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• Pariapaza Cuarite Darwin

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P.P. Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FOR MALES

SESION 06: BALANCE DE POTENCIA ELECTRICA EN LOS CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA I. OBJETIVO Analizar y verificar en forma experimental la existencia del balance de potencias en los circuitos eléctricos de corriente continua, tanto en forma directa (Vatímetro), como en forma indirecta (voltímetro –amperímetro). Analizar y verificar el procedimiento correcto para la utilización y funcionamiento del instrumento vatímetro. II. MARCO TEÓRICO: Otro concepto importante, relacionado con los circuitos eléctricos, es la potencia, P. En corriente continua se calcula como el producto de V, el voltaje, o diferencia de potencial a través de la resistencia, y la corriente, I, que circula por ella. Es decir, P = VI. La unidad de potencia en el Sistema Internacional, SI, es el vatio, abreviado W. La potencia de una resistencia nos dice cuánto calor es capaz de disipar por unidad de tiempo. Si el producto VI de una resistencia en un circuito tiene un valor superior al de su potencia se sobrecalentará y quemará, quedando inutilizada. La unidad de voltaje en el SI es el voltio, abreviado V, y la de la corriente, el amperio, abreviado A. De acuerdo con la expresión para calcular la potencia vemos que 1 W = (1 V) (1 A). P=I*V Donde V es la caída de potencial en esa parte del circuito. Otra forma de expresarla puesto que V = R * I P=RI

2

Otra forma de expresarla puesto que I = V / R P =V2 / R 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 - 01 puente de diodos, Conductores de conexión

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IV. ACTIVIDADES a) Armar el circuito de la siguiente figura:

TABLAS TABLA N°1 Punto 1

A(amp) 1,24

V1(V) 54,2

V2(V) 54,6

VT 108,8

W(watts) 135

R1(Ω) 44,0

R2(Ω) 44,0

2

1,38

54,5

54,5

108,8

150

39,5

39,3

3

1,50

54,0

54,0

108,7

165

37,1

37,5

4

1,62

55,0

55,0

108,2

175

35,2

33,9

5

1,80

55,9

55,9

108,0

197

32,5

29,9

6

2,37

57,6

57,6

107,8

261

26,0

22,4

TABLA N°2 R1

ΣPcons= P1+P2

R2

Punto 1

67,208

67,6544

66,765

67,704

67,654

67,754

2

75,210

75,2238

75,1962

74,934

74,8429

75,0252

3

81,0

83,4750

78,5984

82,05

84,375

79,7891

4

89,1

92,3789

85,9375

86,184

88,9672

83,4879

5

100,62

105,30

96,1480

93,78

96,876

84,2823

6

136,51

146,0394

127,6062

118,974

125,8186

112,5018

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P1+P2 134,913 1 150,144 0 163,095 3 175,351 8 192,335 4 255,817 3

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TABLA N°3 ΣPgener=Pf

Fuente (1) Punto

W

Pf=Vt*I

1 2 3 4 5 6

135 150 165 175 197 261

131,92 207 247,5 283,5 354,6 618,5

134,92 150,01 164,625 175,092 195,7 258,243

CUESTIONARIO 1. Explicar el principio de funcionamiento del vatímetro. El vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de potencial 2. ¿Qué es la potencia eléctrica? La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt). 3. ¿Cómo se conecta el vatímetro? Dibuje el esquema. 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 resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.

Fig. Conexión en Paralelo

Fig. Conexión en Serie

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4. ¿Qué instrumentos nos permiten encontrar la potencia eléctrica que consume un circuito? El vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de potencial». 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 resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella. EL Vatímetro (mide la potencia eléctrica) 5. ¿Qué es “Balance de potencias” y cuándo se cumple? La c a n t i d a d d e p o t e n c i a a b s o r b i d a p o r a l gu n o s d e l o s e l e m e n t o s e s igual a la cantidad de potencia generada por los elementos restantes del circuito. La s u m a d e l a t o t a l i d a d d e p o t e n c i a s a b s o r b i d a s e v a l u a d a s e n c a d a u n o de los elementos del circuito es igual a cero.

Donde n es el número de elementos del circuito, elementos pasivos. y elementos activos.

Es de resaltar que algunas de estas potencias absorbidas resultaran de signo negativo, es decir indican que el elemento se encuentra entregando potencia, es por esto que es posible encontrar en la l i t e r a t u r a l a s i gu i e n t e e c u a c i ó n c o m o f o r m a d e e v a l u a r e l b a l a n c e d e potencia.

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6. A partir de los datos experimentales, hallar las potencias generadas y consumidas y verificar si existe “Balance de potencia” en el circuito eléctrico. De la tabla N°3 observamos que la sumatoria de potencias consumidas con la sumatoria de potencias generadas son casi iguales entonces vemos que si existe un balance de potencias. 7. En forma tabulada dar la divergencia de valores existentes entre los valores que registra directamente el vatímetro y las potencias calculadas teóricamente, adjuntar un ejemplo de cálculo.

1

Valor Experimental 135

Valor Teórico 134,91

2 3 4

150 165 175

150,14 163,10 175,35

5 6

197 261

192,34 255,82

Un ejemplo de Cálculo: Para el punto 1: (R1=44), (R2=44), (I=1,24), (V1=54,2), (V2=54,6)

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8. En el circuito desarrollado en la práctica ¿Se cumple el balance de potencias? ¿Por qué? Realice un cuadro para realizar la comparación. Si existe un balance de potencias ya que los valores son semejantes ΣPgeneradas ΣPconsumidas 134,92 134,913 150,01 150,144 164,625 175,092 195,7

163,0953 175,3518 192,3354

258,243

255,8173

9. Realice el cálculo teórico del circuito desarrollado en práctica y compare con los resultados experimentales. ¿Son iguales los resultados? Explique Observamos que las tablas N°1, N°2 Y N°3 y vemos que los resultados de la practica a los resultados experimentales son semejantes estos datos eran de esperarse. BIBLIOGRAFÍA http://es.wikipedia.org/wiki/Vat%C3%ADmetro http://gemini.udistrital.edu.co/comunidad/grupos/gispud/RAIZDC/contenidoprogramatico/c apitulo1/balance.html

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