UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICOFACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA SECCIÓN ELÉCTRICA REALIZACIÓN: ING. JARVIER HERNÁNDEZ VEGA SEMESTRE 2015-II LABORATORIO DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS PRÁCTICAS DE LABORATORIO ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Presentación: Estas prácticas tienen como objetivo principal que el estudiante de IME mediante la experimentación reafirme los conocimientos adquiridos en su clase teórica de análisis de circuitos eléctricos. En esta revisión de prácticas se incluye la utilización del manejo de la computadora como herramienta auxiliar realizando simulaciones de circuitos y así poder obtener los parámetros eléctricos respectivos. Al inicio de las prácticas se proporciona una pequeña introducción haciendo énfasis de las medidas de seguridad que el alumno deberá tener en cuenta durante el desarrollo de las mismas. El formato lleva una secuencia la cual consta del número así como del tema de la práctica, de los objetivos propuestos, de un pequeño comentario o generalidades respecto al tema, del material y equipo requerido, de un cuestionario y sus respectivas conclusiones. Es conveniente que para un mejor aprovechamiento, el alumno cuente con una preparación previa al tema y que la práctica la realice durante el tiempo asignado al laboratorio. NOTA: Comentarios, opiniones y/o sugerencias para el mejoramiento de estas prácticas serán bien recibidas. 2 LABORATORIO DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS ÍNDICE INTRODUCCIÓN 5 PRÁCTICA 1.- MEDICIÓN DE RESISTENCIAS 7 PRÁCTICA 2.- LEY DE OHM 11 PRÁCTICA 3.- POTENCIA EN C.D. 14 PRÁCTICA 4.- LEYES DE KIRCHHOFF 19 PRÁCTICA 5.- FASORES 25 PRACTICA 6.- POTENCIA MONOFÁSICA 30 PRÁCTICA 7.- FACTOR DE POTENCIA 34 PRÁCTICA 8.- CIRCUITOS TRIFÁSICOS 39 PRÁCTICA 9.- POTENCIA TRIFÁFICA 43 INTRODUCCIÓN ¡¡AGUAS CON LA ENERGÍA ELÉCTRICA!! ¿Es la corriente la que mata? La mayor parte de las personas piensan que una descarga eléctrica de 10000 volts es más peligrosa que una descarga eléctrica de 100 volts sin embargo no lo es. El efecto real que produce una descarga eléctrica depende de la intensidad de corriente (ampers) que pasa por el cuerpo humano así como su resistencia la cual varía dependiendo de los puntos de contacto y de las condiciones de la piel (húmeda o seca), para la piel húmeda se consideran 1000Ω para piel seca se considera hasta 50000Ω. La siguiente grafica muestra el efecto fisiológico que causan algunas intensidades de corriente. Nótese la ausencia de voltaje. 0.001 0.01 0.1 0.2 1 Umbral de percepció n Sensación Dificultad Muerte Quemada Mediana Respiratoria Paro Respiratorio Como ejemplo mediante la aplicación de la ley de ohm el lector podrá determinar el rango de corriente cuando el cuerpo humano tiene una resistencia de 1000 ohms (piel húmeda) y una resistencia de 50000 ohms (piel seca) si se hace contacto con una fuente de voltaje de 10V, 120V, 220V, 440V, 1000V, 13200V, 23000V, 440000V. A continuación se indicaran algunas reglas de seguridad que el alumno deberá tener en cuenta y así poder evitar posibles riesgos de accidentes durante el desempeño de sus labores de trabajo. REGLAS DE SEGURIDAD QUE SE DEBEN DE TOMAR EN CUENTA PARA EVITAR DESCARGA ELÉCTRICA. Concentrarse en el trabajo que se va a realizar. Analice las consideraciones en que se encuentra la herramienta, el material y el equipo de trabajo. No se confié de los dispositivos de seguridad (fusibles, relevadores e interruptores de cierre. Tener orden en la mesa de trabajo. No trabajar en pisos mojados. No trabaje solo. Trabajar con una sola mano para eliminar el paso directo de la corriente por el corazón. No distraerse. No hacer bromas. PARA EVITAR QUEMADURAS. No tocar las resistencias ya que estas se calientan con el paso de la corriente. Tener cuidado con los capacitores ya que pueden almacenar energía. Tener cuidado al usar las herramientas eléctricas sobre todo las que producen calor. La soldadura caliente puede producir quemaduras en la piel, en la ropa o en los equipos de trabajo. PARA EVITAR LESIONES POR CAUSAS MECÁNICAS. Uso correcto de las herramientas. Eliminar bordes filosos del material. Uso del equipo de protección. Usar equipo adecuado para cuando se trabaje con sustancias peligrosas. PRÁCTICA 1 MEDICIÓN DE RESISTENCIAS OBJETIVO Conocer el uso y manejo del módulo de resistencias. Medición de resistencias equivalentes en serie, en paralelo y compuestas. Aprender cómo construir circuitos de acuerdo a un diagrama dado. GENERALIDADES El módulo de resistencias está compuesto por 3 columnas de resistencias y cada una la integran 3 resistencias con valores de 300, 600 y 1200 ohms que en su totalidad nos dan 9 tipos. 3 de 300 ohms 3 de 600 ohms 3 de 1200 ohms Al combinar estas resistencias podemos obtener una amplia gama de valores de resistencias. (Ver tabla anexa ubicada a un costado de la consola del laboratorio). Como observación cabe hacer notar que estas resistencias están compuestas por un devanado de alambre de alta resistencia embobinado sobre un carrete de cerámica y para su protección del medio ambiente se encuentra cubierto por un material aislante para alta temperatura. MATERIAL Y EQUIPO Módulo de resistencias Multímetro Cables de conexión. DESARROLLO 1.- Mida y anote los diferentes valores de las resistencias que integran los módulos. R Colum na 2 1 300 Ω 600 Ω 1200 Ω 3 341.6 348.2 325.5 611 607 616 1203 1213 1407 Tabla 1 2.- Conexión de resistencias en serie, en paralelo y compuestas. 2.1.- Arme los siguientes circuitos y mida su resistencia equivalente anotándolas en la tabla 2. 300 300 300 300 600 1200 Circuito 1 Circuito 2 300 300 400 400 200 Circuito 3 Circuito 4 300 300600 600 Circuito 5 1200 Circuito 6 300 4 0 0 2 0 0 200 600 Circuito 7 1 Circuito 8 2 0 3 300 Circuito 9 6 0 0 1200 3 0 0 600 300 Circuito 10 R CIRCUIT O 1 1059 2 1500 3 740 4 950 5 219 6 184.8 7 142.0 8 751 9 404 10 163.4 eq Tabla 2 CUESTIONARIO 1.- Investigar los diferentes tipos de resistencias, sus características y su aplicación. Resistencias de película de óxido metálico.