Experimento 18 - Reactancia inductiva PDF

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Universidad Tecnológica de Panamá Centro Regional de Chiriquí Facultad de Ingeniería Eléctrica

Laboratorio #6 de Circuitos III Reactancia Inductiva Martin Tejera Facilitador: Arturo Córdoba

Grupo: 2EE 131

Fecha de Entrega: Martes, 3 de Octubre de 2017 II Semestre 2017

Objetivos Estudiar el comportamiento del inductor en los circuitos de c.a. Familiarizarse con el concepto de potencia reactiva inductiva.

Marco Teórico

Instrumentos y Equipo Módulo de fuente de energía (0-120V c-a)

EMS 8821

Módulo de inductancia

EMS 8321

Módulo de medición de CA (2.5A)

EMS 8425

Módulo de medición de CA (250V)

EMS 8426

Módulo de vatímetro monofásico (750W)

EMS 8431

Cables de conexión

EMS 8941

Procedimientos 1. Examinamos la estructura del Módulo de Inductancia EMS 8321, fijándonos particularmente en los inductores, los interruptores articulados, las terminales de conexión y alambrado. 2. Observamos que el módulo tiene tres secciones idénticas, cada una de las cuales se compone de tres inductores con valores de 3.2H, 1.6H y 0.8H. La reactancia y los valores de corriente alterna (a 60Hz) de cada inductor, están marcados en la carátula de modulo. 3. Si se cierran los interruptores articulados correspondientes, cualesquiera dos inductores o todos los tres se pueden conectar en paralelo. Los valores en paralelo son: 1.07H, 0.64H, 0.53H y 0.46H. Estos valores de inductancia se pueden reducir todavía más conectando en paralelo las secciones. 4.Recordamos que cuando la inductancia se reduce a la mitad, la reactancia disminuye en la misma proporción. Por lo tanto, si seleccionamos los interruptores adecuados, la corriente de línea de 60 Hz, 120V se puede controlar, en pasos de 0.1 ampere, hasta un total de 2.1 amperes (Todos los interruptores cerrados - todas las secciones en paralelo). 5. Usamos los Módulos EMS de Inductancia, Medición de CA, Vatímetro y fuente de energía, para conectar el circuito ilustrado en la Figura 18-2.

6. a) Conectamos en paralelo las tres secciones de inductancia y cerramos (posición arriba) todos los interruptores del módulo. b) Conectamos la fuente de alimentación y la ajustamos a 120V c-a, guiándonos por las lecturas que da el voltímetro de c-a conectado a la carga del inductor. V=__125__V c.a.

c) Medimos y anotamos la corriente y la potencia, según lo indiquen el amperímetro y el vatímetro, respectivamente. I = __2.16__ A c.a. P= ___--__ W (no se pudo realizar, debió dar alrededor de 20W)

NOTA: El valor que muestra el vatímetro corresponde a las pérdidas en el alambre de cobre y el hierro en la inductancia, así como las pérdidas en el voltímetro y el amperímetro. Si se tratara de una bobina ideal, la potencia indicada sería cero. d) Reducimos a cero el voltaje y desconectamos la fuente de alimentación.

7. Calculamos el valor de XL, y damos el valor de la inductancia correspondiente en henrys. Determinamos la potencia aparente y reactiva. a) Reactancia XL= 2πfL= 2π (60) (16/105) = 57.446 Ω XL = _57.45_ Ω b) Inductancia Leq= _ 152.38 mH c) Potencia S= VI S= _269.5_

Aparente =125*2.19 VA

d) Potencia Q = I2 XL= Q= 8. En la gráfica formas de voltaje y circuito, junto potencia

Reactiva 2.1562 (57.446) _267.02_VAR se muestran las ondas de corriente del con la curva de resultante.

Observamos que la curva de potencia instantánea tiene dos ciclos por cada ciclo (360°) del voltaje o la corriente. En la curva de potencia, las semiondas positivas son iguales a las negativas. Por lo tanto, p es negativa durante cierta parte del ciclo, lo cual significa que la energía vuelve a la fuente durante este tiempo. Este hecho importantísimo indica que en un circuito de c-a con carga inductiva, la fuente proporciona energía al circuito durante partes del ciclo (semiondas positivas de la potencia) y el circuito la devuelve a la fuente durante el resto del ciclo. Por lo tanto, si en el ciclo la cantidad de energía devuelta es igual a la energía proporcionada por la fuente, la potencia absorbida por dicho circuito es cero. La carga inductiva y la carga capacitiva comparten esta característica.

