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• Fernando Hinojosa

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P.P. Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica __________________________________________________________________________________ _

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES P.P. INGENIERIA MECANICA ELECTRICA Y MECATRONICA SESION 09: MEDIDA DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS MONOFÁSICOS (METODO DE LOS TRES AMPERÍMETROS) I.

OBJETIVO  Analizar en forma experimental la medida del factor de potencia activa en circuitos eléctricos monofásicos de C.A. utilizando el método de los tres amperímetros y compararlo con los valores teóricos.

II.

MARCO TEÓRICO . El receptor Z, cuyo factor de potencia se pretende determinar, se conecta en paralelo con una resistencia pura R de valor conocido y se miden las intensidades de corriente IR que circula por R, I Z que circula por Z e I T corriente total del circuito, por medio de amperímetros. Para que el factor de potencia sea lo más exacto posible deben cumplirse las siguientes condiciones previas.

IT

IZ IR

. En estas condiciones, se tiene:

1. Que el valor de la resistencia R sea aproximadamente igual al valor de Z. 2. Que los amperímetros tengan una resistencia interior muy pequeña. 3. La tensión V está en fase con la corriente IR.

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4. La corriente IZ, en el receptor Z, está desfasada en un ángulo  respecto a la tensión V. . Del diagrama vectorial correspondiente se expresa la siguiente relación:

I T 2 −I R2−I Z 2 cos ∅= 2. I R . I Z III.

(1.1)

ELEMENTOS A UTILIZAR  01 Autotransformador de 0-230V – 3.2amp  03 miliamperímetros 0-200 mA  02 resistencias de 0-44 ohmios, 4.4amp  05 condensadores  01 multímetro digital

IV.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 1. Armar el circuito de la figura adjunta

2. La impedancia de carga (Z) será un circuito serie R-C. variables. 3. Energizar el circuito estando el cursor del autotransformador en la posición de 80 V como máximo. 4. Luego regulando la tensión de salida del autotransformador, anotar los valores indicados por los instrumentos A1, A2, A, V, R y L respectivamente, tomar un juego de 8 valores.

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V

V.

A1

A2

A

R

C

XC

cosøexp

cosøteo

CUESTIONARIO 1. Dibujar el diagrama fasorial correspondiente al circuito armado.

2. ¿En qué consiste el método de los tres amperímetros para hallar el factor de potencia? Explicar con detalle.

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Radicional

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3. Obtener el factor de potencias, la Potencia Activa, Reactiva y la Potencia Aparente experimentales para cada una de las impedancias Z.

4. Obtener el factor de potencias, la Potencia Activa, Reactiva y la Potencia Aparente teóricos para cada una de las impedancias Z.

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5. ¿Cuáles son las condiciones necesarias para que el método pueda realizarse en forma exacta?

6. Presentar en forma tabulada la divergencia en porcentaje dando el error absoluto relativo porcentual del método usado para el Factor de Potencia del circuito.

VI.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

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o Observaciones: 

 





Se observó y verifico que efectivamente, al ser la impedancia resistiva del mismo valor que la impedancia RC, las corrientes que pasan por ambas ramas son casi idéntica. En esto también influye el voltaje, ya que, al ser el circuito en paralelo, en cada rama hay el mismo voltaje de fuente. También se observó y verifico que tanto el Cosfi teórico como experimental para los cuales utilizamos distintos métodos para hallarlos, no difieren mucho en sus valores, lo que significa que están bien calculados. En este caso, se observó que el valor de ambas impedancias depende completamente del valor de la resistencia y el capacitor utilizado en la 2da rama. La sumatoria de las corrientes que pasan por ambas ramas es parecida a la corriente total del circuito, difiriendo en cada punto por muy poco.

o Conclusiones: 









VII.

Con este método en particular, nos damos cuenta que la resistencia colocada en paralelo con la impedancia no genera ningún efecto ni cambio en el factor de potencia, esto debido a que está en fase con el voltaje. Con el método de los 3 amperímetros, concluimos que el factor de potencia es el ángulo de desfase entre la corriente que circula por la impedancia y el voltaje. El método de los 3 amperímetros nos muestra otro método distinto para calcular el factor de potencia de un circuito, el cual, ayudado por la geometría plana, pone el factor de potencia en función de las tres lecturas del amperímetro. Se concluye que, en este caso, los factores de potencias obtenidos (Cosø), en la mayoría de lecturas obtenidas son muy bajos y por ende, mucho menos eficientes, exceptuando tal vez el punto 6 que tiene un f.d.p. de 0.7 aprox. Para realizar los cálculos antes mencionados no se utilizó en ningún momento fasores, solo se utilizaron los módulos que tiene cada valor y las formulas proporcionadas, pero, si es posible realizar los mismos calculados utilizando fasores y a parte de obtener su módulo, tener el ángulo de cada uno.

BIBLIOGRAFIA

[1] https://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_potencia [2] http://www.proyecto987.es/corriente_alterna_11.html

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[3] https://www.monografias.com/trabajos82/metodo-tresamperimetros/metodo-tres-amperimetros.shtml [4] Circuitos Eléctricos - 7ma Edición, James W. Nilsson & Susan A. Riedel, Pearson Prentice Hall, 2005. [5] Circuitos Eléctricos - Schaum, 4ta Edición, Mahmood Nahvi & Joseph A. Edminister, Mc Graw Hill, 2009.

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