- Son muy similares a las de película de carbón en cuanto a su modo de fabricación, pero son más parecidas, eléctricamente hablando a las de película metálica. Se hacen igual que las de película de carbón, pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido metálico (estaño o latón). Estas resistencias son más caras que las de película metálica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la capa de óxido es muy resistente a daños mecánicos y a la corrosión en ambientes húmedos. Resistencias de película metálica.- Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy día, con unas características de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a todas las anteriores. Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeño, del orden de 50 ppm/°C (partes por millón y grado Centígrado). También soportan mejor el paso del tiempo, permaneciendo su valor en ohmios durante un mayor período de tiempo. Se fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watios de potencia, y con tolerancias del 1% como tipo estándar. 1 0 Resistencias de metal vidriado.- Son similares a las de película metálica, pero sustituyendo la película metálica por otra compuesta por vidrio con polvo metálico. Como principal característica cabe destacar su mejor comportamiento ante sobrecargas de corriente, que puede soportar mejor por su inercia térmica que le confiere el vidrio que contiene su composición. Como contrapartida, tiene un coeficiente térmico peor, del orden de 150 a 250 ppm/°C. Se dispone de potencias de hasta 3 watios. Se dispone de estas resistencias encapsuladas en chips tipo DIL (dual in line) o SIL (single in line). Resistencias dependientes de la temperatura.- Aunque todas las resistencias, en mayor o menor grado, dependen de la temperatura, existen unos dispositivos específicos que se fabrican expresamente para ello, de modo que su valor en ohmios dependa "fuertemente" de la temperatura. Se les denomina termistores y como cabía esperar, poseen unos coeficientes de temperatura muy elevados, ya sean positivos o negativos. Coeficientes negativos implican que la resistencia del elemento disminuye según sube la temperatura, y coeficientes positivos al contrario, aumentan su resistencia con el aumento de la temperatura. El silicio, un material semiconductor, posee un coeficiente de temperatura negativo. A mayor temperatura, menor resistencia. Esto ocasiona problemas, como el conocido efecto de "avalancha térmica" que sufren algunos dispositivos semiconductores cuando se eleva su temperatura lo suficiente, y que puede destruir el componente al aumentar su corriente hasta sobrepasar la corriente máxima que puede soportar. Resistencias de carbón prensado.- Estas fueron también de las primeras en fabricarse en los albores de la electrónica. Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo como el de la figura. 1 0 Las patas de conexión se implementaban con hilo enrollado en los extremos del tubo de grafito, y posteriormente se mejoró el sistema mediante un tubo hueco cerámico (figura inferior) en el que se prensaba el grafito en el interior y finalmente se disponian unas bornas a presión con patillas de conexión. Las resistencias de este tipo son muy inestables con la temperatura, tienen unas tolerancias de fabricación muy elevadas, en el mejor de los casos se consigue un 10% de tolerancia, incluso su valor óhmico puede variar por el mero hecho de la soldadura, en el que se somete a elevadas temperaturas al componente. Además tienen ruido térmico también elevado, lo que las hace poco apropiadas para aplicaciones donde el ruido es un factor crítico, tales como amplificadores de micrófono, fono o donde exista mucha ganancia. Estas resistencias son también muy sensibles al paso del tiempo, y variarán ostensiblemente su valor con el transcurso del mismo. Resistencias de película de carbón.- Este tipo es muy habitual hoy día, y es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de carbón tal como se aprecia en la figura. Para obtener una resistencia más elevada se practica una hendidura hasta el sustrato en forma de espiral, tal como muestra (b) con lo que se logra aumentar la longitud del camino eléctrico, lo que equivale a aumentar la longitud del elemento resistivo. Las conexiones externas se hacen mediante crimpado de cazoletas metálicas a las que se une hilos de cobre bañados en estaño para facilitar la soldadura. Al conjunto completo se le baña de laca ignífuga y aislante o incluso vitrificada para mejorar el aislamiento eléctrico. Se consiguen así resistencias con una tolerancia del 5% o mejores, además tienen un ruido térmico inferior a las de carbón prensado, ofreciendo también mayor estabilidad térmica y temporal que éstas. 2.- Explicar el funcionamiento del equipo de medición de resistencias (óhmetro). Un óhmetro u ohmímetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. 1 0 Su diseño se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego, mediante un galvanómetro, medir la corriente que circula a través de la resistencia. La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fijo, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa. Existen también otros tipos de óhmetros más exactos y sofisticados, en los que la batería ha sido sustituida por un circuito que genera una corriente de intensidad constante I, la cual se hace circular a través de la resistencia R bajo prueba. Luego, mediante otro circuito se mide el voltaje V en los extremos de la resistencia. De acuerdo con la ley de Ohm el valor de Rvendrá dado por: Para medidas de alta precisión la disposición indicada anteriormente no es apropiada, por cuanto que la lectura del medidor es la suma de la resistencia de los cables de medida y la de la resistencia bajo prueba. Para evitar este inconveniente, un óhmetro de precisión tiene cuatro terminales, denominados contactos Kelvín. Dos terminales llevan la corriente constante desde el medidor a la resistencia, mientras que los otros dos permiten la medida del voltaje directamente entre terminales de la misma, con lo que la caída de tensión en los conductores que aplican dicha corriente constante a la resistencia bajo prueba no afecta a la exactitud de la medida. 3.