medicion de potencia en corriente directa

U.P.T.C. Formación básica profesional. Área (Eléctrica – Electrónica) Facultad Seccional Duitama Medidas eléctricas y electrónicas Escuela de Ingeniería Electromecánica 8109247

Informe Nº 5 Medicion De Potencia En Corriente Directa

John Alexander Espitia Barrera (201011269), Andrés Leonardo Caro Niño (201011485), Sergio Andrés Díaz Guevara (201021262)

Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia-Sede DuitamaJunio 3 de 2014

Abstract- In the field of measurement of power there are many critical variables involved in making the correct values for the measurement, such as having a measuring instrument that is within the rules. Is also important to note that the errors are implicit in measurements. The following practices will determine the power delivered by a source and the power dissipated by a resistor taking into account also the errors in the calculation of the measurements.

Palabras claves: potencia, Corriente, voltaje, Resistencia y error en mediciones.

I. INTRODUCCION

Es necesario conocer los errores cometidos al calcular la medida de una magnitud de cualquier fenómeno físico los diferentes valores; en el siguiente laboratorio se busca identificar la potencia eléctrica suministrada por una fuente de corriente directa en base a los parámetros del circuito, se determinara la potencia entregada a un resistor de carga, calculando el error cometido al calcular el valor de la potencia disipada por una carga.

II. OBJETIVOS

Calcular la potencia entregada por una fuente D.C. a una carga resistiva.

Determinar el error relativo absoluto cometido al calcular la potencia disipada por el resistor de carga.

Hallar el efecto de carga del voltímetro sobre el resistor de carga.

III. AUTOEXAMEN

Deduzca una ecuación que le permita determinar la propagación del error al calcular los valores de la potencia disipada por el resistor, para las dos variantes empleadas.

Primera variante: potencia disipada por el voltímetro.

Figura 1.

Potencia disipada por el resistor:

Error absoluto:

Error relativo:

Segunda variante: potencia disipada por el amperímetro.

Figura 2.

1


Error absoluto:

Error relativo:

Deduzca una ecuación que permita determinar el efecto de carga para las variantes a) y b) y compárelas.

A la descarga de la batería del multímetro se le atribuye el error del efecto de carga, la ecuación que explica este error es la ecuación de voltaje de Ohm.

En la práctica se registraron una serie de datos variando el voltaje, y simultáneamente se observaba el comportamiento de la corriente en el mismo, al graficar este proceso se observa un comportamiento lineal, que idealmente pasa por el punto (0,0) si esto no sucede es porque el multímetro está arrojando un error de efecto de carga.

Figura 3. ¿Qué otros elementos se podrían usar para medir

potencias en D.C.?

Se podría emplear una pinza amperimétrica que es un tipo de amperímetro que permite omitir el inconveniente de instalar el amperímetro clásico en serie en el circuito en el que se quiere medir la corriente. El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente circulante por un conductor a partir del campo magnético o de los campos que dicha circulación de corriente que genera. Recibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable al que se le va a hacer la medición.

Figura 4.IV. MATERIALES Y EQUIPOS

EQUIPOS

1 voltímetro. 1 amperímetro. 1 Fuente de voltaje.

MATERIALES

Resistencia 3kΩ

V. PROCEDIMIENTO

1. Monte el circuito que se muestra a continuación

Figura 5.

Mida la corriente y la tensión y consigne sus valores;

Tome varias lecturas haciendo variar la tensión de la fuente.

2. Monte el circuito de que se muestra:

Figura 6.

2


Mida la corriente y la tensión y consigne los resultados, tome varias lecturas haciendo variar la tensión de la fuente.

