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• Eydner Barrios

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1. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL Estudiar el comportamiento del capacitor en circuitos de corriente alterna. 2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 1. Medir la potencia en un circuito puramente capacitivo. 2. Medir la reactancia del capacitar en c-a.

2. INSTRUCCIONES: La práctica de laboratorio se desarrollará mediante el cumplimiento secuencial de los siguientes pasos: 2.1. Se leerá detenidamente la presente guía para seguir todos los pasos expuesta en la misma. 2.2. Se verificará los diferentes equipos y herramientas necesarias para la práctica. 2.3. Identificar los módulos y su funcionamiento. 2.4. Verificar que los equipos estén des energizados antes de cualquier conexión. 2.5. Colocar los diferentes módulos requeridos en un solo armario de trabajo. 2.6. Verificar que los cables o instrumentos estén correctamente aislados y en buen estado. 2.7. Si se detecta un mal funcionamiento de los equipos o se considera que su funcionamiento es anormal, informar inmediatamente al responsable. 2.8. Antes de realizar las pruebas con los equipos notificar al responsable para la revisión de las conexiones.

3. ACTIVIDADES POR DESARROLLAR Las actividades o etapas en forma secuencial para el desarrollo de la práctica se indican de la siguiente manera: 3.1. OBSERVACIÓN Y RECONOCIMIENTO DE INSTRUMENTOS Y EQUIPOS 3.1.1. Equipos de protección personal:  Gafas de seguridad.  Mandil.  Guantes de electricista. 3.2. Equipos y herramientas:

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Módulo de Fuente de Energía (0-20V c-a) Módulo de Capacitancia Módulo de Medición de c-a (2.5 A) Módulo de Medición de c-a (250V) Módulo de vatímetro monofásico (750W) Cables de conexión

EMS 8821 EMS 8331 EMS 8425 EMS 8426 EMS 8431 EMS 8941

3.3. Materiales: 1. Lápiz 2. Cuaderno. 3. Guía. 3.4. MANEJO DE INSTRUMENTOS, EQUIPOS, TOMA Y RECOLECCIÓN DE DATOS. Advertencia: ¡En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga ninguna conexión cuando la fuente está conectada! ¡La fuente debe desconectarse después de hacer cada medición! 3.4.1.a) Examine la estructura del Módulo EMS 8311 dando especial cuidado a los capacitores, los interruptores articulados, los terminales de conexión y cableado. 3.4.2.b) Observe que el módulo se divide en tres secciones idénticas, cada una de las cuales contiene una contiene tres elementos de capacitancia con valores de 8.8uF, 4.4uF y 2.2uF. la caratula del módulo están marcadas los valores de reactancia y corriente de c-a a 60Hz correspondientes a cada capacitor. 3.4.3.Si se cierran los interruptores articulados correspondientes, entonces dos capacitores cualesquiera o los tres se pueden conectar en paralelo. Los valores son: 6.6uF; 11uF; 13.2uF; 15.4uF Estos valores de capacitancia en paralelo se pueden duplicar o triplicar conectando las secciones en paralelo.

3.4.4. Conviene recordar que cuando la capacitancia se duplica, la reactancia se reduce a la mitad. Por lo tanto si se seleccionan cuidadosamente los interruptores, la corriente de línea se puede controlar, en pasos de 0.1 amprs hasta un total de 2.1 amprs(todos los interruptores cerrados- Totas las secciones en paralelo).

3.4.5. Conecte el circuito de la figura usando los módulos de EMS de capacitancia, medición de CA, vatímetro y fuente de alimentación.

3.4.6. Conecté las tres secciones de capacitancia en paralelo y corriente (posición arriba) todos los capacitores del módulo. b) Conecte la fuente de alimentación y ajuste a 120 V c-a guiándose por las lecturas que tome en el voltímetro de c-a conectado a la carga de capacitancia. c) Mida y anote la corriente y potencia tomando estas lecturas en el amperímetro respectivamente. I= 2.1 A P= 0 W d) Vuelva el voltaje a cero y desconecte la fuente de alimentación. 4.4.7. Calcule el valor de Xc y la capacitancia correspondiente en microfaradios. Determine la potencia aparente y reactiva  a) Reactancia 1 2𝜋𝑓𝐶 1 𝑋𝐶 = 2𝜋(60)(46.2) 𝑋𝐶 =

Xc= 5.74𝑋10−5 ohms. 

b) Capacitancia 𝐶𝑇 = ∑ 𝐶 𝐶𝑇 = (2.2 + 4.4 + 8.8)3 C= 462 uF.



c) Potencia aparente 𝑆 = 𝑈. 𝐼 S= 241.2 VA.



d) Potencia reactiva 𝑄 = 𝑈. 𝐼 𝑠𝑒𝑛𝜃 Q= -241.2 Var.

4.4.8. En la gráfica se muestran las ondas del voltaje y corriente del circuito, junto con la curva de potencia resultante.