- Determinar el % de error de las resistencias de la Tabla 1 por medio de la siguiente relación. R 300 Ω 600 Ω 1200 Ω Colum na error 1 error 2 341.6 13.86 348.2 16.06 325.5 8.5 607 1.16 616 2.6 1213 1.083 1407 17.25 611 1203 1.83 0.25 3 error Tabla 1 4.- ¿Qué porcentaje de error es el permitido en la medición de resistencias? Este va a depender de las condiciones de las resistencias y con que lo esté s midiendo en este caso es de un 10% aprox. 5.- ¿Están dentro del rango los valores obtenidos en la Tabla 1? ¿Explicar? Si ya que en este se muestran condiciones malas como es sucias o bastante uso al igual de poner el milímetro en este se tienen que estar moviendo ya que no hace un buen contacto con la superficie de las resistencias. 6.- Obtenga en forma teórica los valores de las resistencias de los circuitos dados en el inciso 2 y compárelos con los de la Tabla 2. 1 0 R CIRCUIT O 1 900 2 2100 3 700 4 900 5 200 6 171.42 7 133.3 8 700 9 371.42 10 150 eq Tabla 2 7.- Obtenga el % de error de los circuitos dados. Req CIRCUIT O error 1059 17.66 1 2 1500 28.57 3 740 5.71 4 950 5.5 5 219 7.8 6 184.8 7.8 7 142.0 6.20 8 751 7.28 9 404 8.89 10 163.4 8.93 1 0 8.- Realice la simulación de los circuitos anteriores. CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA 1 0 PRÁCTICA 2 LEY DE OHM OBJETIVO Aprender la ley de Ohm. Familiarizarse con los aparatos de medición. GENERALIDADES El físico alemán George Simón Ohm (1787-1854) descubrió que para un conductor metálico la resistencia eléctrica está en función del voltaje y la intensidad de corriente siendo la expresión matemática: En donde: E es la diferencia de potencial (voltaje) entre los extremos de las resistencias (Volts). I es la intensidad de corriente que pasa por la resistencia (Amper). R es la resistencia del elemento (Ohm) INSTRUMENTOS Y EQUIPO Fuente de alimentación de C. D. Módulo de resistencias. Multímetro de C. D. Cables de conexión. DESARROLLO 1.- Realice el siguiente circuito y determine los valores de la corriente correspondientes a los voltajes indicados en la tabla 1. 11 I VCD 300 Ω Circuito 1 V 0 2 0 CD IC 0 49.9 4 0 125 6 0 191 8 0 246 1 0 312 1 2 376 D Tabla 1 2.- Repita el procedimiento anterior pero ahora para una resistencia de 600 Ω. I VCD 600 Ω Circuito 2 V 0 2 0 CD IC 0 32.5 4 0 63 6 0 99 D Tabla 2 8 0 130 1 0 164 1 2 197 CUESTIONARIO 1.- Con los valores obtenidos en la tabla 1 y 2 trace las gráficas correspondientes. TABLA 1 ICD 400 350 300 250 ICD 200 150 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 TABLA 2 ICD 250 200 150 ICD 100 50 0 0 20 40 60 80 100 120 140 2.- Indique de acuerdo a las gráficas cual es el comportamiento de la resistencia. SE OBSERVA QUE NETRE MENOR SEA LA RESISTENCIA EN EL CASO DE 300 OHM MAYOR SERA LA INTENCIDAD. POR QUE COMPARANDO CON LA RESISTENCIA DE 600 OHM BAJO EN UN APROXIMADO DE UN 50% QUE EN LA DE 300 OHM. 3.- Mediante la ley de ohm llene espacios indicados en la siguiente tabla. E 10 100 2 50 I 5 5 0.5 10 R 2 20 4 5 120 1200 0.1 4.- Un medidor de 5 amperes de C. D. tiene una resistencia de 0.1 ohm si se conecta a un voltaje de 120 VCD. ¿Cuál sería la corriente que pasaría por el instrumento y que efectos ocasionaría? CON RESPECTO LA FORMULA TENDRIAMOS QUE SU INTENCIDAD ES IAGUAL A 1200 AMPERS QUEMANDO EL DEDIDOR POR QUE NO ES A LO QUE ESTA DISEÑANDO. 5.- Un medidor tiene un rango de voltaje de 0-150 VCD. Tiene una resistencia de 150 000 ohms. Determine la corriente que pasa por el instrumento cuando se conecta a una línea de 120 VCD. DE LA MISMA FORMULA TENEMOS DONDE TENEMOS 120V/150000 OHM = 8X10^-4 6.- Una persona toca en forma accidental una línea de voltaje de 220 VCD. Si la resistencia de su piel es de 10000 ohms. ¿Cuál es el valor de la corriente que pasa por su cuerpo? DONDE I=V/R TENEMOS QUE I=220/1000 I=0.22AMPERS 7.- Por que las aves que se paran en las líneas de Alto Voltaje no sufren daño alguno. Explicar. POR QUE ESTAS SOLO TOCAN UN CABLE Y NO HACEN TIERRA HCEN TIERRA CERRANDO EL CIRCUITO POR LO TANTO ESTAS NO RESIVEN DAÑO. CONCLUSIÓNES BIBLIOGRAFÍA http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_ley_ohm/ke_ley_ohm_1.htm http://cienciaes.com/ciencianuestra/2009/04/20/-por-qu-no-se-electrocutan-los-p-jaros-que-se-posan-sobrelos-cables-de-alta-tensi-n/ PRÁCTICA 3 POTENCIA EN CD "LEY DE JOULE" OBJETIVOS 1.- Determinar la potencia disipada en un circuito resistivo conectado en serie y paralelo. 2.- Demostrar que esta potencia se puede determinar mediante tres métodos diferentes. GENERALIDADES Sabemos que la potencia eléctrica de un circuito se determina mediante la siguiente relación: P = V x I ------------( 1 ) En donde: P es la potencia en watts. V es el voltaje. I es la corriente. Puesto que el voltaje, la corriente y la resistencia están relacionadas por medio de la ley de ohm se deduce que: P = I2 x R ---------(2) ó P = V2 / R ---------(3) Como observación, podemos hacer notar que, un elemento que disipa potencia debe ser resistivo. La ley de la conservación de la energía requiere que la potencia disipada por elementos resistivos sea igual a la potencia proporcionada por la fuente de energía. Cuando la energía eléctrica llega a un elemento resistivo, se convierte inmediatamente en calor con el resultado de que la resistencia se calienta. Mientras mayor sea la potencia, mayor será su temperatura. La relación que existe entre la potencia y el calor disipado por una resistencia está dada por: Q = 3.43 x W Dónde: Q = calor en BTU / hora . W = potencia en watts. ó Q = 0.00024 x W x t. Dónde: Q = Calor en kilocalorías. W = Potencia en watts. t = Tiempo en segundos. MATERIAL Y EQUIPO Módulo de fuente de energía C. D. Módulo de resistencias. Módulo de medición de C. D. Cables de conexión. DESARROLLO 1.- Arme el circuito de la figura 1, teniendo cuidado de que concuerden las polaridades indicadas en los equipos de medición. FIGURA 1 2.- Con un voltaje de 120 VCD mida la corriente que pasa por la resistencia I= 0.4 3.- Deje que el circuito funcione durante dos minutos 4.- Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de energía. Quiten el módulo de resistencias de la consola. Coloque la mano cerca de la resistencia de 300 ohms teniendo cuidado de no tocarla. Observara que dicha resistencia está caliente (pueden soportar temperaturas continuas de 300 grados centígrados) 5.- Calcule los BTU por hora que disipa esta resistencia. 