UNIVERSIDAD NACIONAL DEL ALTIPLANO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA-ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y SISTEMAS ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA–ELÉCTRICA MECÁNICA–ELÉCTRICA
INFORME DE LABORATORIO nro 5 POTENCIA POTENCIA Y TEOREMA DE LA MAXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA! CURSO
: LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS Y ELECTRONICOS I. INFORME DE LABORATORIO VI
PRESENTADO POR: OMAR ALEX COLQUE MONJE
DOCENTE: Ing. HENRY HEN RY CHUTA LLOCLLA
PUNO – PERU 2010 POTENCIA Y TEOREMA DE LA MAXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA 1
1. RESUMEN Muchas aplicaciones de circuitos requieren que la máxima potencia disponible de una fuente se transfiere a un resistor de carga Rc, y en el mundo de la industria electrónica y de comunicaciones, el problema es alcanzar la máxima intensidad de la señal en la carga, entre otros; que en la siguiente informe se da a conocer el principio de la máxima transferencia de potencia en resumidas palabras cuando la resistencia de la carga tiende a una equialencia a la resistencia interna de la fuente!
2. OBJETIVOS "l terminar esta práctica, el alumno será capaz de# •
$omprobar experimentalmente el teorema de la máxima transferencia de potencia!
. INFORMACION TEORICA I. ANTECEDENTES TEORICOS POTENCIA: %a potencia disipada por un dispositio en la transformación de la energ&a el'ctrica en la energ&a calor&fica! ()*x+ (or la ley de ohm
+)*xR %uego# ()*xR -ambi'n# ()+.R
+n general cuanto mayor sea el tamaño del dispositio, mayor será la potencia nominal!
MAXIMA TRANASFERENCIA DE POTENCIA. -oda fuente de potencia el'ctrica tiene una resistencia interna, que puede ser grande o pequeña dependiendo de la fuente! /ea cual fuera el caso, esta resistencia limita la cantidad de potencia que puede suministrar la fuente!
V!: "#$%&'( (n%)( $#! %()*+n&$(! ,( $& -(n%(. R!: )(!+!%(n/+& +n%()n& ,( $& -(n%(.
%a resistencia interna prooca una ca&da de tensión e impone un l&mite superior a la corriente que puede entregar el generador y por consiguiente limita tambi'n la potencia que puede suministrar! $onsidere ahora que la fuente de olta0e practica, esta conectada a una resistencia de carga R % como se muestra en la figura!
%a corriente en el circuito esta dado por# *)/. 2R /3R %4 %a potencia en resistencia de carga R% esta dado por# ()* xR % (ara conseguir la condición de máximo, hay que deriar la potencia con respecto a la resistencia de carga R % e igualar a cero#
5(.5R %)/ 62R /3R %47R %2R /3R %48.2R /3R %4 2R /3R %4 )R % 2R /3R %4 R %)R / (or tanto, una fuente de olta0e entrega la máxima potencia a una resistencia de carga, R % cunado el alor de esta resistencia es igual a la resistencia interna R / de la fuente! %uego el alor de la potencia máxima transmitida es# (max)/. 29xR %4 :ado que la resistencia de una fuente de olta0e es muy pequeña, ya para eitar extraer una corriente excesia de la fuente, lo que podr&a hacer que se quemara, se pondrá en serie con la fuente una resistencia externa simulando ser la resistencia de la fuente!
-enemos que recordar que una fuente de olta0e entrega la máxima potencia a una resistencia de carga R %, cuando el alor de esta resistencia es igual a la resistencia equialente, R eq de resto del circuito, er figura! +sto es, tenemos máxima transferencia de potencia a la carga 2( max4 cuando R %)R eq!
II. INVESTIUE LOS SIUIENTES TEMAS:
&
T(#)(*& ,( *3+*& %)&n!-()(n/+& ,( 4#%(n/+& 4#) T5("(n+n.
+l problema general de la transferencia de potencia puede examinarse en t'rminos de rendimiento y la efectiidad! %os sistemas utilitarios de de potencia se diseñan para transportar la potencia a la carga con el mayor rendimiento, reduciendo las perdidas en las l&neas de potencia! (or ello, el esfuerzo se centra en reducir Rs, que representar&a la resistencia de la fuente más de la l&nea! +s claro de usar l&neas superconductoras que no ofrecen resistencia es atractia para los ingenieros para transmitir potencia! +l teorema de la máxima transferencia de potencia establece que la potencia máxima entregada por una fuente representada por un circuito equialente de -heenin se alcanza cuando la carga Rc es igual a la resistencia de -heenin R eq
()f xR c.2R c3R eq4 %a potencia máxima se dará cuando Rc)Req
6
T(#)(*& ,( *3+*& %)&n!-()(n/+& ,( 4#%(n/+& ,( N#)%#n
-ambi'n se puede usarse en circuito equialente de <=rton para representar el circuito "! entonces se tiene un circuito de carga Rc
()2*f xR eq4xR c.2R eq3R c4 %a potencia máxima será cuando Rc)Req
7. EQUIPOS Y ELEMTOS A EMPLEAR
>1 fuente de alimentación de :$ > multimetros digitales >1 resistor de 1?@, A Batt! >1 d'cadas de resistencias! >1 protoboard! Cuego de caimanes
8. PROCEDIMIENTO 9
a4 "rme el circuito de la figura!