VI. TOMA DE DATOS

Datos para el circuito de la figura 5:

(V) (mA) (V) (mA)0 0 0,6222 0,0142 0,76 2,11 0,7034 1,36 4,06 1,3556 2,10 6,07 2,0258 2,68 7,90 2,654

10 3,30 9,96 3,2912 3,95 12,01 3,9614 4,62 14 4,6216 5,29 16,07 5,2618 5,95 17,99 5,9520 6,65 19,98 6,61

Tabla 1

Datos para el circuito de la figura 6:

(V) (mA) (V) (mA)0 0 0,04 0,0092 0,81 2,08 0,6934 1,39 4,00 1,3336 2,08 6,03 2,0028 2,70 8,05 2,681

10 3,33 10,06 3,32112 3,98 12,02 3,99614 4,62 14,08 4,64816 5,306 16,00 5,30618 5,97 17,92 5,95220 6,62 19,85 6,578

Tabla 2

VII. CARACTERISCAS A OBTENER

1. Potencia disipada por el resistor:

Circuito de la figura 5:

(V) P del resistor(m

W)0 0,008712 1,48334 5,506 12,298 20,96

10 32,7612 47,55

14 64,6816 84,5218 107,0420 132,06

Tabla 3.


(V) P del resistor(m

W)0 0,000362 1,444 5,3326 12,078 21,58

10 33,4012 48,0314 65,4416 84,8918 106,6520 130,57

Tabla 4

2. Potencia disipada por la fuente:

Figura – (mW)

Figura – (mW)

0 01,52 1,625,44 5,5612,6 12,48

21,44 21,633 33,3

47,4 47,7664,68 64,6883,84 84,89

106,92 107,46133 132,4

Tabla 5.3. Errores relativos y absolutos:


(V)

Iv = I – Ir (mA)

Error absoluto=

P – Pr (mW)

Error relativo=

Iv/Ir 0 -0,014 0,0871 -12 0,057 0,0367 4,0714 0,005 -0,06 0,003696 0,075 0,31 0,0378 0,026 0,48 0,0096

10 0,01 0,24 0,003012 -0,01 -0,15 0,002514 0 0 016 0,03 -0,68 0,005618 0 -0,12 020 0,04 0,94 0,0060

Tabla 6

3



(V)

Iv = I – Ir (mA)

Error absoluto=

P – Pr (mW)

Error relativo=

Iv/Ir0 -0,009 -0,00036 -12 0,117 0,18 0,16884 0,057 0,228 0,0426 0,078 0,41 0,03898 0,019 0,02 0,0071

10 0,0089 -0,1 0,0026712 -0,016 -0,27 0,003014 -0,028 -0,76 0,0060216 0 0 018 0,018 0,81 0,0030220 0,084 1,83 0,0127

Tabla 7.

4. Resistencia interna del voltímetro y el amperímetro:


(V) Rv (kΩ)=R/Error relativo

0 -32 0,73964 813.00816 81,0818 312,5

10 100012 120014 ------16 535,7118 ------20 500

Tabla 8.


(V) Rv (kΩ)=R/Error relativo

0 -32 17,774 71,426 77,128 42,25

10 1123,5912 100014 498,3416 ------18 993,3720 236,22

Tabla 9.

5. Efecto de carga para la variante a):

De la ecuación de la gráfica podemos deducir que el error por efecto de carga es de 0,1434.

6. Construya una gráfica con los valores de las lecturas del voltímetro y amperímetro y calcule el valor de la resistencia eléctrica haciendo uso de un ajuste por mínimos cuadrados de una recta. Compare con el valor comercial del resistor usado:

Figura 7.

VIII. CUESTIONARIO

1. Para el mismo resistor. ¿Cómo varia la potencia disipada por este en los dos montajes?

Los vatímetros electrodinámicos tienen dos bobinas una móvil y una fija, en el momento que fluye entre ellas una corriente, se produce unos campos magnéticos que genera un torque en la bobina móvil, esto sucede si se instalan correctamente las bobinas tomando en cuenta su polaridad, si la conexión es incorrecta lectura va a ser errónea y si la conexión es correcta la potencia disipada en ambos montajes es igual.

