ELECTRICIDAD
LABORATORIO Nº 7
“Circuitos
Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica”
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A 1
Profesor:
Nota: Percy Cari
Hora:
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
I.
Objetivos
II.
Identificar y medir parámetros eléctricos en corriente alterna monofásica. Medir los parámetros de corriente alterna en circuitos serie RL, RC y RLC. Medir los parámetros de corriente alterna en circuitos paralelo RL, RC y RLC. Determinar los triángulos vectoriales de impedancias, tensiones y corrientes en circuitos serie en corriente alterna.
Material y Equipo
III. 1.
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Alimentación de tensión alterna regulable. Multímetro digital. Condensadores, inductores y resistencias. Módulo de conexiones. Fundamento Teórico
Desplazamiento de fases entre la corriente y la tensión en la bobina
En la figura se muestra el recorrido de la tensión y la corriente para una resistencia en una tensión alterna senoidal, donde la tensión y la corriente están en fase. Pero si se conecta una bobina, entonces se forma el campo magnético, luego desaparece y finalmente invierte la polaridad. Debido a la tensión de autoinducción que se produce, se genera también un desfasaje entre la tensión adyacente y la corriente que fluye. La tensión uL se adelanta 90° a la corriente i L.
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica 2.
Desplazamiento de fases entre la corriente y la tensión en el condensador
3.
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En la figura se representa el curso de la tensión y la corriente para un condensador con tensión alterna. Debido al proceso de carga y descarga resulta un desplazamiento en el tiempo entre la tensión aplicada y la corriente que fluye, la corriente i C pasa siempre por cero en el mismo sentido antes que la tensión uC .
Circuito de corriente alterna en serie R y L
En un circuito RL serie en corriente alterna, se tiene una resistencia y una bobina en serie. La corriente en ambos elementos es la misma.
V
V
Ángulo:
V R V L
La tensión en la resistencia está en fase con la corriente (corriente alterna) que pasa por ella (tienen sus valores máximos simultáneamente). El voltaje en la bobina está adelantado a la corriente que pasa por ella en 90° (la tensión tiene su valor máximo antes que la corriente). El valor de la fuente de voltaje que alimenta este circuito está dado por las siguientes fórmulas: Voltaje:
V R
Z
R
2
V L
V L V R
arctg
Estos valores se expresan en forma de magnitud y ángulo y permite construir el diagrama fasorial de tensiones. La impedancia Z sería la suma (suma fasorial) de la resistencia y la reactancia inductiva, y se puede calcular con ayuda de la siguiente fórmula: Impedancia:
2
X L
2
2
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica 4.
Circuito de corriente alterna en serie R y C.
En un circuito RC serie en corriente alterna, se tiene una resistencia y un condensador en serie. La corriente en ambos elementos es la misma. La tensión total que alimenta el circuito RC en serie es igual a la suma fasorial de la tensión en la resistencia y la tensión en el condensador.
Voltaje:
V
V R
V C
(suma fasorial)
Esta tensión tiene un valor y un ángulo de desfase (causado por el condensador) y se obtiene con ayuda de las siguientes fórmulas: V
Valor del voltaje (magnitud):
V R
Ángulo:
5.
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2
V C
2
V C V R
arctg
Como se dijo antes: La corriente adelanta a la tensión en un capacitor en 90°. o La corriente y la tensión están en fase en una resistencia. o Con ayuda de estos datos se construye el diagrama fasorial y el triángulo de tensiones.
Circuito de corriente alterna en serie R L C.
En un circuito RLC serie en corriente alterna, se tiene una resistencia, una bobina y un condensador en serie. La corriente en estos elementos es la misma. La tensión total que alimenta el circuito RLC en serie es igual a la suma fasorial de las tensiones en la resistencia, en la bobina y en el condensador.
Voltaje:
V
V R
V R V C
(suma fasorial)
Valor del voltaje (magnitud):
Ángulo:
VL > VC
VC > VL
V
V R
2
V
L
V C
2
V L V C V R V C V L arctg V R
arctg
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
Circuito de corriente alterna en paralelo RL
En un circuito RL paralelo en corriente alterna, se tiene una resistencia y una bobina en paralelo, el valor de voltaje es el mismo para la resistencia y para la bobina. V
V R
V L
La corriente que pasa por la resistencia está en fase con el voltaje aplicado (el valor máxi mo de voltaje coincide con el valor máximo de corriente). En cambio en la bobina la corriente se atrasa 90º con respecto al voltaje (el valor máximo de voltaje sucede antes que el valor máximo de la corriente). La corriente total que alimenta este circuito se puede obtener con ayuda de las siguientes fórmulas: I T
Corriente:
I R
2
I L
2
I arctg L I R
Angulo: Estos valores se expresan en forma de magnitud y ángulo permite construir el diagrama fasorial de corrientes. La impedancia Z se obtiene con ayuda de la siguiente fórmula: Z
V
I T
Impedancia:
Circuito de corriente alterna en paralelo RC
En un circuito RC paralelo en corriente alterna, se tiene una resistencia y un condensador en paralelo. La tensión en ambos elementos es la misma. La corriente total que alimenta el circuito RC en paralelo es igual a la suma fasorial de la corriente en la resistencia y la corriente en el condensador.
