Aparente De Los Circuitos Eléctricos De Corriente Alterna, Mediante El Vatíme

I. OBJETIVO

Analizar y verificar en forma experimental la potencia activa, reactiva y

aparente de los circuitos eléctricos de corriente alterna, mediante el

vatímetro monofásico y el voltímetro –amperímetro.

Analizar y verificar el procedimiento correcto para la utilización y

funcionamiento del instrumento vatímetro.

II. MARCO TEÓRICO:

En circuitos AC se presenta la siguiente situación, en una resistencia el

voltaje y la corriente siempre están en fase y la resistencia siempre es

pasiva, todo el tiempo la energía eléctrica se convierte en calor; los

condensadores y las bobinas almacenan energía y producen un ángulo de

fase de 90° entre la corriente y el voltaje por lo que por periodos son activos

y periodos son pasivos, significa que estos elementos devuelven energía

hacia los generadores; en un circuito AC en general se consideran tres tipos

de potencia:

Potencia aparente (S): corresponde a la potencia total que envía la fuente

al circuito de carga, es la suma vectorial de las potencias activa y reactiva,

según se muestra en la siguiente figura. Se representa por S y se mide en

voltiamperios (VA). Para una tensión dada la potencia aparente es

proporcional a la intensidad que circula por la instalación eléctrica:

Potencia activa (P): corresponde a la potencia que realmente utiliza el

circuito, representa la capacidad de una instalación eléctrica para

transformar la energía eléctrica en trabajo útil: mecánica (movimiento o

fuerza), lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es realmente la

consumida en una instalación eléctrica. Se representa por P y se mide en

vatios (W).:

Donde Φ es el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente, al “cos Φ” se le

llama el factor de potencia.

Potencia reactiva (Q): La potencia reactiva (y la energía reactiva) no es una

potencia (energía) realmente consumida en la instalación, ya que no produce

trabajo útil debido a que su valor medio es nulo. Aparece en una instalación

eléctrica en la que existen bobinas o condensadores, y es necesaria para

crear campos magnéticos y eléctricos en dichos componentes. Se representa

por Q y se mide en voltiamperios reactivos (VAr).:

III. ELEMENTOS A UTILIZAR

- 01 variac monofásico

- 02 resistencia variable 0-44 ohmios

- 01 Multimetro digitales

- 01 amperímetro analógico

- 01 vatímetro electrodinámico 0-120 v, 5A

- 01 vatímetro digital

- 5 condensadores, Conductores de conexión

IV. ACTIVIDADES

Armar el circuito de la siguiente figura:

b) Regulando el variac monofásico obtener en el voltímetro “VT” una

tensión de 80 voltios.

c) Variando la resistencia R1 desde su máximo valor de 88 ohmios hasta

20 ohmios como mínimo, y para diferentes capacitores en el circuito, no

deberá de circular más de 2.75 A en el circuito, registrar los valores V1,

V2, A, W del circuito para 08 valores de R1 y C.

Punto A(amp) V1 (V) V2 (V) VT W (watts) R1 (Ω) C (uFΩ)

1 0.82 15.7 73.8 80.2 9 20 30

2 1.23 37.5 64.8 80.1 45 30.5 50

3 1.37 54.7 51.8 80.1 76 39.8 70

4 0.78 35.3 68 81.5 25 44 30

5 0.74 41.1 64 80.5 29 54.4 30

6 0.95 57.2 49.7 80.5 55 60.1 50

7 0.95 65.6 36.2 80.1 66 68 70

8 0.84 68.0 32.1 80.1 60 80 70

Potencias consumidas

R1 C STOTAL PTOTAL QTOTAL

Punto P1 =W P1=I2 R1 P1 = Vr2 / R1 Qc=I2 XC Qc = Vc2 / XC

1 9 13.45 12.32 59.45 60.27 60.97 11.59 59.86

2 45 46.14 46.11 80.26 79.15 91.90 45.75 79.70

3 76 74.70 75.18 71.12 70.82 94.21 61.96 70.97

4 25 26.77 28.32 53.79 52.3 59.38 26.70 53.04

5 29 29.79 31.05 48.42 46.32 56.04 29.94 47.37

6 55 54.24 54.44 47.88 46.56 72.16 54.56 47.22

7 66 61.37 63.28 34.20 34.59 72.25 63.55 34.37

8 60 56.45 57.80 26.74 27.19 64.04 58.08 26.96

Para registrar los valores anteriores se deberá tener en cuenta

de no exceder los 2.75 amperios en el circuito (corriente

máxima para el variac).

V CUESTIONARIO

Explicar el principio de funcionamiento del vatímetro.

El vatímetro es un dispositivo de medida de tipo electrodinámico y su constitución y funcionamiento es similar al del amperímetro o voltímetro.

Internamente está formado por dos bobinas, una fija y otra móvil. La fija es de hilo grueso y la móvil de hilo fino. La bobina fija es recorrida por la corriente del circuito, por eso la llamamos amperimétrica y la móvil es de hilo fino y mide la tensión, por lo que la llamaremos voltimétrica. Para que esta bobina sea recorrida por una corriente muy pequeña, se puede conectar una resistencia en serie con ella.

Así pues, haciendo que la bobina fija sea atravesada por la corriente del circuito a medir y que la corriente de la bobina móvil sea proporcional a la tensión de dicho circuito, el ángulo de giro de la bobina será proporcional al producto de ambas y por lo tanto a la potencia consumida por el circuito (potencia activa P).

¿Qué es la potencia eléctrica activa?

Es la potencia capaz de transformar la energía eléctrica en trabajo. Por lo tanto, esta potencia es la realmente consumida por los circuitos. Cuando se habla de demanda eléctrica, esta es la potencia que se utiliza para determinar dicha demanda.

La potencia activa se debe únicamente a los elementos resistivos. Se designa con la letra P y se mide en vatios (W) o kilovatios (kW). De acuerdo con su expresión, la ley de Ohm y el triángulo de impedancias:

P=V I cos⁡φ

Donde:

P : Potencia Activa (W)

V : Tensión del circuito (V)

I : Intensidad de corriente del circuito (A)

φ : Ángulo de desfase entre la tensión y la corriente (°)

¿Qué es la potencia eléctrica reactiva?

En las bobinas y condensadores, se produce una potencia que fluctúa por la red entre el generador y los receptores, no siendo transformada en trabajo efectivo en estos últimos. A esta potencia la denominamos Potencia reactiva, se representa por la letra “Q” y se mide en Voltamperios reactivos (VAr).

Q=V I sin⁡φ

Donde:

Q : Potencia Reactiva (VAR)

V : Tensión del circuito

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