P circuito figura 5 (mW)

P circuito figura 6 (mW)

0,008711,4835,50

12,2920,9632,76

Tabla comparativa de las potencias disipadas por el resistor.Tabla 10.

2. Enuncie el valor del error cometido por el efecto de carga en el montaje 1, y de acuerdo con el resultado, indique que se debe hacer

4


para minimizar este tipo de error. Sustente mediante Cálculos Matemáticos.

Para medir la potencia total consumida en un sistema trifásico trefilar balanceado se necesita solamente un vatímetro monofásico, en la figura 1 se indica un diagrama fasorial y las respectivas ecuaciones para hallar la potencia medida y la potencia reactiva, con estas podemos hallar la potencia total del sistema

3. Del cálculo de la resistencia interna del voltímetro y del amperímetro ¿Que se puede decir de la clase de los instrumentos?

El sistema trifásico tetrafilar tiene sus fases y neutro y el sistema trifilar solo tiene sus fases en la figura 8 se indica la conexión del sistema tetrafilar y en la figura 9 la del trifilar, difieren en el número de vatímetros conectados a cada sistema, en el tetrafilar se requieren 3 vatímetros y en el trifilar solo se requieren 2 vatímetros.

Figura 8.

Circuito para la medición de potencia trifásica, carga con neutro.

Figura 9.

Circuito para la medición de la potencia trifásica, carga sin neutro.

4. ¿Puede calcularse la potencia disipada por los conductores que van desde la fuente hacia la carga?. Si su respuesta es afirmativa, calculela si su respuesta es negativa sustente

técnicamente las razones que lo hacen imposible.

El método de los dos vatímetros (conocido también como Método ARÓN) se utiliza para medir la potencia activa consumida por una carga equilibrada o desequilibrada sin la línea de neutro. Las conexiones de los dos vatímetros están representadas en la Figura 10. Las bobinas amperimétrica se introducen en dos fases cuales quiera de la red, y las bobinas voltimétricas se conectan entre la fase que tiene la bobina amperimétrica correspondiente y la fase restante.

Figura 10.. 5. Idee un método que le permita medir la potencia en un circuito DC haciendo uso de voltímetro y amperímetro.

La forma más común es utilizar las medidas obtenidas por el voltímetro y el amperímetro y mediante el uso de alguna de las formulas conocidas P = V.I o P = (I)^2.R calcular la potencia disipada por las resistencias, la fuente, o la potencia total disipada.

IX. CONCLUSIONES

El trabajo experimental muestra que los dos métodos de medición de potencia en corriente directa son similares ya que matemáticamente para el montaje 1 y el montaje 2 la potencia de la resistencia es la misma.

Usando un solo vatímetro se puede medir la potencia total consumida por un sistema Monofásico, esto claramente si la carga es balanceada, si es no es así se deben emplear como mínimo con dos vatímetros para medir la potencia total consumida (método de Aron)

Es de vital importancia hacer el cálculo de los errores en los ejercicios de laboratorio ya que nos permiten analizar la exactitud y la precisión de los valores medidos.

Es de vital importancia realizar cálculos previos para identificar el rango de corriente que puede soportar los dispositivos a medir ya que a realizar las mediciones pues podrían generarse daños en los aparatos de medidas y hasta accidentes al personal en los procedimientos.

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X. BIBLIOGRAFIA

[1] BOLTON, Bill. Mediciones y pruebas eléctricas y electrónicas. Barcelona,España : Maracaibo S.A., 1995.

[2] COOPER, W. HELFRICK,A. Instrumentación electrónica y técnica de medición, caps 1y2. New York :Englewoodcliffis Prentice Hall, Inc, 1985.

[3] M, Richard SMITH, F. WOLF, STANLEY. Guía para mediciones electrónicas y practicas de laboratorio, Mexico: Prentice Hall, 1992.

[4]http:/www.ceit.es/asignaturas/circuitos/pracitcas/PR_CIR_03.pdf escuela superior de ingenieros de San Sebastián Universidad De Navarra.

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