I T
I R
I C
Corriente: (suma fasorial) Esta tensión tiene un ángulo de desfase (causado por el condensador) y se obtiene con ayuda de las siguientes fórmulas: Valor de la corriente (magnitud):
Angulo:
I
I R
2
I C
2
I C I R
arctg
Con ayuda de estos datos se construye el diagrama fasorial y el triángulo de corrientes.
Circuito de corriente alterna en paralelo R L y C
Cuando se conecta un circuito RLC (resistencia, bobina, condensador) en paralelo, alimentado por una señal alterna (fuente de tensión de corriente alterna), hay un efecto de ésta en cada uno de los componentes. En el condensador o capacitor aparecerá una reactancia capacitiva, y en la bobina o inductor una reactancia inductiva, dadas por las siguientes fórmulas:
X L
wL
fL 2
X C
1
wC
1
fC 2
Como se puede ver los valores de estas reactancias depende de la frecuencia de la fuente. A mayor frecuencia XL es mayor, pero XC es menor y viceversa.
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Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
IV.
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PROCEDIMIENTO
CIRCUITO SERIE RL
Realizar el circuito según el esquema eléctrico
Recuerde:
= + φ = ( ) = 2 = +
Inductor= 2.76 H Resistencia = …2.2 kΩ.. Tensión alterna sinusoidal: …12 V… … 60 Hz …
Mida y registre los parámetros que muestra la tabla.
R 2.2 KΩ
V 12 V
VR
VL 4.49 V
I 4.31 mA
9.47 V
. Calcule y registre los parámetros que muestra la tabla.
Coloque aquí sus cálculos.
Zeq
XL
2434.20 Ω = 2.43 KΩ
1041.8 Ω = 1.04 KΩ
. XL EXPERIMENTAL = UL / IL XL EXPERIMENTAL = 4.49 V/ 0.0043 A = 1041.8 Ω
= 2 1041.8 = 260 2.76 H = L
Con los datos obtenidos, grafique el triángulo de impedancias.
R = XL – XC
R
L 2.76 H
φ
25.3°
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
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CIRCUITO SERIE RL
Realizar el circuito según el esquema eléctrico:
Recuerde:
= + = ( ) 1 = 2 = +
Condensador =0.47 μF Resistencia = 2.2KΩ Tensión alterna sinusoidal 12V 60Hz
Mida y registre los parámetros que muestra la tabla.
R 2.2 KΩ
V 12 V
VR 4.21 V
VC 11.25 V
I 1.90 mA
. Calcule y registre los parámetros que muestra la tabla.
XC
C 0.47 μF
5643.79 Ω = 5.64 KΩ
.
Coloque aquí sus cálculos.
= = 2 60 0.100000047 Xc=5643.79 Ω
= + = √ 2200 +5643.79 = = ( ) = 1(11.4.2215 ) = 69.5° 6057.42 Ω
Con los datos obtenidos, grafique el triángulo de voltajes.
Zeq
φ
6057.42 Ω = 6.06
69.5°
KΩ
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
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CIRCUITO SERIE RLC
Realizar el circuito según el esquema eléctrico:
Recuerde:
= + φ = ( ); > φ = ( ); < = +
Inductor = 2.76H Condensador = 0.47 μF Resistencia = 2.2 kΩ Tensión alterna sinusoidal: 12V 60Hz
Mida y registre los parámetros que muestra la tabla.
R 2.2 KΩ
V 12 V
VR 4.59 V
VC 12.33 V
VL 1.6 V
I 2.05 mA
. Calcule y registre los parámetros que muestra la tabla.
XC
XL
C
L
5643.79 Ω = 5.6 KΩ
1040.49 Ω = 1.04 KΩ
0.47 μF
2.76 H
.
Coloque aquí sus cálculos.
