Maxima Transferencia De Potencia

1 Objetivos

* Seleccionar adecuadamente el amperímetro y el voltímetro para la medición de la potencia útil en circuitos resistivos.

* Verificar el equilibrio equilibro de potencia en circuitos resistivos.

* Aplicar los conceptos de Máxima Transferencia de potencia en circuitos lineales compuestos por fuentes independientes de tensión y resistencias constantes.

2. MARCOTEORICO

2.1 POTENCIA EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CORRIENTE CONTINUA

Cuando se aplica una tensión eléctrica a un conductor, fluye una corriente a través de él. Las magnitudes de la tensión y la corriente son una indicación de la potencia que fluye hacia el conductor. La potencia instantánea se calcula por medio de:

P=VxI (1)

Donde:

P = potencia (W)
V = tensión (V)
I = corriente (A)Los elementos del circuito a los cuales se les entrega potencia eléctrica, se definen como la carga.

Cuando se trabaja con corriente directa (DC), la potencia se puede calcular directamente por la ecuación (1), para elementos puramente resistivos se puede convertir en la expresión conocida como ley de Joule:


P=VxI=I2xR=V2R | |
Cuando se quiere leer directamente la potencia en bornesse utiliza el vatímetro, aparato que posee dos bobinas: una de corriente, a conectarse en serie con el conjunto al cual se le quiere medir el consumo o la entrega de potencia, y la otra de tensión, a conectarse en paralelo con el elemento en medición.

Figura 1. Estructura interna del vatímetro (analógico)

2.2 MÁXIMA TRANSFERENCIA DE POTENCIA

La potencia es la rapidez a la cual unelemento un elemento de circuitos entrega o consume energía eléctrica.

Cuando se va a entregar una potencia a una carga RL por parte de una fuente de alimentación (fem = E), se crea una red o circuito serie entre la fuente y la carga (Figura 2). Esta red puede incluir la resistencia la resistencia interna de la fuente y la resistencia del elemento que transporta la energía desde la fuente hasta lacarga, esta red es el mismo equivalente de Thevenin (Figura 3).

Figura 2. Circuito serie

Figura 3. Circuito de máxima transferencia de potencia

Al encontrar la corriente en los circuitos de las figuras 1 y 2 (ecuación 3) y reemplazando en la ecuación (2) se obtiene la ecuación que define el consumo de potencia en la carga RL (ecuación 5)

I=E(R1+R2)=VTh(RTh+RL) | (3) |
PRL=I2RL | (4)|
PRL=(ERi+RL)2xRL=(VThRTh+RL)2xRL | (5) |

En la ecuación (5) se observa la potencia en la carga (RL) depende de la magnitud de tensión de la fuente y de la resistencia total entre la fuente y la carga. Si esta ecuación se traza en un diagrama de Potencia – Resistencia de carga, se obtiene una curva como se muestra en la figura 4.

Figura 4. Principio de máxima transferencia de potenciaSi la ecuación (5) se deriva respecto a la resistencia de carga, se obtiene que la potencia máxima que llega a la carga RL ocurre cuando RL = Ri ó RL = RTh, concepto que se conoce como Máxima transferencia de Potencia.

3 Materiales utilizados

* Resistencias de: (27,22) KΩ.
* Fuente DC.
* Reóstato
* Potenciómetro.
* Cables para fuente DC.
* Multímetro (von).
*Tabla de conexión.
* Punzón.
* Cables de conexión.
* Amperímetros (DC): 0 a 500 microamperios.

4 PROCEDIMIENTO

Circuito 1

Se armó el circuito de la figura (5). De este primer circuito se realizaron las mediciones de tensiones y corrientes de cada uno de los elementos del circuito, luego de tomar los apuntes necesarios se desmoto el circuito para rearmarlo con suequivalente Thevenin mostrado en la figura (10) para realizar la medición de la corriente y el voltaje y así con uno de estos (corriente-tensión) calcular la potencia transferida a la resistencia de carga.

Circuito 2

Se construyó el circuito indicado en la figura (12), al no conocer la resistencia real de la fuente, se conecto una resistencia de 38.6 Ω como resistencia fija, y para la...