1.8 Exp Nº9 - LABORATORIO PDF

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁFACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIALLICENCIATURA EN INGENIERÍA INDUSTRIALLABORATORIO DE SISTEMAS ELÉCTRICOS1 EXPERIMENTO N.° 9POTENCIA EN CIRCUITOS DE CD, PARTE IICÉDULA: 8-924-GRUPO: 1II-PROFESOR: ING. ÁNGEL HERNÁNDEZFECHA DE ENTREGA: MIÉRCOLES 19 DE SEPTIEMBRE DE 2018...

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ FACULTAD DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

LICENCIATURA EN INGENIERÍA INDUSTRIAL

LABORATORIO DE SISTEMAS ELÉCTRICOS

1.8 EXPERIMENTO N.° 9 POTENCIA EN CIRCUITOS DE CD, PARTE II

CÉDULA: 8-924-45

GRUPO: 1II-125

PROFESOR: ING. ÁNGEL HERNÁNDEZ

FECHA DE ENTREGA: MIÉRCOLES 19 DE SEPTIEMBRE DE 2018

HORA DE ENTREGA: 10:20-11:55

INTRODUCCIÓN

La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempos; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinad. La energía consumida por un dispositivo eléctrico se mide en vatios-horas o kilovatios-hora.

Cuando se trata de corriente continua la potencia eléctrica desarrollada en un cierto instante por un dispositivo de dos terminales, es el producto de la diferencia de potencial entre dichos terminales y la intensidad de corriente que pasa a traces del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión. P=VI

ANEXO #1 CÁLCULOS, FÓRMULAS Y RESPUESTAS DE LOS PROBLEMAS 1 AL 15

Problema 1 a) Al examinar las resistencias de 300, 600, 1200 ohms, encontramos que se ordenan de la siguiente manera de acuerdo a la capacidad de disipar calor: 1. 300 Ω 2. 600 Ω 3. 1200 Ω b) ¿Cuál resistencia puede manejar con seguridad la mayor potencia? R= La resistencia de 300Ω y lo comprobamos con la fórmula 2 V 2 120 V =48 W , dando la mayor potencia comparado a las otras P= = R 300Ω resistencias.



Para la Resistencia de 600Ω 2

P=

V R

= 1202 /600Ω

= 24 W

 P=

Para la Resistencia de 1200Ω V2 R

= 1202 /1200Ω

= 12 W Problema 3 Conecte la fuente de energía. Haga girar la perilla de control del voltaje de salida hasta que el voltímetro de R 1 indique 120V c-d. Mida la corriente que pasa por R1 . IR 1=0.40 A

Problema 4 Al calcular la potencia que disipa R1 encontramos: P R 1=I x V ¿ 0,40 A x 120 V ¿ 48 W

Problema 5 Calcule las Btu que disipa R1 por hora 3.43 x W =Btu 3.43 x 48 W =164.64 Btu

Problema 6 Cambie el valor de R1a 600 ohm. Repita los Procedimientos 2 y 3. IR 1=0.2 A

Problema 7 Calcule la potencia que disipa R 1 (600Ω), utilizando las tres ecuaciones dadas en la sección de la EXPOSICIÓN. 1)

P=V x I

P=120 V x 0,2 A P=24 W

2)

P=I 2 x R

P=0,2 2 x 600 Ω P=24 W 2

3)

P=

P=

V R

120 V 2 600 Ω

P=24 W

¿Coinciden todos los resultados? Si coinciden todos los resultados debido a que se hace uso de las 3 fórmulas para calcular la potencia y todas son equivalentes.

Problema 9 Conecte la fuente de energía, ajuste el voltaje a 90V c-d, según la lectura del voltímetro de dicha fuente. a) Mida y anote la corriente I y el voltaje E en R 1. I =0.1 A E R 1=20 V b) Desconecte los cables del voltímetro de R 1 y conéctelos a R 2. Conecte la fuente de 90V c-d. Mida el voltaje aplicado a R 2. E R 1=25 V

Reduzca el voltaje a cero y desconecte la fuente de energía. c) Repita midiendo en esta ocasión el voltímetro de R 3. E R 3=40 V Problema 10 Calcule la potencia que se disipa en cada resistencia utilizando la ecuación P = E x I. Determine la potencia total disipada sumando las tres potencias disipadas individualmente. Encuentre la potencia suministrada.

a)

P R 1= E R 1 x I R 1

¿ 22V x 0,1 A ¿ 2,2W

b)

P R 2=E R 2 x I R 2

¿ 28 x 0,1 A ¿ 2,8 W c)

P R 3=E R3 x I R 3

¿ 40 V x 0,1 A ¿4W

d)

POTENCIATOTAL DISIPADA

P R=P R 1+ P R 2+P R 3 P R =2,2 W +2,8 W +4 W P R =9 W

e) P s = E s∗I s  La corriente la obtenemos 90V V =0.1 A I= = R 400+ 300 +200 P s=90 V∗0.1 A=9 W

media

la

ley

¿Concuerdan (d) y (e)? R= Si concuerdan tanto la parte experimental como la parte teórica.