Prueba de Conocimientos 1. Una inductancia ideal (que no ofrece resistencia a la c-d) toma una corriente de 3 A cuando se conecta a una fuente de alimentación de 60 Hz, 600 V. Calcule: a) La potencia aparente: S= IV= (3A) (600V) = 1800 VA

b) La potencia reactiva: Q = I2 XL= 32 (200) =1800 VAR c) La potencia real: P=0W d) La reactancia del inductor: V 600 V =200Ω X L= = 3A I e) El valor del inductor: X 200 L= L = =0.530516 H =530.52mH 2 πf 2 π (60) 2. Un inductor tiene una resistencia de 1 ohm, según lo indica el ohmímetro. ¿Puede calcular la corriente, si el inductor se conecta a una fuente de energía de 60 Hz, 120 V? Teniendo el conocimiento de que todos los inductores reales presentan cierta oposición al paso de la corriente (es decir, resistencia), podemos afirmar que disipan potencia. Si podemos calcular la corriente y esto lo hacemos por medio de la Ley de Ohm. I= V/R = 120V/1Ω = 120A

3. Calcule la inductancia de una bobina que tiene una reactancia inductiva de 300 ohms a 60 Hz. L=

XL 300 =0.79577 H =795.8 mH = 2 πf 2 π (60)

4. Compare este valor de inductancia con el que se indica en el Módulo de inductancia. El valor que calculamos es de 0.7958 Henrys. Este valor es casi igual al que se muestra en el módulo de inductancia el cual es de 0.80 Henrys. 5. Una bobina tiene una reactancia de 100 ohms en un sistema de 60Hz. a) ¿Cuál es su reactancia a 120 Hz? L=0.26526H X L=2 πfL=2 π (120 )(0.26526 )= 200 Ω b) ¿Cuál es su reactancia a 30 Hz? L=0.26526H

X L=2 πfL=2 π (30 )(0.26526 )=50Ω c) ¿Qué regla expresa la relación entre la reactancia inductiva y la frecuencia? La relación existente entre la reactancia inductiva y la frecuencia es que estas dos variables son proporcionales. Es decir que, a mayor frecuencia, mayor será la reactancia inductiva. A menor frecuencia, menor reactancia inductiva. d) ¿Cuál será el valor de la inductancia a 60 Hz? X 100 =0.26526 H =265.26 mH L= L = 2 πf 2 π (60) e) ¿Cuál es su inductancia a 120 Hz? X 100 L= L = =0.13263 H=132.63 mH 2 πf 2 π (120) f) ¿Cuál será la reactancia en c-d? En corriente directa las fuentes de energía no trabajan en función de la frecuencia (f=OHz, no se toma en cuenta), por lo cual la reactancia en corriente directa es cero. XL= 0.

Conclusiones El vatímetro W nos da la potencia real P, mientras que el voltímetro y amperímetro nos dan la potencia aparente S. La Reactancia Inductiva es lo contrario a la Capacitiva, en este caso la corriente será la que es adelantada por el voltaje.

El voltaje a través de un inductor adelanta a la corriente, porque el comportamiento del inductor sigue la ley de Lenz, resistiéndose a la acumulación de la corriente y tomándole un tiempo finito a ese voltaje impuesto para que la corriente alcance su valor máximo. La Reactancia Inductiva y la frecuencia son proporcionales. A mayor frecuencia, mayor reactancia inductiva. La Inductancia y la frecuencia son inversamente proporcionales. A mayor frecuencia, menor inductancia y a menor frecuencia, mayor inductancia.

Glosario Reactancia Inductiva

Inductancia

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» o amperométrica, y una bobina móvil llamada «bobina de potencial» o voltimétrica. Mide en watts o vatios. Potencia activa (o Real) = representa en realidad la “potencia útil”, o sea, la energía que realmente se aprovecha cuando ponemos a funcionar un equipo eléctrico y realiza un trabajo. Por ejemplo, la energía que entrega el eje de un motor cuando pone en movimiento un mecanismo o maquinaria, la del calor que proporciona la resistencia de un calentador eléctrico, la luz que proporciona una lámpara, etc. Potencia reactiva= es la consumen los motores, transformadores y todos los dispositivos o aparatos eléctricos que poseen algún tipo de bobina o enrollado para crear un campo electromagnético. Esas bobinas o enrollados que forman parte del circuito eléctrico de esos aparatos o equipos constituyen cargas para el sistema eléctrico que consumen tanto potencia activa como potencia reactiva y de su eficiencia de trabajo depende el factor de potencia. Mientras más bajo sea el factor de potencia, mayor será la potencia reactiva consumida. Además, esta potencia reactiva no produce ningún trabajo útil y perjudica la transmisión de la energía a través de las líneas de distribución eléctrica. Potencia aparente(S)= es la potencia total consumida por la carga y es el producto de los valores eficaces de tensión e intensidad. Se obtiene como la suma vectorial de las

potencias activa y reactiva y representa la ocupación total de las instalaciones debida a la conexión del receptor. Su unidad de medida es el voltamperio VA.

Recomendaciones y Referencias Bibliográficas

https://prezi.com/kzjsbcnd0_gx/reactancia-inductiva-y-capacitiva/ http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/acind.html...