= = 2 60 0.100000047 Xc=5643.79 Ω
φ = −
φ = 1..−. φ= 66.8°
= + = 2200 + 1040.495643.79 =5101.99 Ω Con los datos obtenidos, grafique el triángulo de impedancias.
Zeq 5101.99 Ω
φ
66.8°
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
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CIRCUITO PARALELO RL
Realizar el circuito según el esquema eléctrico
Recuerde:
Resistencia 2.2 KΩ Bobina 2.76 H Colocar la tensión alterna sinusoidal 12 V Frecuencia 60 Hz
= + = ( ) = = =
Completar la tabla con sus respectivas unidades:
R 2.2 K Ω
V 12 V
IT 12.06 mA
IR 5.44 mA
IL 7.96 mA
XL 1040.49 Ω
L
Zeq 995.02 Ω
Y eq 0.001 Ω
φ
. A partir de los valores medidos, calcule y complete la siguiente tabla.
2.76 H
Registre aquí sus cálculos.
= XL = 2π x 60 x 2.76 = . Ω
=
Zeq = .−
=995.02 = = . = 0.001 Ω
Ω
55.6°
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
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Con los datos obtenidos graficar el triángulo de corrientes.
CIRCUITO PARALELO RC
Realizar el circuito según el esquema eléctrico
Recuerde:
Resistencia
= + = () = / =
2.2 K Ω
Condensador 0.47µF Colocar la tensión alterna sinusoidal 12 V Frecuencia 60 Hz
Completar la tabla con sus respectivas unidades:
R 2.2 K Ω
V 12 v
IT 5.77 mA
IR 5.44 mA
IC 2.03 mA
.
A partir de los valores medidos, calcule y complete la siguiente tabla.
Xc 5643.79 Ω
C 0.47µF
Registre aquí sus cálculos.
1 = 2 = 2 601 0.47 =5643.79 Ω
= = . − = 2079.72
Ω
= = .. − −
Zeq 2079.72 Ω
φ
89.9°
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
=89.9
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°
Con los datos obtenidos grafique el triángulo de corrientes.
CIRCUITO RLC PARALELO
Realizar el circuito según el esquema eléctrico
Recuerde:
Resistencia
= + = ( ) =
2.2 K Ω
Bobina 2.76 H Capacitor 0.47µF Colocar la tensión alterna sinusoidal 12 V Frecuencia 60 Hz
Mida y registre los parámetros que muestra la tabla con sus respectivas unidades. Calcule y registre los parámetros que muestra la tabla.
R 2.2 K Ω
V 12 V
XC 5643.79Ω
XL 1040.49 Ω
Registre sus cálculos aquí.
1 = 2 = 2 601 0.47 = 5643.79 Ω
= XL = 2π x 60 x 2.76
IT 11.10 mA
IR 5.46 mA
C 0.47µF
L 2.76 H
IL 7.99 mA
IC 2.03 mA
Zeq
φ
1081.08 Ω
-47.5°
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
= . Ω = = . =1081.08 Ω
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Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
V.
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OBSERVACIONES Y/O CONCLUSIONES (dar como mínimo siete de cada una)
OBSERVACIONES:
Identificamos y medimos parámetros eléctricos en corriente alterna monofásica. Medimos los parámetros de corriente alterna en circuitos serie RL, RC y RLC. También Medimos los parámetros de corriente alterna en circuitos paralelo RL, RC y RLC. Determinamos los triángulos vectoriales de impedancias, tensiones y corrientes en circuitos serie en corriente alterna. Usamos un condensador de 0.47 µF Asegurarse que el multimetro marque 12 voltios ,para no tener ningun conveniente con los resultados Los errores porcentuales obtenidos del experimentos son minimos CONCLUSIONES:
Debemos tener conocimiento previo para poder hallar la impedancia, voltaje, intensidades. La inductancia es directamente proporcional a la Resistencia inductiva. El voltaje es directamente propocional a la impedancia. La impedancia es inversamente a la intensidad. En un circuito RL paralelo en corriente alterna, se tiene una resistencia y una bobina en paralelo, el valor de voltaje es el mismo para la resistencia y para la bobina. En un circuito RC paralelo en corriente alterna, se tiene una resistencia y un condensador en paralelo. La tensión en ambos elementos es la misma. Por otra parte, este laboratorio resulto ser de gran provecho, ya que pudimos armar circuitos con más de una fuente, lo que hace que los laboratorios resulten de mayor interés para ampliar más nuestro conocimiento en el armamento de circuitos. en el circuito que se ubiquen en serie
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica FOTOGRAFIAS DE LABORATORIO
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Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
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