PRÁCTICA 6. MEDICIÓN DE POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA EN C.A. COMPORTAMIENTO DE CIRCUITOS SERIE RL y RC EN C.A.

PRÁCTICA 6

MEDICIÓN DE POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA EN C.A. COMPORTAMIENTO DE CIRCUITOS SERIE “RL” y “RC” EN C.A.

A. OBJETIVOS:

1. Determinar en forma teórica los valores de potencia y factor de potencia de cargas “RL” y “RC”.

2. Determinar experimentalmente los valores de potencia y factor de potencia de cargas “RL” y “RC”.

B. PRE-LABORATORIO:

Estudiar e investigar lo siguiente:

1. El concepto de potencia activa, potencia reactiva, potencia compleja, potencia aparente, factor de potencia. Uso y manejo del Cosfímetro.

2. Diseñar un circuito serie “RL”, compuesto por un reóstato y un inductor con valores de resistencia e inductancia existentes en el Laboratorio. Calcular los valores de potencia activa, potencia reactiva, potencia compleja, potencia aparente y factor de potencia del circuito “RL”. (VER MONTAJE 1)

3. Diseñar un circuito serie “RC”, compuesto por un reóstato y un capacitor con valores de resistencia y capacitancia existentes en el Laboratorio. Calcular los valores de potencia activa, potencia reactiva, potencia compleja, potencia aparente y factor de potencia del circuito “RC”. (VER MONTAJE 2)

IMPORTANTE: Todos los cálculos de los diseños anteriores deben estar contenidos dentro de las “Actividades de Laboratorio” donde ello se indica, y las tablas con los “Valores Teóricos” deben de estar debidamente llenas, antes de comenzar los montajes y las actividades propias del Laboratorio.

NOTA: Se debe tomar en cuenta los parámetros limitantes tanto del reóstato, inductor y del capacitor para el diseño de los diferentes circuitos.

C. ACTIVIDADES DE LABORATORIO:

MONTAJE 1: Armar el circuito serie “RL”. Solicitar la revisión del circuito. Medir los valores de potencia activa y el factor de potencia del circuito. Medir en cada elemento, los valores de voltaje, corriente.

W

B.A.

I cosθ

RTotal = toda la parte resistiva del circuito

VR = voltaje en toda la parte resistiva del circuito

jXTotal = toda la parte reactiva del circuito (reactancia)

jXL = j2.π.f.L = la reactancia inductiva

– jXC = – j[1 ÷ (2.π.f.C)] = la reactancia capacitiva

f = 60 Hz

ZTotal = RTotal ± jXTotal

Potencia Reactiva:

Q = |VFuente|.|I|.senφ = |I|2.|jXTotal| = |VX|2 ÷ |jXTotal|

Donde: VX = voltaje en toda la parte reactiva del circuito.

Potencia Compleja:

S = V.I* = P ± jQ

Donde: I* = el conjugado de la corriente I Potencia Aparente:

|S| = |VFuente|.|I| = |I|2.|ZTotal| = |VFuente|2 ÷ |ZTotal| = √(P2 + Q2)

Donde: |Z Total|| = √(R Total|2 + X Total 2)

Factor de Potencia: fp = P ÷ |S| = cosφ

REALIZAR AQUÍ LOS CÁLCULOS, PARA LUEGO PODER LLENAR LA TABLA CON LOS VALORES TEÓRICOS

Valores Teóricos Elemento Voltaje _(V) Corriente “I” (A) Potencia Activa “P” (W) Potencia Reactiva “Q” (Var) Potencia Compleja “S” (VA) Potencia Aparente “| S|” (VA) factor de potencia Fuente C.A. Reóstato Inductor

REALIZAR AQUÍ EL DIAGRAMA FASORIAL, TOMANDO COMO REFERENCIA EL

VFuente EN 0°, Y LLENAR LA TABLA SIGUIENTE:

Diferencia de Fase (ángulo que

forman los diferentes fasores) I VR VL

VFuente I VR

CÁLCULO DE LAS POTENCIAS TOTALES (Experimentalmente)

Potencia Activa:

Se determina con las mediciones del Vatímetro: P = W Potencia Reactiva:

Q = V.I.senφ, donde φ = cos-1 _{(lectura del cosfímetro “cosφ”)}

Potencia Compleja: S = P ± jQ Potencia Aparente:

Se determina como el módulo de “S”, es decir |S| = √(P2 _{+ Q}2₎

Inductor

Valores Experimentales (Inductor con Núcleo de Hierro)

Elemento Voltaje _(V) Corriente “I” (A) Potencia Activa “P” (W) Potencia Reactiva “Q” (Var) Potencia Compleja “S” (VA) Potencia Aparente “| S|” (VA) factor de potencia Fuente C.A. Reóstato Inductor

MONTAJE 2: Armar el circuito serie “RC”. Solicitar la revisión del circuito. Medir los valores de potencia activa y el factor de potencia del circuito. Medir en cada elemento los valores de voltaje, corriente y diferencia de fase.

REALIZAR AQUÍ LOS CÁLCULOS, PARA LUEGO PODER LLENAR LA TABLA CON LOS VALORES TEÓRICOS

W B.A. B.V. I V_CA cosφ B.A. B.V. R V_R C VC

Valores Teóricos Elemento Voltaje _(V) Corriente “I” (A) Potencia Activa “P” (W) Potencia Reactiva “Q” (Var) Potencia Compleja “S” (VA) Potencia Aparente “| S|” (VA) factor de potencia Fuente C.A. Reóstato Capacitor

REALIZAR AQUÍ EL DIAGRAMA FASORIAL, TOMANDO COMO REFERENCIA EL

VFuente EN 0°, Y LLENAR LA TABLA SIGUIENTE:

Diferencia de Fase (ángulo que

forman los diferentes fasores) I VR VC

VFuente I VR

Recopilar los datos en la tabla siguiente:

Valores Experimentales Elemento Voltaje (V) Corriente “I” (A) Potencia Activa “P” (W) Potencia Reactiva “Q” (Var) Potencia Compleja “S” (VA) Potencia Aparente “| S|” (VA) factor de potencia Fuente C.A. Reóstato Capacitor D. POST-LABORATORIO: CÁLCULOS:

3. ¿Cómo se determina la potencia reactiva de los circuitos diseñados? 4. ¿Cómo se determina la potencia compleja de los circuitos diseñados?

5. ¿El Vatímetro utilizado en la Práctica puede ser usado para realizar mediciones en corriente continua? Justifique su respuesta.

6. ¿Si el Vatímetro deflecta en sentido contrario que se debe hacer?

7. ¿Si el Vatímetro deflecta mas allá del tope de la escala que se debe hacer? 8. ¿Cómo identificaría usted la bobina de corriente y la de voltaje en un Vatímetro?

9. ¿Cuál es el factor de potencia en circuitos netamente resistivos, sólo capacitados y sólo inductivos puros? Justifique su respuesta.