b4 ari' la resistencia de R % de cero a 9>> ohms en pasos de >> ohms y tome lecturas de corriente y de olta0e en R y R %, luego anote los resultados de la tabla! c4 $alcule las potencias consumidas por R y R%, luego anote los resultados en la tabla! d4 D$ual fue la potencia máxima en R %E (maxR%) 90.0;<&%%! e4 D(ara que alor de R % se obtuo la máxima potenciaE
R L=1000 > f4 D$uál es el alor de la resistencia equialente del resto del circuito ista desde la cargaE
R (?= 1000> g4 D+s este Fltimo alor, es aproximadamente igual a R /i es por la máxima transferencia de potencia# R)R %)1>>> @ h4 /i Req es diferente de R, D" que atribuye la diferenciaE /i es diferente atribuye a una falla de mal tomados los datos y.o calculo y la diferencia de temperatura que sufren las resistencias!
TABLA 01 R % 2@4
> >> 9>> K>> J>> 1>>> 1>> 19>> 1K>> 1J>> >>> >> 9>>
* 2m"4 1H!I9 1!I 11!9> I!IJ J!JJ L!II L!H K!KH K!1 H!KI H!1 9!I 9!K9
R
R%
(R
(R%
24
24
2G4
2G4
1H!1J 1!K 1>!J9 I!9J J!9 L!HJ K!JI K!1 H!J H!9> H!>9 9!I 9!K
> !H 9!H H!L1 K!LK L!K1 J!K J!JH I!9 I!LK 1>!1 1>!LI 11!>I
91!IKI 1KL!L1IJ 1!HLK I9!K1>9 L9!LKIK K>!HK9 9I!IHH 91!IK1H H!KLKK >!LK K!LK9 9!>9I 1!9J
> !KL 9I!HI HK!IJHJ K>!>JJ K>!J>I HI!JJH HJ!JHH HL!H9 HH!H99 H!LL H!1I9L H1!9HLK
H
i4 (ara el caso de la máxima transferencia de potencia, D$uál es la potencia entregada por la fuenteE (fuente ) 91!IKImBatts 04 D$uál es la razón de la potencia entregada por la fuente a la potencia máxima en la cargaE (fuente ) 91!IKImBatts .K>!J>ImBatts ) !IJ (maxR% ?4 aga una grafica de la potencia en la carga 2(R%4 contra 2R %4!
9. a4
CUESTIONARIO /i la resistencia interna de una fuente de alimentación de H> 2circuito abierto4 es de >>@, D$uál es la tensión entre los extremos de una carga de 1>?@ cuando esta conectada en paralelo con la fuente de alimentaciónE
*)H>.2>>31>>>>4 *)>!>9 m" c)*xRc c)>!>9 m" x 1>>>> @ c)9!L
K
b4
/i una fuente de alimentación tiene una tensión entre los bordes de 9 cuando se conecta en paralelo con ella una carga de H>@, D$uál es la resistencia interna y la tensión en circuito abierto de la fuente de alimentación si la tensión en circuito abierto de la fuente de alimentación si la tensión entre los terminales es de estando conectada en paralelo con ello una carga de H@E
i 1)9.H>)1.H).2R3H>4N!! i).H).2R3H4N!! 24
214
Resoliendo 214 y 24 se obtiene#
R )HLH.11) 82.2@ >
V)IK.LH).7"
@. CONCLUCIONES OBSERVACIONES Y SUERENCIAS /e nota en el resultado que las diferencias de (R% no son mucho; por lo que se concluye que la teor&a y los alores tomados son correctos, y emos en la tabla > que la máxima diferencia es# 7>,J1K en la R%)K>> @
. BIBLIORAFIA
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"puntes del curso de circuitos el'ctricos * #complementaria
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R*$"R:= $R+/(=
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O"*+R "R"P=<+/ $! # laboratorio de electrónica!
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R! Q! $=P%*<
#introducción al diseño el'ctrico
# manual de laboratorio para circuitos el'ctricos!
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