3.43 x W = 183.84BTU 6.- Cambie el valor de la resistencia por una de 600 ohm s y repita los procedimientos anteriores. 7.- Conecte el siguiente circuito de la figura 2. Aliméntelo con un voltaje de 90 VCD y con el mismo voltímetro haga la medición en las tres resistencias así como la corriente. FIGURA 2 I = 0.1amperes Va = 29.85volts Vb = 30volts Vc = 29.80volts Reduzca la fuente de alimentación a cero volts. 8.- Calcule la potencia que disipa cada una de las resistencias. Determine la potencia total disipada sumando las potencias y determine la potencia suministrada. a) Pa = Va x I = 2.98Watts b) Pb = Vb x I = 3Watts c) Pc = Vc x I = 2.98Watts d) PT =Pa + Pb + Pc =8.96 Watts e) PS = VT x IT = 9Watts ¿Concuerdan d) y e)? ¿Por qué? 9.- Conecte el circuito de la figura 3. Aliméntelo con un voltaje de 90VCD y con el mismo voltímetro haga la medición. FIGURA 3 10.- Repita el inciso 8 a) b) c) d) Pa = Va x Ia = 27Watts Pb = Vb x Ib = 13.68Watts PT = Pa + Pb = 40.68Watts PS = VT x IT = 40.5Watts ¿Concuerdan los valores de la potencia total y la potencia suministrada? ¿Por qué? CUESTIONARIO l.- Compruebe los valores de las potencias por medio del cuadrado de la corriente y la resistencia y también por medio del cuadrado del voltaje y la resistencia de los circuitos usados en el desarrollo de esta práctica. En este caso los valores serán mas exactos por que se toman valores conocidos como es resistencia e intensidad y estos no se toman de un dispositivo como él un multimetro. Pa = (Va ) ^2 ( I) = 3Watts a) Pb = (Vb ) ^2 ( I) = 3Watts b) Pc = (Vc )^2 ( I) = 3Watts c) d) PT =Pa + Pb + Pc =9 Watts PS = VT x IT = 9Watts 2.- Como es la potencia total respecto a las potencias parciales en un circuito con resistencias conectadas en serie y en circuitos conectados en paralelo. En un circuito seri las potencias son iguales tomando como ejemplo la pregunta anterior la potencia 1,2,3 son las mismas. Mientras que en un circuito paralelo la potencia va a variara con respecto la corriente que pase por cada una de las resistencias con esto se sacara la potencia total, esta será resultado de la suma de de las potencias 3.- Se tienen 3 lámparas incandescentes con una potencia de 40, 60 y 100 watts respectivamente. Conectadas a un voltaje de 120 volts (en paralelo) determinar: a) La corriente por lámpara y corriente total. Don de tenemos.- I= P/V I=40/120=0.33 I=60/120=0.5 I=100/120=0.83 It=1.66 AMP. b) Resistencia por lámpara y resistencia total. DONDE TENEMOS R=P/(I)^2 R=40/(0.33)^2=367.3 R=60/(0.5)^2=240 R=100/(0.83)^2=145.15 c) BTU por hora por cada lámpara y BTU por hora total. Rt=72.57 Donde tenemos Q=3.43(P) Q=3.43(40)=137.2 Q=3.43(60)=205.8 Q=3.43(100)=343 Qt= 686 4.- Calcular la cantidad de kilocalorías que produce un horno de resistencias de 1000 watts conecta do a un voltaje de 120volts durante 2 horas de operación. Determinar también la corriente y la resistencia. Donde I=1000/120= 8.33AMPER R=1000/(8.33)^2=14.41 Q=0.00024(1000)(7200)= 1728 BTU 5.- Si se tienen 3 resistencias de 300, 500, 1200 ohms, que resistencia puede manejar con seguridad una mayor potencia. Esta va a depender de la corriente que se maneje ya que si es muy alta sería mejor manejar la resistencia de 1200 pero si es baja es una no manejar la resistencia de 300 Conclusiones.En esta práctica manejamos distinto valores de resistencias y calculamos su corriente y después se calculo la potencia. También se analizo las diferencias que existen en el cálculo dado por los aparatos y el cálculo por teoría estos no variaron mucho. También se analizaron las distintas formulas para calcular tanto resistencias, corriente y calor, esto es bueno porque dependiendo el circuito te dan varios datos y con el análisis de las formulas podemos sacar de una manera más rápida los cálculos que se piden. También analizamos los circuitos más comunes que es el Serie y paralelo y se observo cómo es la variación en datos. Bibliografía cibergrafia Apuntes de análisis de circuitos prof. Vega http://www.ehowenespanol.com/calcular-potencia-circuito-paralelo-como_329256/ http://www.natureduca.com/fis_elec_ccc13.php https://www.google.com.mx/webhp?sourceid=chrome-instant&ion=1&espv=2&ie=UTF8#q=definicion+de+circuito+en+paralelo PRÁCTICA 4 LEYES DE KIRCHHOFF OBJETIVO Confirmar las Leyes de Kirchhoff. GENERALIDADES Los parámetros de voltaje y corriente pueden ser determinados mediante la aplicación de leyes sencillas establecidas por Kirchhoff las cuales expresan que: -"La suma de las corrientes que entran y salen en un nodo es igual a cero". Ia + Ib + Ic +…In=0 Nodo: punto de unión o conexión entre dos o más ramas, elementos, resistencias o impedancias de un circuito. -"La suma de las caídas de tensión o voltaje en un circuito eléctrico es igual a la tensión o voltaje aplicado a dicho circuito". Va + Vb + Vc +…Vn= Vt Mediante la consideración de estas leyes podemos decir que: Para un circuito en serie. El voltaje de alimentación de un grupo de resistencias es igual a la suma de las caídas de voltaje producidas por dichas resistencias. La corriente será igual en cada una de las resistencias que integran el circuito. La resistencia total es igual a la suma de las resistencias de dicho circuito. Para un circuito en paralelo. La suma de las corrientes en un nodo del circuito es igual a cero. Los voltajes existentes en cada una de las ramas es el mismo. La resistencia total es igual al cociente que resulta de dividir la unidad entre los recíprocos de las resistencias del circuito. MATERIAL Y EQUIPO Módulo de fuente de energía de CD. Módulo de resistencias. Módulo de medición de CD. Cables de conexión. DESARROLLO Realice las conexiones que se indican en los siguientes circuitos. Obtenga los valores de voltaje y de corriente. Compruebe las leyes de Kirchhoff en forma teórica, experimental y simulada 1) Circuito 1 2 0 Valor Medido Valor Calculado Valor Simulado Ia 0.1 111.11mA 111.129mA Ib 100Ma 111.111mA 111.115mA Va 33.8 33.333 33.333 Vb 66.8 66.666 66.667 2 0 2) 300 600 100 Vcd 200 Circuito 2 Valor Medido V Valor Calculado Valor Simulado 27.12 27.27 27.273 54.70 54.54 54.545 18.25 18.18 18.182 100.2 99.99 100 90mA 0.090A 90.921mA a V b V c V t I 21 3) 60 Vcd 30 oh 30 oh Circuito 3 22 Valor Medido Valor Calculado Valor Simulado Va 60 60 60 Vb 60 60 60 Ia 0.2 400mA 400mA Ib 0.2 199.9mA 199.99mA It 0.409 400mA 400mA 4) Si Ia= 0.2 Amp 200 ohms Vt=? 