO  SANTA  MARÍA    

       

         

Laboratorio  1  de  Electrotecnia  Básica    Sistema  Monofásico  

     

                   

   

           

     

Viernes  14  de  Septiembre  de  2012,  Valparaíso  

Profesor:   Pedro  López    

Paralelo:   1    

Alumno:   Nicolás  Carreño  2711077-­‐0    

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 I.-­‐  Desarrollo.      I.I.-­‐  Instrumentos  Utilizados.      

En  la  experiencia  se  utilizaron  los  siguientes  instrumentos.      

• Fuente   de   Corriente   Alterna:   Esta   fuente   permite   regular   la   tensión  transmitida  al  circuito.  En  está  experiencia  el  voltaje  emitido   fue  de  220.1  [V].  

 • Analizador   de   Redes:   Instrumento   moderno   que   permitió   medir   tanto   la  

tensión  como  la  corriente  y  la  potencia  consumida  en  el  circuito.      

• Amperímetro:    Instrumento  análogo  utilizado  para  medir  la  corriente  en  el  circuito.    

 • Voltímetro:     Instrumento   análogo   utilizado   para   medir   el   voltaje   en   el  

circuito.      

• Impedancia:  Compuesto  por  una  resistencia  y  un  capacitor.      I.II.-­‐  Tabla  de  Mediciones.      

Los  datos  medidos  en  la  experiencia  son:    

Tensión   220.1  [V]  Corriente   4.1  [A]  Potencia  activa   844  [W]  

 I.III.-­‐  Solución.    I.III.I.-­‐   Determine   la   Potencia   Activa,   Reactiva   y   Aparente   de   la   Carga   RC  paralelo.  Además,  calcule  el  factor  de  potencia  asociado.    Potencia  Activa  (P):   𝑃   844  [W]  

 Potencia  Aparente  (S):   𝑆 =   𝑉 ∗ 𝐼   902.41  [VA]  

 Potencia  Reactiva  (Q):   𝑄 = 𝑆! − 𝑃!   319.39  [Var]  

 Factor  de  Potencia  (fp):  

𝑓𝑝 =𝑃𝑆  

0.93527  cap  

         

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I.III.II.-­‐  Determine  el  valor  de  la  impedancia  capacitiva  de  la  carga  (magnitud  y  ángulo).  Además,  determine  el  valor  de  la  resistencia  R  y  la  Capacitancia  C  que  componen  la  carga.    Resistencia  (R):  

𝑃 =𝑉!

𝑅 → 𝑅 =𝑉!

𝑃  57.3981  [Ohm]  

 Impedancia   Capacitiva  (Xc):   𝑋! =

𝑉!

𝑄  151.67  [Ohm]  

Capacitancia  (C):     𝑋! =

1𝜔 ∗ 𝐶 → 𝐶 =

𝑄𝜔 ∗ 𝑉!  

20.9861  [uF]  

Impedancia  (Z):       𝑍 =

𝑉𝐼 ∠ cos

!! 𝑓𝑝 =𝑍! ∗ 𝑍!𝑍! + 𝑍!

  53.683∠-­‐20.73º  

   I.III.III.-­‐  Determine  el  tipo  de  carga  a  conectar  a  la  impedancia  original,  para  obtener  un  factor  de  potencia  unitario  en  los  terminales.  Señale  el  valor  y  la  potencia  del  elemento  para  el  nivel  de  tensión  con  el  que  se  está  trabajando.       Para  que   el   factor  de  potencia   sea  unitario,   la   potencia   aparente  debe   ser  igual  a  la  potencia  activa  en  magnitud.  Esto  significa  que  la  potencia  reactiva  debe  ser  0,  por   lo    que  se  debe  anexar  una   inductancia  en  paralelo  con  el  capacitor,   la  cual  debte  tener  igual  magnitud  para  que  así  la  parte  imaginaria  de  la  impedancia    sea  cero.      