Observe que la curva de potencia instantánea tiene dos ciclos por cada ciclo (360°) del voltaje o la corriente. La mitad positiva de la curva de potencias es igual a la negativa; es decir durante parte del ciclo, p es negativa lo cual significa que durante este tiempo la energía es devuelta a la fuente. La mitad positiva de la curva de potencia es igual a la negativa; es decir, durante parte del ciclo, p es negativa, lo cual significa que, durante este tiempo, la energía es devuelta a la fuente. Este hecho importantísimo indica que, en un circuito de c-a con carga capacitiva, la fuente proporciona energía al circuito durante una porción del ciclo (las semiondas de potencia positiva) y el circuito devuelve esta energía a la fuente durante el resto del ciclo. De acuerdo con esto, si en un ciclo la cantidad de energía devuelta es igual a la promocionada por la fuente, la potencia neta (total) absorbida por el circuito es cero. Prueba de conocimiento; 1. El capacitor que aparece de la figura 17.2 se carga durante los primeros 120° de rotación angular (tiempo) 2. A continuación, este mismo capacitor se descarga durante los siguientes 70° 3. Un capacitor toma una corriente de 3A cuando se conecta a una fuente de 60Hz, 600V Calcule: a) La potencia aparente

𝑆 = 𝑈. 𝐼 S= 1800 VA

b) La potencia reactiva 𝑄𝑐 = 𝑈. 𝐼 𝑠𝑒𝑛(−90) Qc= -1800 𝑉𝐴𝑟 c) La potencia real La potencia real del circuito señalado es de cero por que no posee componentes reactivos. d) La reactancia capacitiva 𝑋𝐶 = 𝑋𝐶 =

1 2𝜋𝑓𝐶

1 2𝜋(60)(1.6)

=1.65x110−6 𝑜ℎ𝑚𝑠 e) El valor del capacitor 𝐶=

1 2𝜋𝑓𝑋𝑐

C= 1.6222 uf 4. Un sistema de 60Hz, incluye un capacitor con una reactancia de 100 ohms. a) ¿Cuál es su reactancia a 120Hz? 𝑋𝑐 = 120 ∗ 100/60 𝑋𝑐 = 200 𝑜ℎ𝑚𝑠 b) ¿Cuál es su reactancia a 30Hz? 𝑋𝑐 = 300 ∗ 100/60 𝑋𝑐 = 50 𝑜ℎ𝑚𝑠 c) ¿Qué regla expresa la relación que hay entre la reactancia capacitiva y la frecuencia? Un condensador genera un desfase en la señal del voltaje que se mide en la resistencia el cual aumenta si aumenta la frecuencia d) ¿Cuál sería el valor de la capacitancia a 60Hz? 1 2𝜋𝑓 C= 2.6510−6 𝑢𝑓

𝐶=

e) ¿Qué valor de capacitancia se debería tener a 12 Hz? 𝐶=

1 2𝜋𝑓

C= 1.32x10−3 𝑢𝑓

f) ¿Cuál sería la reactancia en el caso de c-d? 1 2𝜋𝑓𝐶 Seria de cero puesto que en una señal de corriente directa la frecuencia no influye en el circuito y su relación está ligada más a la intensidad y el voltaje por la ley de ohm donde se considera como la resistencia 𝑋𝐶 =

4. Calcule el valor de la capacitancia que tiene una reactancia de 300 ohms a 60Hz 𝑋𝐶 =

1 2𝜋𝑓𝐶

𝑋𝐶 = 8.8 𝑢𝑓

5. RESULTADOS OBTENIDOS En la presenta practica se obtuvo los siguientes resultados: Reactancia capacitiva 𝑋𝐶 =

1 2𝜋𝑓𝐶

Capacitancia 𝐶=

1 2𝜋𝑓

Potencia aparente 𝑆 = 𝑈. 𝐼 . Potencia reactiva 𝑄 = 𝑈. 𝐼 𝑠𝑒𝑛𝜃 Con un ángulo de -90° Potencia real cero

6. CONCLUSIONES En la presente practica se realizó las mediciones en un circuito puramente capacitivo el cual concluyó que el resultado de la potencia real es cero puesto que no contiene componentes resistivos que consuman energía, pero si se midió la intensidad del circuito y el voltaje para calcular la potencia aparente y la potencia reactiva capacitiva además que se conoció como calcular capacitores en serie y en paralelo, así como el uso adecuado del vatímetro analógico .

7. RECOMENDACIONES Usar debidamente el vatímetro sabiendo que se tiene que alimentar al vatímetro con voltaje con una conexión en paralelo y la intensidad con una conexión en serie así el elemento que se desea medir o bien al circuito total, si el vatímetro no marca y las conexiones están bien realizadas es un valor correcto cero puesto que el vatímetro mide potencia real y estamos midiendo la potencia real en un circuito puramente capacitivo.