60 oh 30 oh Circuito 4 Valor Medido Valor Calculado Valor Simulado Ia 0.23 0.2 200.004mA Ib 0.05 0.66 66.663mA Ic 0.175 0.13 133.33mA Va 45.6 40 40 Vb 34.6 40 40 Vc 34.53 40 40 Vt 80.2 80 80 CUESTIONARIO 1.- Existe alguna diferencia entre los valores medidos, los calculados y los simulados? En los medidos si existe deferencia ya que cuando se coloco el voltaje se pudo haber pasado y por esto hay una diferencia al igual per el uso de la fueste y resistencias. En el calculado y el simulado no hay diferencias. 2.- Que sucede si las polaridades de los aparatos de medición no se respetan? Las lecturas serian negativas o en el peor de los casos puede que no se marque ninguna medida en el multimetro 3.- Que sucede cuando se conectan en serie dos baterías del mismo valor de voltaje a) con misma polaridad. Se mantienen el voltaje de una de las baterías b) con polaridad invertida. En este caso se sumarian los voltajes 4.- Que sucede cuando se conectan en paralelo dos baterías del mismo valor de voltaje a) con misma polaridad El voltaje es el mismo pero la corriente se suma. b) con polaridad invertida Se suma el voltage 5.- En la siguiente figura, determine en forma algebraica el valor de la corriente It CONCLUCIONES En esta práctica analizamos como es el comportamiento de la corriente en los diferentes circuitos como es el circuito serie y el circuito paralelo al igual se hizo el cálculo de cómo es que se puede saber el voltaje de entrada con solo saber las corrientes y las resistencias que se maneja. BIBLIOGRAFIA APUNTES análisis de circuitos eléctricos profesor vega http://www.quimicaweb.net/grupo_trabajo_fyq3/tema8/index8.htm http://www.definicionabc.com/tecnologia/circuito-electrico.php PRÁCTICA 5 ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS EN C.A. "FASORES". OBJETIVOS 1.- Estudiar el comportamiento de los circuitos eléctricos usando graficas vectoriales (fasores). 2.- Establecer el diagrama de impedancias. 3.- Comprobar las leyes de Kirchhoff GENERALIDADES Cuando se aplica un voltaje de C.A. a un circuito Serie la corriente producirá una caída de voltaje tanto en la resistencia como en la reactancia. El voltaje en la resistencia estará en fase con la corriente de línea que produjo esa caída, en tanto que la reactancia se adelanta (reactancia inductiva) o atrasa (reactancia capacitiva) 90 grados respecto a la corriente. La amplitud de la caída de voltaje en la resistencia es proporcional a la corriente y a la resistencia (V= I x R). La amplitud de la caída de voltaje en la reactancia inductiva o capacitiva, también es proporcional a la corriente y a la reactancia (V = I x X). Puesto que estas caídas de voltaje están desfasadas entre sí, la suma aritmética de las mismas es mayor que el voltaje de la fuente de alimentación, no obstante, si estas caídas de voltaje se suman vectorial mente el resultado será igual al voltaje proporcionado por la fuente de alimentación. Ahora cuando se aplica un voltaje de C. A. a un circuito paralelo, este voltaje origina una corriente que fluye por la rama resistiva y una corriente que fluye también por la rama de la reactancia. La corriente que pasa por la resistencia se encuentra en fase con el voltaje de alimentación en tanto que la corriente que pasa por la reactancia se adelanta (capacitiva) o se atrasa (inductiva) 90 grados respecto al voltaje de alimentación. Como estas corrientes no están en fase, la suma aritmética de las mismas será diferente que la corriente de alimentación. Sin embargo, si estas corrientes se representan en forma fasorial, la suma vectorial será igual a la corriente de alimentación. En esta práctica se calcularan los valores de los parámetros eléctricos de un circuito de C. A., utilizando diagramas fasoríales. MATERIAL Y EQUIPO Módulo de fuente de energía C. A:. Módulo de medición de C. A. Módulo de resistencias Módulo de inductancias Módulo de capacitancias Cables de conexión. DESARROLLO Circuitos en serie. 1.- En los siguientes circuitos: 1.1. Conecte la fuente de voltaje y ajuste la corriente a 1 ampere. 1.2. Mida y anote en la tabla 1 los valores de los voltajes respectivos. NOTA.- al término de las mediciones correspondientes, desconecte la fuente de alimentación. 80 Ω Circuito 1 80 Ω Circuito 2 Circuito 3 Circuito 4 CIRCUIT OS 1 2 3 4 78 V V V R L C V -------------------- 62.7 --------------------83.3 68.5 96.6 39 118.8 61 200 ---------------------- 92 99 32 Tabla 1 Circuitos en paralelo. 2.- En los siguientes circuitos: 113 T 2.1. Conecte la fuente de alimentación de voltaje a 120 volts 2.2. Mida y anote en la tabla 2 los valores de las corrientes respectivas Circuito 5 Circuito 6 Circuito 7 Circuito 8 Circuito 9 IR CIRCUITOS 5 6 7 8 9 1.8 (Ampere 1.9 ------------------------------------------1.86 Ic 0.42 (Ampere IL (Ampere IT (Ampere ------------------1.75 1.9 1.1 0.55 2.23 2 0.6 0.9 1.1 2 ---------------------1.7 2.6 Tabla 2 CUESTIONARIO 1.- Haga un reporte de las actividades que llevó a cabo en la realización de la práctica. El reporte de la práctica debe de incluir procedimiento teórico y operaciones donde se requiera. 2.- Con los valores obtenidos en la tabla 1 y 2 dibuje a escala los fasores de voltaje y de corriente de cada circuito. 3.- Determinar en forma teórica los valores de los voltajes para los circuitos serie y las corrientes para los circuitos en paralelo. 4.- Concuerdan los valores medidos con los valores calculados. 5.- Compruebe las leyes de Kirchhoff. 6.- Indique en cada circuito el ángulo de desfasamiento entre el voltaje y la corriente. 7.- Calcule los valores de las inductancias y de las capacitancias de los circuitos usados en las pruebas, anótelos en la tabla siguiente. CIRCUIT OS 1 L C 2 3 4 8.- Indique la relación que existe entre la velocidad angular y la frecuencia de una función senoidal. 9.- ¿Qué es un fasor y como se representa? 10.- ¿La resistencia, la inductancia y la capacitancia son afectadas por la frecuencia (amplié su respuesta)? 11.- ¿Qué es reactancia? 12.- Indique la relación entre la inductancia y la reactancia inductiva. 