Problema 12 2

a)

P R 1=I x R 1

¿ .132 x 200 Ω ¿ 3.38 W b)

P R 2=I 2 x R 2 2

¿ .13 x 300 Ω ¿ 5.07 W

c)

2

P R 3=I x R 3

¿ .132 x 400 Ω ¿ 6.76 W

d)

POTENCIA DISIPADA TOTAL

P R = P R 1+ P R 2+ P R 3 P R=3.38 W +5.07 W +6.76 W P R =15.21 W

e)

Ps= Es∗ Is =120 V∗.133 A=16 W

¿Coinciden (d) y (e)? R= Si coinciden, ya que encontramos un error menor de 10%.

de

Ohm,

Problema 13 P R 1=

V2 R

¿ 90 2/300Ω ¿ 27 W P R 2=V 2 /R 2 ¿ 90 2/600 Ω ¿ 13,5W PT =P R 1+ P R 2 PT =27W +13,5 W PT =40,5 W

Problema 14 I T =P T / E ¿ 40,5 W /90 V ¿ 0,45 A

Problema 15 Conecte el miliamperímetro al circuito (como se indica en la Figura 9-4), para medir la corriente del circuito. I t medida=0.4 A

¿Concuerda el valor calculado con el valor medido de IT?

La diferencia fue de 0.05, por lo tanto, es bastante parecido.

ANEXO #2 CÁLCULOS, FÓRMULAS Y RESULTADOS DE PRUEBA DE CONOCIMIENTO DEL PROBLEMA 1 AL PROBLEMA 7 Problema 1 Calcule la potencia disipada en cada resistencia, así como la potencia total de cada uno de los circuitos de la figura 9-5.

a) P1=( 4 A)2 (5Ω ) P1=80 W 2

P2=I R P2=( 1 A)2(3Ω ) P2=3 W 2

P3=I R P3=( 3 A)2(6 Ω ) P3=54 W POTENCIA TOTAL DEL CIRCUITO : PT =80W + 3W +54 W =137 W

P1=I 2 R

b)

R 5=

V 50 V =12.5 Ω = 4A I

P5=I 2 R=(4 A )2(12.5 Ω)=200 W P 6=I 2 R=( 4 A)2(10 Ω )=160 W

POTENCIA TOTAL DEL CIRCUITO : PT=160 W +200 W =360 W

c)

V 60V =20Ω = 3A I V 60V =12Ω R 9= = 5A I R 8=

P 7=I 2 R =( 8 A)2(10Ω )= 640 W P 8=I 2 R=( 3 A)2 (20Ω )= 180W P 9=I 2 R=( 5 A)2 (12Ω )=300 W

POTENCIA TOTAL DEL CIRCUITO : PT=640W + 180W + 300W =1120 W

Problema 2 El alambre redondo de cobre, de calibre 12, tiene una resistencia de 1.6 ohm por mil pies. 200 pies x 1,6 Ω /1000 pies ¿ 0,32Ω

a) Calcule la potencia que se pierde en un conductor de alambre de cobre de calibre 12, de 200 pies de largo, que lleva una corriente de 10A. P=I 2 x R

P=10 2 A x 0,32 Ω P=32 W

b) ¿Cuál es el voltaje entre los dos extremos del conductor (a)?

V =IR V =10 A x 0,32 Ω V =3,2 V

Problema 3 El devanado de campo en derivación de un motor de c-d tiene una resistencia de 240 ohm. Calcule la potencia que se pierde cual es el voltaje aplicado es 120V c-d. P=V 2/ R 2

P=120 V /240 Ω P=60 W

Problema 4 Un fusible de 1 ampere tiene una resistencia de 0.2 ohm. Dicho fusible se fundirá o “quemará” cuando la corriente que pasa por él sea lo suficientemente grande para producir una pérdida de potencia de 5 watts. ¿Cuál es el valor de esta corriente “de fusión”? P = I2 x R I=

√ P /R

I =

√ 5W /0,2Ω

I = 5A

Problema 5 a) Si un rayo de 20,000 amperes cae en dicha torre, ¿Cuál será la potencia disipada en la “tierra”?

P=I 2 x R ¿ 20000 2 A x 2 Ω P=800 MW

b) ¿Cuál será la caída de voltaje en la “tierra” en el instante en que se produce el fenómeno descrito en (a)? V =P/ I V =8 MW /20000 A V =40 kV

Problema 6 Para elevar un grado de Fahrenheit la temperatura de una libra de agua se requiere un Btu. ¿Cuánto tiempo se necesita para calentar 100 libras de agua (en un tanque perfectamente aislado), de 70ºF a 160ºF, utilizando un elemento de resistencia de 12 ohm conectado a una línea de 120V? 4116 btu /9000 btu=1 hora / tiempo Tiempo=1 horax 9000 btu /4116 btu Tiempo=9000 hora /4116 btu Tiempo=2,20 horas

Problema 7 Un motor de c-d toma una corriente de 50A a 230V. Si se disipan 1,200W en forma de calor en dicho motor, ¿de cuánta potencia se dispone para el trabajo mecánico? P=V x I P=230 V x 50 A P=11500 W PT = Po + Pc Pt=11500 W – 1200W Pt =10300 W

CONCLUSIÓN Puesto que en corriente continua los receptores son considerados elementos resistivos puros, la potencia que queremos medir será P = VI. Podemos obtener la potencia realizando una medición indirecta, es decir, intercalando un voltímetro y un amperímetro. Si la potencia a medir es elevada, entonces podemos considerar despreciables el error sistemático. Además, la potencia eléctrica se utiliza para medir nuestro consumo de electricidad en nuestros hogares y es de mucha importancia conocer podemos calcularla.

BIBLIOGRAFÍA 

Experimento con equipos eléctricos Wilde y De Vito....