UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA, MECÁNICA-ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA PRACTICA Nº 9 MEDIDA DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS (MÉTODO DE LOS TRES AMPERÍMETROS) PROFESORA: Gi!"##" C$"#i CURSO: Ci%&'i E*+&%i& II PERTENECE A: N%" L'.' C"% A'/' TEMA: I#0%1 2 3%4&i&" Nº 9 GRUPO DE PRÁCTICA: 56 M"% 2 7:55 8 5:55 "1 FECA DE ENTREGA: ;<<=5> A%.'i3" 8 P%?
O@ETIVOSB •
•
•
Analizar en forma experimental la medida del factor de potencia activa en circuitos eléctricos monofásicos de CA. Utilizando el método de los tres amperímetros y compararlo con los valores teóricos Explicar en qué consiste el método de los tres amperímetros. Aprender el método de los tres amperímetros para medir la potencia activa en un circuito CA.
MEDIDA DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS (MÉTODO DE LOS TRES AMPERÍMETROS) AB ELEMENTOS A UTILIARB • • • • • •
1 variac. amperímetros. ! resistencia " # $$ %. ! resistencia de " # 1&" %. ' condensadores. 1 multímetro.
@B DIAGRAMA DE CONEIÓNB
CB PROCEDIMIENTO EPERIMENTALB 1. !. . $.
Armamos el circuito como se muestra en el 2i"/%"1" 2 &#i#B (a impedancia de car)a *+, es un circuito en serie - # C. Ener)izamos el circuito /asta o0tener &" en el voltímetro. Anotamos los valores que nos muestra los amperímetros estos valores se anotaron en la "*" .
DB TA@LASB
TA@LA N
V* V
IT A
IR A
I A
R H
C F
C H
&J 3
&J
= K 6 ; > 7
&" 2&.4 2&.$ 2&.4 2&.4 2&.4 &" 2&.&
".$2 1."1 1.1! 1.!4 !.!4 .1! ".$' ".33
".! ".43 ".43 ".&$ 1.' 1.&' ".! ".'3
".!3 ".'2 ".43 ".2" 1.! 1.22 ".!3 ".'3
$$ $" ' " !' !" 1' 1"
1" !" !' !' '" 2" 1" !"
!4'. 1!.4 1"4.1 1"4.1 '.1 2.3 !4'. 1!.4
".1&1 ".!&2 ".12 ". ".$! ".$&' "."&3 ".11
".14$ ".!&3 ".1 ".!1 ".$!4 ".''1 "."'4 ".11!
EB C'i#"%iB B 2i'"% * 2i"/%"1" 0"%i"* &%%3#2i# "* &i%&'i "%1"2
Como se o0serva la corriente en la resistencia pura y el volta5e están en fase la corriente en la impedancia se desfasa con respecto al volta5e de0ido a la presencia del capacitor. Este án)ulo de desfase se /alla con la si)uiente formula6 2
2
2
IT − IR − IZ cos ( φexp ) = 2∗ IR∗ IZ
=B E# .'+ &#i * 1+2 2 * % "13%1% 3"%" $"**"% * 0"&% 2 3#&i" E3*i&"% &# 2"**B Consiste en conectar en paralelo una impedancia *+, de tipo -7C o -7( con una resistencia no inductiva *resistencia pura, de un valor conocido tal como se muestra en la si)uiente ima)en
(ue)o con un amperímetro se realizan las si)uientes mediciones6 la intensidad total *89, la intensidad por la resistencia pura *8-, y la intensidad que circula por la impedancia *8+, Este método se emplea cuando la intensidades de corriente son )randes y las caídas de tensión 0a5as. Aplicamos el teorema del coseno al trian)ulo de corrientes del dia)rama de fasores y así lle)amos a la fórmula que nos da el factor de potencia de la car)a6
2
2
2
IT − IR − IZ cos ( φexp ) = 2∗ IR∗ IZ
En esta fórmula las corrientes están multiplicadas y elevadas al cuadrado por lo que las mismas de0en ser medidas con instrumentos muy precisos.
KB O#% * 0"&% 2 3#&i", *" 3#&i" "&i!", %"&i!" *" 3#&i" "3"%# 3%i1#"*1# 3"%" &"2" '#" 2 *" i132"#&i"B
Empleamos las si)uiente formulas
Di"/%"1" 0"%i"*
P=V ∗ IT ∗cos ( φexp)
Q=V ∗ IT ∗ sen( φexp) S =V ∗ IT
E13* 2 &4*&'*: Pexp=V ∗ IT ∗cos ( φexp ) Pexp=80∗0.47∗0.164
Pexp=6.81 W Qexp=V ∗ IT ∗ sen ( φexp )
Qexp =80∗0.47∗ sen( acos ( 0.164 )) Qexp =36.98 VAR
Sexp =V ∗ IT Sexp =80∗0.47
Sexp =37.60 VA
N
V* V
IT A
&J 3
P3 Q"
3 VAR
S3 VA
= K 6 ; > 7
&" 2&.4 2&.$ 2&.4 2&.4 2&.4 &" 2&.&
".$2 1."1 1.1! 1.!4 !.!4 .1! ".$' ".33
".1&1 ".!&2 ".12 ". ".$! ".$&' "."&3 ".11
4.&1 !!.2& !2.&$ !.3& 24.2$ 11&.3$ .!" &.&!
4.3& 24."' &.!& 3.& 14".!1 !1$.$4 '.&4 22.'1
2.4" 23.3 &2.&1 33."$ 122.4$ !$'.! 4."" 2&."1
6B O#% * 0"&% 2 3#&i", *" 3#&i" "&i!", %"&i!" *" 3#&i" "3"%# %i& 3"%" &"2" '#" 2 *" i132"#&i"B Empleamos las si)uiente formulas
Di"/%"1" 0"%i"*
P=V ∗ IT ∗cos ( φexp) Q=V ∗ IT ∗ sen ( φexp)
S =V ∗ IT
E13* 2 &4*&'*: Pteo =V ∗ IT ∗cos ( φteo )
Pteo =80∗ 0.47∗0.181 Pteo =6.17 W
Qteo= V ∗ IT ∗sen ( φteo ) Qteo= 80∗ 0.47∗ sen( acos ( 0.181 ))
Qteo= 37.09 VAR Steo =V ∗ IT
Steo =80∗ 0.47 Steo =37.60 VA
N
V* V
IT A
&J
P Q"
VAR
S VA
= K 6
&" 2&.4 2&.$ 2&.4
".$2 1."1 1.1! 1.!4
".14$ ".!&3 ".1 ".!1
4.12 !!.3$ !2.$& 1.23
2."3 24."" &.$" 3.23
2.4" 23.3 &2.&1 33."$
; > 7
2&.4 2&.4 &" 2&.&
!.!4 .1! ".$' ".33
".$!4 ".''1 "."'4 ".11!
2'.42 1'.1! !."! &.2$
14".21 !"$.4' '.3$ 22.'!
122.4$ !$'.! 4."" 2&."1
;B C'4* # *" i&i# #&"%i" 3"%" .' * 1+2 3'2" %"*i"% # 0%1" "&" •
(a condición principal para lo)rar una medida lo más exacta posi0le la impedancia + /a de tener un valor similar a la resistencia -
R ≅|Z |
•
Como se trata de un método experimental otra condición los instrumentos de medición a utilizar de0en ser muy precisos.
>B P%#"% # 0%1" "'*"2" *" 2i!%/#&i" # 3%&#" 2"#2 * %%% "*' %*"i! 3%&#'"* 2* 1+2 '"2 3"%" * 0"&% 2 3#&i" 2* &i%&'iB :e empleó las si)uientes formulas6 error absoluto =|valore teorico −valor experimental|
error relativo=
error absoluto valor teorico
E13* 2 &4*&'*: error absoluto =|0.164 −0.181|
error absoluto =0.017
error relativo=
0.017 0.164
∗100
error relativo= 10.84
N
&J &J 3
= K 6 ; > 7
".14$ ".!&3 ".1 ".!1 ".$!4 ".''1 "."'4 ".11!
".1&1 ".!&2 ".12 ". ".$! ".$&' "."&3 ".11
%%% "*'
%%% %*"i!
"."12 ".""! ".""$ "."1! ".""4 "."44 "." ".""1
1".$; ".2; 1.; .2; 1.$; 1!."; '&.3; ".3;
O@SERVACIONES •
•
•
•
•
(os error que se )eneraron en el factor de potencia de de0e a la precisión de los amperímetros a que a una mínima variación en el la lectura de la intensidad altera 0ástate el cálculo del factor de potencia. Este método se emplea cuando la intensidades de corriente son )randes y las caídas de tensión 0a5as.
CONCLUSIONESB •
•
•
• •
(os datos o0tenidos experimentalmente como teóricamente aproximadamente son i)uales. =or lo cual se concluye que la práctica se realizó correctamente. El método de los tres amperímetros nos permite /allas el factor de potencia de un circuito utilizando el teorema del coseno al trian)ulo de corrientes del dia)rama de fasores. =ara lo)rar una medida lo más exacta posi0le la impedancia + /a de tener un valor similar a la resistencia -. Una resistencia pura no )enera desfase entre la corriente y el volta5e. Una impedancia -7C )enera un desfase entre la corriente y el volta5e /aciendo que la corriente se adelante respecto al volta5e.
@I@LIOGRAFÍAB LI@ROS: CIRCUITOS ELÉCTRICOS A'%: por >osé ?ómez Campomanes CIRCUITOS Y SEALES: INTRODUCCIÓN A LOS CIRCUITOS LINEALES Y DE ACOPLAMIENTOB A'%: -oland E. 9/omas MANUAL PRÁCTICO DE ELECTRICIDAD PARA INGENIEROS AUTOR: o/n . Carroll PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA II AUTOR: Antonio Bermosa
PÁGINAS E@ /ttp6FFGGG.ifent.or)FleccionesFcap"&Fcap"&7"'.asp •
/ttp6FFes.scri0d.comFdocF$1132!&1FCHI9A
•
/ttp6FFes.scri0d.comFdocF2&$3"'Fedidores7Electricos7?rupo7$
•
•
•
•
/ttp6FFeducativa.catedu.esF$$2""14'FaulaFarc/ivosFrepositorioFF"""F"&3F/t mlF$1JcontadorJmonofsicoJdeJener)aJactiva./tml /ttp6FFGGG.afinidadelectrica.com.arFarticulo.p/pK8dArticuloL1$1 /ttp6FF)rupos.ema)ister.comFde0ateFdiferenciasJentreJreactivaJyJcapacitiva F4'&1713&223 /ttp6FFGGG.tecnicsuport.comFenerenovFtaulesconsultaFinversorsFcar)as./tm