13.- Indique la relación entre capacitancia y la reactancia capacitiva 14.- ¿Qué es impedancia? CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA PRACTICA 6 “POTENCIA MONOFÁSICA” OBJETIVOS 1.- Diferenciar los conceptos de potencia en un circuito de C. A. 2.- Aprender el uso del Wattmetro. GENERALIDADES En circuitos energizados con C. D. la potencia proporcionada a una carga resistiva es igual al producto del voltaje entre las terminales de la carga por la corriente que circula por el mismo. Dimensionalmente, el resultado es expresado en watts. Para el caso de circuitos energizados con C. A. el producto anterior es expresado en volts-ampers. Por lo tanto, la potencia real y la potencia aparente serán las mismas siendo sus unidades los watts. CAPACITANCIA Cuando un capacitor es alimentado con una fuente de voltaje de C. A., este voltaje aumenta, disminuye e invierte su polaridad en forma continua. Cuando el voltaje aumenta, el capacitor almacena energía y cuando el voltaje disminuye el capacitor libera la energía almacenada, habrá energía que fluya de izquierda a derecha cuando el capacitor se cargue y de derecha a izquierda cuando se descargue y puesto que no se disipa ninguna potencia, el wattmetro indicara cero, sin embargo, se produce una caída de voltaje y se tiene un flujo de corriente en el circuito. El producto de ambos es la potencia aparente, encontrándose la corriente adelantada 90 grados eléctricos respecto al voltaje. A esta potencia se le denomina potencia reactiva capacitiva siendo sus unidades los voltsampers reactivos (VA R S). INDUCTANCIA En un elemento inductivo, al ser energizado con C.A. el comportamiento del voltaje y la corriente es similar al que se tiene en un elemento capacitivo solo que en este, el voltaje es el que determina la cantidad de energía almacenada en tanto que en el inductor se trata de la corriente. 3 0 Para este caso, si se conecta wattmetro, la lectura será de cero watts pero considerando el desfasamiento existente entre el voltaje y la corriente de 90 grados, el producto nos dará la potencia reactiva inductiva siendo sus unidades los volts-ampers reactivos (VARS). En resumen podemos decir que: Para un elemento resistivo se tiene la potencia real siendo sus unidades los watts. Para un elemento capacitivo o inductivo se tiene una potencia reactiva capacitiva o inductiva siendo sus unidades los VARS. MATERIAL Y EQUIPO Módulo de fuente de alimentación de C.A. Módulo de medición de C.A. Módulo de Wattmetro monofásico (750 w). Módulo de Resistencias, Inductancias y Capacitancias. Cables de Conexión. DESARROLLO 1.- Usando los módulos necesarios, arme el circuito ilustrado en la figura 1, ajustando la carga a 57 ohms. (ver tabla anexa de valores de resistencias). A W Vca V Ω 57 CARGA FIGURA 1 31 2.- Conecte la fuente de alimentación a una carga resistiva de 57 ohms y dando valores de 40, 80 y 120 volts mida y anote los valores de la corriente y de la potencia en la tabla 1. 32 R=57 ohms VOLTAJ E 40 CORRIENTE POTENCIA 0.6 15 80 1.2 90 120 1.75 230 Tabla 1 3.- Sustituya en el circuito la carga resistiva de 57 ohms por una carga reactiva inductiva de 57 ohms. Anote los valores en la tabla 2. XL = 57 ohms VOLTAJ E 40 CORRIENTE POTENCIA 0.6 5 80 1.2 20 120 1.8 50 Tabla 2 4.- Conecte la carga resistiva de 57 ohms en paralelo con una reactancia inductiva de 57 ohms. Anote los valores obtenidos en la tabla 3. R // XL VOLTAJ E 40 CORRIENTE POTENCIA 1 20 80 1.9 120 120 3 300 Tabla 3 5.- Conecte la carga resistiva de 57 ohms en paralelo con una reactancia capacitiva de 57 ohms. Anote los valores obtenidos en la tabla 4 R // XC VOLTAJ E 40 CORRIENTE POTENCIA 1 15 80 1.95 90 120 3 240 Tabla 4 CUESTIONARIO 1.- Haga un reporte de las actividades que llevó a cabo en la realización de la práctica. El reporte de la práctica debe de incluir procedimiento teórico y operaciones donde se requiera. La tabla 1 y 2 son los mismos valores por calculo VOLTAJ E CORRIENTE I=V/R POTENCIA P=I^2 (R) 40 0.70 27.93 80 1.4 111.72 120 2.10 251.37 LOS VALORES DELA TABLA 3 Y LA CUATRO SON LOS MISMOS TEORICAMENTE VOLTAJ E CORRIENTE I=V/R POTENCIA P=I^2 (R) 40 1.40 57.46 80 2.80 223.44 120 4.21 505.136 Tabla 2 2.- Determinar en forma teórica y simulada, los valores de corriente y potencia indicados en las tablas anteriores. Los valores se repiten para el circuito uno y dos 3.- ¿Son iguales los valores teóricos, medidos y simulados? si 4.- Anote sus comentarios. Los valores teóricos y simulados son los mismo pero los medidos ya tienen variaciones por el uso del equipo. 5.- Representar en forma senoidal y en forma fasorial los voltajes y las corrientes indicados en las tablas. 6.- Trace el triángulo de potencias respectivas. 7.- Describir el funcionamiento del Wattmetro vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctricodado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente» o amperométrica, y una bobina móvil llamada «bobina de potencial» o voltimétrica. Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. Además, en los vatímetros analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistenciagrande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella. El resultado de esta disposición es que en un circuito de corriente continua, la deflexión de la aguja es proporcional tanto a la corriente como alvoltaje, conforme a la ecuación W=VA o P=EI. En un circuito de corriente alterna la deflexión es proporcional al producto instantáneo medio del voltaje y la corriente, midiendo pues la potencia real y posiblemente (dependiendo de las características de cargo) mostrando una lectura diferente a la obtenida multiplicando simplemente las lecturas arrojadas por un voltímetro y un amperímetro independientes en el mismo circuito. 8.