Valores:    Reactancia  Inductiva  (L)   𝑋! = 𝜔 ∗ 𝐿 = 𝑋!   0.48278  [H]  

 Potencia  Reactiva  

𝑄 =𝑉!

𝑋!  

319.4044  [VAr]    

   I.III.IV.-­‐  Si  en  vez  de  la  Capacitancia  C  se  conecta  una  inductancia  L  que  posee  el   mismo   equivalente   en   Ω  ,   ¿Las   variables   calculadas   anteriormente  mantienen  su  valor  original?.  Comente.       En  este  caso,  el   factor  de  potencia  varía  su  valor  original,  siendo  su  nuevo  valor  0.93527  inductivo.  Aparte  de  éste  no  se  alteran  más  valores,  ya  que  no  se  ven  afectados  por  el  ángulo  que  tenga  la  reactancia,  solo  se  ve  alterado  el  ángulo.  Éste  cambia  de  -­‐20,73  a  20,73.                  

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I.III.V.-­‐  Si  se  agrega  en  paralelo  una  Resistencia  Rad  y  una  Capacitancia  Cad  (Rad  =  R/2  y  Cad  =  2C)  a  la  configuración  original,  ¿En  qué  porcentaje  varía  la  potencia  Activa,  Reactiva  y  Aparente  de   la  carga  con  respecto  a   la  situación  original?.  Considere  el  mismo  valor  de  tensión  medido  en  la  experiencia.       Se  tendría  el  siguiente  problema:      

   

Resolviendo   la   impedancia   equivalente   del   sistema   de   impedancias   en  paralelo  se  obtiene:    

 Z1   𝑍! =

𝑍! ∗ 𝑍!𝑍! + 𝑍!

  50.208∠-­‐20.73º  

Z2   𝑍! =𝑍! ∗ 𝑍!𝑍! + 𝑍!

  26.842∠-­‐20.73º  

Zeq   𝑍!" =1

1𝑍!+ 1𝑍!

=𝑍! ∗ 𝑍!𝑍! + 𝑍!

  17.895∠-­‐20,73º  

S   𝐼 =𝑉𝑍!"

→ 𝑆 = 𝑉 ∗ 𝐼∗ = 𝑃 ± 𝑗 ∗ 𝑄 → 𝑆 = 𝑃! + 𝑄!   2707,2    

P  𝑃 =

𝑉!

𝑅  2531,9  

 Q  

𝑄 =𝑉!

𝑋!  

958,23    

∆S     199.99%    

∆P   Δ =𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟  𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 − 𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟  𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙

𝑉𝑎𝑙𝑜𝑟  𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 ∗ 100   199.99%    

∆Q     200.02%    

     

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II.-­‐  Conclusiones.         A   modo   de   conclusión   se   puede   afirmar   que   esta   experiencia   ayuda   a  introducirse   en   el   tema   de   la   electrotecnia   y   ver   de   cerca     los   instrumentos  asociados  a  los  circuitos,  su  uso  y  sus  propiedades.    Además  fue  posible  comparar  que  la  teoría  no  se  aleja  tanto  de  lo  real,  ya  que  es  posible  utilizar  las  ecuaciones  y  llegar   a   resultados   correctos   coherentes.   La   fuentes   de   error   pueden   estar  asociadas   a   diversos   factores,   como   por   ejemplo,   pérdidas   generadas   por   el  capacitor,   error   humano   al   anotar   los   datos,   calibración   de   los   instrumentos,  resistencia  de  los  cables,  etc.         Además   fue   posible   ver   la   influencia   que   genera   incorporar   nuevos  elementos   al   circuito,   y   como   estos   influyen   en   la   potencia,   corriente,   etc.   La  experiencia   permite,   además,   familiarizarse   con   el   manejo   de   las   ecuaciones  asociadas  a  estos  circuitos  y  a  la  comprensión  de  las  distintas  cualidades  de  estos  elementos,   permitiendo,   mediante   un   buen   manejo   de   estos,   encontrar  configuración  requeridas.