Problema de circuitos

Problema de estudio 2.

Amaya Víctora, Lozano Jesúsa

Vamaya34@unisalle.edu.co, jlozano25@unisalle.edu.co

^[1] Resumen— Este informe muestra los cálculos teóricos de voltaje y corriente en un circuito con transformadores acoplados magnética mente donde se les tiene que determinar los valores de corrientes y de voltajes dependiendo lo evaluado en el circuito, relación de transformación y polaridad del transformador, para garantizar el correcto estado y  funcionamiento del transformador.

Palabras clave— Circuito RC, RL, Potencia, Potencia Aparente, Potencia Efectiva

 I INTRODUCCIÓN

En el problema de estudio se evalúan dos circuitos de transformadores donde estos estas acoplados magnéticamente el transformador es un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin pérdidas), es igual a la que se obtiene a la salida.

Relación  de transformación y polaridad del transformador, lo cual nos permite tener una idea del estado dela maquinas. Por otro lado, es también de gran importancia tener en cuenta los  valores nominales del transformador.

Estos dispositivos convierten la energía eléctrica alterna de un cierto nivel detención, en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética. Está constituido por dos o más bobinas de material conductor, aisladas entre sí eléctricamente y por lo general enrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.

II ASPECTOS TEÓRICOS

Potencia aparente ‘S’:  lo que está llegando por las redes e instalaciones en forma de potencia y que aparentemente se gasta.

Potencia real ‘P’: lo que está consumiendo realmente en las cargas.

Potencia reactiva ‘Q’: lo necesario para crear los campos magnéticos y eléctricos de algunas cargas.

Factor de potencia: Es el coseno de la diferencia de fase entre la tensión (voltaje) y la corriente. También es igual al coseno del ángulo de la impedancia de la carga

Triángulo de potencia

Podemos representar a las tres potencias en un triángulo rectángulo en donde el cateto horizontal es la potencia activa, el cateto vertical es la potencia reactiva y la hipotenusa es la potencia        aparente

El siguiente ejemplo es un triángulo de potencias para un circuito inductivo ya que la potencia reactiva es positiva.

III FÓRMULAS PARA CÁLCULO DE POTENCIA

Para el análisis y cálculo de Potencia se aplicarán los siguientes conceptos o fórmulas, necesarios para analizar el circuito propuesto. A. Potencia Instantánea Es la potencia absorbida por el elemento en un instante específico. [1] Las cantidades instantáneas se denotan con letras minúsculas y es hallada por medio de ecuación (1).

[pic 1]

Donde

[pic 2]

B. Potencia Aparente

  Es el producto de los valores RMS del voltaje multiplicado por la corriente. Se denota “aparente”, porque aparentemente la potencia debería ser el producto voltaje-corriente, por analogía con los circuitos resistivos de CD. [1] Es hallado por medio de ecuación (3).  

[pic 3]

C. Factor de Potencia

 Es el coseno de la diferencia de fase entre la tensión y la corriente. También se puede hallar como el coseno del ángulo de la impedancia. [1] Es hallado por medio de ecuación (4) o ecuación (4).

[pic 4]

[pic 5]

D. Potencia Compleja

Es el producto del fasor de la tensión RMS y el conjugado del fasor complejo de la corriente RMS. Como variable compleja, su parte real representa la potencia real P y su parte imaginaria la potencia reactiva Q. [1] Es hallado por medio de ecuación (6)  

[pic 6]

De ecuación (6) P es la magnitud de la parte real de la Potencia Compleja y la Potencia Reactiva Q es la magnitud de la parte imaginaria de la Potencia Compleja, de donde se puede deducir las siguientes ecuaciones.

[pic 7]

[pic 8]

Teorema de los senos:

Si en un triángulo ABC, las medidas de los lados opuestos a los ángulos A, B y C son respectivamente a, b, c, entonces:  

Teorema de Pitágoras:

Si a y b son las longitudes de los catetos de un triángulo rectángulo y c es la longitud de la hipotenusa, entonces la suma de los cuadrados de las longitudes de los catetos es igual al cuadrado de la longitud de la hipotenusa.

Esta relación se representa con la fórmula:    

IV DISEÑO DE LA PRÁCTICA

Las listas de materiales requeridos para la implementación de esta práctica se muestran en la Tabla 1

TABLA I

ELEMENTOS REQUERIDOS PARA LA PRACTICA

Para la practica de se debe desarrollar los siguientes circuitos propuestos.

1. Diseñar un circuito serie RC (Se recomienda los valores de los módulos del laboratorio Lorenzo), tomar las lecturas de corriente, voltaje en cada elemento y potencia del circuito.

[pic 9]

         Fig. 4. circuito RC

1. Conectar un capacitor en paralelo con el circuito del punto 1, y realizar las mismas medidas.

          Fig. 5. Circuito RC//C

1. Diseñar un circuito serie RL (Se recomienda los valores de los módulos del laboratorio Lorenzo)

[pic 10]

      Fig. 6. Circuito RL

1. Conectar un capacitor en paralelo con el circuito del

Punto 3 y realizar las mismas medidas.

[pic 11]

Fig. 7. Circuito RL//C

Los valores tomados en el banco de Lorenzo se muestran en la tabla 2

 V SIMULACIONES

Mediante el (software simulink) se hizo el montaje de los diferentes circuitos ya planeados y se determinó los voltajes y corriente en cada elemento y la potencia cada circuito evidenciando estos resultados en las tablas 3 4 5 y 6.

A Circuito RC

[pic 12]

Fig. 8. Circuito RC con mediciones de voltaje, corriente y potencia.

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