- Para el caso de una carga completamente resistiva ¿es igual la lectura indicada por el Wattmetro que el producto V x I? Existirá una ligera variación ya que al ajustar el voltaje este siempre vareara y con este la cooriente también depende de cómo este ajustada la escala y si este es analógico o digital. Esto es lo que puede mostrar mas variación CONCLUSIONES En este caso se uso el circuito en para lelo mostrando las resistencias en paralelo se manejo tanto resistencia como capacitor e inductancia esto siempre fueron en ohms para facilitar el manejo de formulas para sacar corriente y también para usar el aparato wattmetro. Wattmetro se mostro como es que se debe de conectar y cual es su función se comparo lo que daba con un circuito diseñado en multisim para mostrar las diferencias. BIBLIOGRAFÍA https://es.wikipedia.org/wiki/Vat%C3%ADmetro https://www.google.com.mx/search? q=triangulo+de+potencia+electrica&espv=2&biw=1440&bih=799&source=lnms&tbm=isch&sa= X&ved=0ahUKEwihl7jC3JTMAhVBvIMKHcIfADkQ_AUIBigB http://www.sapiensman.com/electrotecnia/problemas24.htm APUNTES ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS PROF. VEGA PRÁCTICA 7 FACTOR DE POTENCIA OBJETIVOS 1.- Entender cómo se relaciona la potencia real, la potencia reactiva y potencia aparente. 2.- Analizar el comportamiento del factor de potencia de un motor monofásico 3.- Corregir el factor de potencia a un motor monofásico. GENERALIDADES Los motores de C. A. para su funcionamiento requieren de un campo magnético. Para la creación de este campo magnético el motor requiere de una potencia reactiva(VARS) proporcionada por la línea de alimentación, esta potencia reactiva no produce ningún trabajo útil Además estos motores también demandan potencia real la cual se convierte en potencia útil o de trabajo (WATTS). La relación entre estas dos potencias nos proporciona lo que se conoce como factor de potencia (f.p.). Esta relación se puede analizar en forma más clara mediante el triángulo de potencia. En esta práctica analizaremos el comportamiento del factor de potencia en un motor monofásico de C. A. y como poder corregirlo. MATERIAL Y EQUIPO Módulo de fuente de energía de C. A. Módulo de medición de C. A. Módulo de capacitancias (2). Módulo wattmetro monofásico Cables de conexión. Motor monofásico de fase hendida /arranque por capacitor. Tacómetro. Electrodinamómetro. DESARROLLO 1.- Conecte el circuito de la figura 1. Ac.a. 1 MOTOR CON CONDENSADOR DE ARRANQUE 1 3 Vc.a. W 120 V c. a. 2 1 2 6 7 3 4 5 4 N ELECTRODINAMOMETRO ROTACION 2 120 V c. a. 120 V c. a. N Figura 1 2.- Por medio de la banda acople el motor con condensador de arranque al electrodinamómetro. 3.- Gire la perilla del electrodinamómetro en el sentido antihorario hasta su posición extrema con la finalidad de tener 0 lb-in (en la parte inferior del electrodinamómetro se visualiza la aguja que indica el par) 4.- Encienda la fuente de alimentación y proporcione un voltaje de 120volts de C.A. 5.- Realice las mediciones que se indican en la tabla 1. T ( lbi n) 0 V I P S ( Volt s) 120 ( Amper 1.2 e) ( Watt 135.s) ( RP M) 1785.4 3 120 1.7 205 1763.9 6 120 2.25 260 1741.6 9 120 2.8 320 1714.3 12 120 3.7 425 1658.5 Tabla 1. 6.- Reduzca a cero lb-in el par. 7.- Apague la fuente de alimentación. 8.- Alambre en paralelo los dos módulos de capacitancias y conéctelos en paralelo al motor como se muestra en el circuito 2. 9.- Encienda la fuente de alimentación. 10.- Fije el par a 9 lb- in 11.- Coloque el valor de la reactancia capacitiva según indique la tabla 2 y realice sus mediciones. Ac.a. 1 MOTOR CON CONDENSADOR DE ARRANQUE 1 3 Vc.a. W 1 2 120 V c. a. 2 4 3 6 7 4 5 Capacitancia equivalente N ELECTRODINAMOMETRO ROTACION 2 120 V c. a. 120 V c. a. N Figura 2 Xc V I P 0 ( Volt s) 120 ( Amper e) 3 ( Watt 345s) ( RP M) 1703.9 S 28. 55 35. 30 40 120 3.4 350 1705.8 120 4.6 340 1708.4 120 4.4 335 1708 50 120 3.95 335 1707.3 Tabla 2. 12.- Reduzca el electrodinamómetro a 0 lb-in y apague la fuente de alimentación. 13.- Desconecte la fuente de alimentación. CUESTIONARIO 1.- Con los datos obtenidos de la tabla 1, para cada par: a) Calcule la Potencia aparente. b) Calcule la Potencia reactiva. c) Calcule el Factor de potencia. d) Dibuje el triángulo de potencias Potenc ia aperen 144 Potencia reactiva Factor de potenc 1780.28 0.075 204 1751.94 0.11 270 1722.38 0.14 360 1684.16 0.18 444 1603.12 0.25 2.- Comente que sucede al incrementar el par con: a) La potencia aparente, ¿Por qué? La potencia va en incremento por que se ve involucrada la corriente pero el voltaje que da igual b) La potencia reactiva, ¿Por qué? La potencia va en disminución ya que las revoluciones van en disminucion c) Factor de potencia, ¿Por qué? d) La velocidad, ¿Por qué? La velocidad disminuye por que la potencia va en incremento 3.- Con los datos obtenidos de la tabla 2, para cada valor de reactancia capacitiva: a) Calcule la potencia aparente b) Calcule potencia reactiva c) Calcule el factor de potencia d) Dibuje el triángulo de potencias Potenc ia aperen 360 Potencia reactiva Factor de potenc 1668.60 0.20 408 1669.50 0.20 552 1674.22 0.19 528 1674.82 0.196 474 1674.11 0.1962 4.- Comente que sucede al incrementar la reactancia capacitiva con; a) La potencia aparente, ¿Por qué? Esta va incrementado ya que la corriente tiende a aumentar. b) La potencia reactiva, ¿Por qué? Esta va en incremento pero no de forma muy exponencial esto es por que las revoluciones van aumentando. c) Factor de potencia, ¿Por qué? Este va en disminución ya que la potencia no va en incrmento sino al contrario y las revoluciones por minuto van en aumento. d) La velocidad, ¿Por qué? Esta va en aumento a que la reactancia capacitiva se aumento desde 0 hasta 50 CONCLUCIONES. En esta práctica vimos como es que actúa un motor monofásico al igual se observe como se miden las revoluciones por minute y como es que estas van a aumento o van disminuyendo con respecto al modulo de capacitancias también se observe como es afectada la corriente que paso en los distintos casos. BIBLOGRAFIA Apuntes análisis de circuitos profesor vega https://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica http://www.asifunciona.com/respuestas/respuesta_2/respuestas_2.htm http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_factor_potencia/ke_factor_potencia_3.htm PRACTICA 8. CIRCUITOS TRlFÁSICOS OBJETIVOS 1.- Analizar el comportamiento del voltaje y la corriente en un circuito trifásico. 2.- Aprender cómo se efectúan las conexiones en delta y en estrella. 3.- Determinar la potencia en circuitos trifásicos. GENERALIDADES En la mayoría de los casos, los circuitos trifásicos están balanceados, es decir, está compuesto por tres ramas idénticas cada una de las cuales tiene la misma impedancia. Cada una de estas se puede tratar como una carga monofásica. Los circuitos trifásicos no balanceados constituyen un caso esencial. Los sistemas trifásicos se conectan por lo general en una configuración" DELTA Ó ESTRELLA, teniendo cada una características eléctricas bien definidas. En esta práctica analizaremos estas características. MATERIAL Y EQUIPO Módulo de fuente de alimentación trifásica. Módulo de medición de voltaje y corriente. Módulo de resistencias. Cables de conexión DESARROLLO 1.- Conexión en estrella 1.1. Conecte el circuito de la figura l. Ajuste cada sección de resistencias a 400 ohms y con un voltaje de alimentación de 208 Volts (voltaje de línea), mida y anote los voltajes y las corrientes indicadas en la tabla1. Ia 4 VL Ib 5 Vb N VL Va VL Vc 6 Ic Figura 1 Fase 4,n Fase 5,n Fase 6,n Corriente. Línea4Línea Corriente. 5 Línea Corriente. 6 121.7 122.8 123.2 212.2 211.8 22.6 Volta je Corriente 0.31 0.32 0.31 Tabla 1 4 0 2.- Conexión delta 2.1. Conecte el circuito de la figura 2. Ajuste cada sección de resistencias a 400 ohms, con un voltaje de alimentación de 120 Volts C. A. (voltaje de línea), mida y anote los valores de voltaje y corriente indicados en la tabla 2. Figura 2 Fase 1,2 Fase 2,3 Fase 1,3 Corriente. Línea4Línea Corriente. 5 Línea Corriente. 6 210 215 220 Volta je Corriente 0.518 0.518 0.518 Tabla 2 41 CUESTIONARIO 1.- En las conexiones estrella y delta, determinar en forma teórica y simulada los valores de voltajes como los corrientes correspondientes. 2.- ¿Concuerdan los valores teóricos con los valores medidos? 3.- ¿Se cumple la relación de 1.73 entre los valores de fase respecto a los valores de línea? 4.- En un circuito conectado en estrella, el voltaje de línea a línea es de 1000 Volts C. A. ¿Cuál es el valor del voltaje de línea a neutro? 5.- En un circuito conectado en delta, la corriente de fase es de 20 amperes, ¿Cuál es la corriente de línea? 6.- En un circuito conectado en estrella, la corriente de fase es de 10 amperes, ¿Cuál será el valor de la corriente de línea? 7.- Tres cargas conectadas en estrella con una resistencia igual a 10 ohms cada una disipa una potencia total de 3000 watts. Calcular el voltaje de alimentación de la carga (voltaje de línea a línea). 8.- Se conectan tres resistencias de 12 ohms en delta a un voltaje de línea de 440 Volts. ¿Cuál es el valor de la corriente de línea? 9.- Determinar la potencia trifásica del punto anterior. CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA PRÁCTICA 9 POTENCIA TRIFÁSICA OBJETIVOS 1.- Interpretar el significado de potencia positiva, potencia negativa, potencia real y potencia reactiva. 2.- Analizar las variables eléctricas de un sistema trifásico GENERALIDADES Para la medición de potencia real (activa).en los circuitos trifásicos existen dos métodos. a) Método de los dos wattmetros. b) Método de los tres wattmetros. En estas condiciones, la potencia trifásica será igual a la suma de las lecturas de dichos wattmetros, respectivamente. Cabe mencionar que, en forma práctica, también es muy frecuente el uso de un wattmetro para la medición de la potencia trifásica denominado wattmetro trifásico. Un wattmetro trifásico común es el que tiene tres terminales de entrada y tres terminales de salida. Si la energía fluye de la fuente de alimentación hacia la carga eléctrica se considera una potencia positiva. Si la energía va desde la carga hacia la fuente de alimentación, se tendrá una potencia negativa. De la misma manera que existen métodos y aparatos eléctricos para la medición de la potencia real trifásica, existen también métodos y aparatos muy similares pero que nos dan la potencia reactiva VARS, estos aparatos se les denomina "VARMETROS" dando también lecturas positivas ó negativas dependiendo del sentido de flujo de energía. MATERIAL Y EQUIPO Módulo de fuente de alimentación de C. A. Módulo Analizador de energía. Módulo de resistencias, reactancias y capacitancias. Cables de conexión. DESARROLLO 1.- Conecte el circuito de la figura 1, el valor de la impedancia de fase (Zf) está indicada en la tabla 1. Los interruptores de los módulos de resistencia, inductancia y capacitancia deben de estar en la posición abierta. 2.- Encienda la fuente de alimentación. Figura 1 1 Zf 208 Vc. a. Zf 2 208 Vc. a. Zf 3 1 N 3.- El analizador mostrará en la pantalla de arriba hacia abajo VAB, VBC y el factor de potencia (factor de potencia menor a 0.4 no lo índica). 4. Pulse el botón VA, VAR la información que aparece en la pantalla de arriba hacia abajo es W, 5. Al pulsar nuevamente el botón pulse nuevamente el botón aparecerá en la pantalla IA, IB y la frecuencia, regresará a la primera información. 6. Apague la fuente de alimentación. 7. Coloque el valor de Zf de acuerdo a la tabla 1 encienda la fuente de alimentación fije el voltaje a 120V y mida los valores que se piden. 8. Repita los puntos 6 y 7 para las demás impedancias de fase, al finalizar apague la fuente de alimentación. 9. Conecte el motor el Motor trifásico Jaula de ardilla en estrella y mida los valores que están en la tabla 1, apague la fuente de alimentación. Zf (Ω) F.P (VOLTS) P3φ Q3φ S3φ (WATT)(VAR)(VA)(A)(A) (VOLTS) 0 212.4 135 135 211.8 0.361 0.37 0.306 211.5 213.4 16 143 144 0.386 1 -154 154 0.418 0.416 150 141 208 0.562 0.572 139 -155 208 0.554 0.569 213 22.1 210.9 212.9 211.9 212.6 CUESTIONARIO 1.- Establezca el triángulo de potencias así como la representación fasorial de los voltajes y de las corrientes en cada una de las cargas indicadas en la tabla. 2.- Explique el funcionamiento de medición de la potencia activa (watts) por el método de los dos y tres wattmetros. 3.- Explique el funcionamiento del Varmetro trifásico. 4.- Es afectada la potencia real cuando se conectan cargas reactivas? ¿Porque? 5.- Cuando se conecta y desconecta una carga resistiva conectada en paralelo con otra carga reactiva ¿Se interrumpe la energía? 6.- ¿Qué pasa con las corrientes, con los voltajes y con las potencias cuando son conectadas en paralelo dos cargas reactivas (inductivas y capacitivas) del mismo valor? Amplíe su respuesta. 7.- ¿Cómo se modifica el factor de potencia? CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA