UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÌA ELÈCTRICA Y ELECTRONICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÌA ELÈCTRICA
CURSO:
CIRCUITOS ELECTRICOS II (Laboratorio)
TITU ITULO DEL TEMA:
MEDICI ICION DE DEL CO COEFICI ICIENTE DE DE AC ACOPLAMIENTO Y DEL DEL COEF COEFIC ICIE IENT NTE E DE AUT AUTOIND OINDUC UCCI CION ON EN UN CIRCUITO ACOPLADO
PROFESOR:
In! "i#$n%& Or#%'o Li F%rnan*o
INTEGRANTES
C+DIGO
,AYAS,IDA ,ERREROS "EAN PAUL
-) INTR INTROD ODUC UCCI CION ON::
1
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Circuitos Elé ctricos II
El desarrollo de este informe está hecho para poder comprender el análisis y hallar el coeficiente de acoplamiento en un transformador. El tema a desarrollar en este informe es el análisis de un circuito que está compuesto con elemento pasivos como son el resistor y las bobinas estos componentes ayudaron a realizar la experiencia, los otros materiales empleados fueron el Vatimetro, la Pinza mperimetrica y el !ultitester 0) O2"ETIVOS:
"allar el valor del coeficiente de acoplamiento ! en un transformador #emostrar mediante el m$todo de %oubert y el !etodo de &rombrid'e dicho coeficiente.
.) MATERIALES Y E3UIPOS ()!*+E #E -(&+/!E(&)
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0eneralmente un !ultitester comprende las funciones de medicin de volta4e 5continuo o alterno6, corriente el$ctrica, resistencia en un circuito, continuidad de un circuito y al'unos 5los más modernos6 comprenden funciones como ser7 medicin de continuidad, de temperatura y de capacitancia.
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/n restato 5o restato6 es un resistor de resistencia variable.
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os cables 4ue'an un papel importante cuando se arma un circuito ya que permiten que sea más ordenado y preciso tambi$n ayudan cuando se presenta un traba4o9 sirven de conectores.
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El vat:metro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia el$ctrica o la tasa de suministro de ener':a el$ctrica de un circuito el$ctrico dado. El dispositivo consiste en un par de bobinas fi4as, llamadas ;bobinas de corriente<, y una bobina mvil llamada ;bobina de potencial<.
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/n autotransformador es una máquina el$ctrica de construccin y caracter:sticas similares a las de un transformador, pero que, a diferencia de $ste, slo posee un devanado >nico alrededor de un n>cleo ferroma'n$tico.
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Es un tipo especial de amper:metro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la corriente para colocar un amper:metro clásico. El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente circulante por un conductor a partir del campo ma'n$tico o de los campos que dicha circulacin de corriente 'enera. +ecibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya corriente queremos medir.
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/n volt:metro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito el$ctrico.
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/n amper:metro es un instrumento que se utiliza para medir la intensidad de corriente que está circulando por un circuito el$ctrico.
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e denomina transformador a un dispositivo el$ctrico que permite aumentar o disminuir la tensin en un circuito el$ctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia
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4) FUNDAMENTO TEORICO: 4!-)
MATERIALES UTILI5ADOS
a! REOSTATO /n restato 5o restato6 es un resistor de resistencia variable. Es por tanto un tipo constructivo concreto de potencimetro que recibe com>nmente este nombre en vez del de potencimetro al tratarse de un dispositivo capaz de soportar tensiones y corrientes much:simo mayores, y de disipar potencias muy 'randes. os restatos son usados en -n'enier:a El$ctrica en tareas tales como el arranque de motores o cualquier tipo de tarea que requiera variacin de resistencia en condiciones de elevada tensin o corriente.
b! MULTITESTER /n multit$ster es un aparato electrnico de medicin de ma'nitudes relacionadas a la electricidad. 0eneralmente un multit$ster comprende las funciones de medicin de volta4e 5continuo o alterno6, corriente el$ctrica, resistencia en un circuito, continuidad de un circuito y al'unos 5los más modernos6 comprenden funciones como ser7 medicin de continuidad, de temperatura y de capacitancia. 6! VOLTIMETRO /n volt:metro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito el$ctrico. *! PIN5A AMPERIMETRICA
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a pinza amperim$trica es un tipo especial de amper:metro que permite obviar el inconveniente de tener que abrir el circuito en el que se quiere medir la corriente para colocar un amper:metro clásico. El funcionamiento de la pinza se basa en la medida indirecta de la corriente circulante por un conductor a partir del campo ma'n$tico o de los campos que dicha circulacin de corriente 'enera. +ecibe el nombre de pinza porque consta de un sensor, en forma de pinza, que se abre y abraza el cable cuya corriente queremos medir. Este m$todo evita abrir el circuito para efectuar la medida, as: como las ca:das de tensin que podr:a producir un instrumento clásico. Por otra parte, es sumamente se'uro para el operario que realiza la medicin, por cuanto no es necesario un contacto el$ctrico con el circuito ba4o medida ya que, en el caso de cables aislados, ni siquiera es necesario levantar el aislante. %! AUTOTRANSFORMADOR /n autotransformador es una máquina el$ctrica de construccin y caracter:sticas similares a las de un transformador, pero que, a diferencia de $ste, slo posee un devanado >nico alrededor de un n>cleo ferroma'n$tico. #icho devanado debe tener al menos tres puntos de conexin el$ctrica9 la fuente de tensin y la car'a se conectan a dos de las tomas, mientras que una toma 5la del extremo del devanado6 es una conexin com>n a ambos circuitos el$ctricos 5fuente y car'a6. ada toma corresponde a una tensin diferente de la fuente 5o de la car'a, dependiendo del caso6. 7! AMPERIMETRO En t$rminos 'enerales, el amper:metro es un simple 'alvanmetro 5instrumento para detectar peque@as cantidades de corriente6, con una resistencia en paralelo, llamada Aresistencia shuntA. #isponiendo de una 'ama de resistencias shunt, se puede disponer de un amper:metro con varios ran'os o intervalos de medicin. os amper:metros tienen una resistencia interna muy peque@a, por deba4o de 1 ohmio, con la finalidad de que su presencia no disminuya la corriente a medir cuando se conecta a un circuito el$ctrico.
! TRANSFORMADOR El transformador es un dispositivo que convierte la ener':a el$ctrica alterna de un cierto nivel de tensin, en ener':a alterna de otro nivel de tensin, basándose en el fenmeno de la induccin electroma'n$tica. Está constituido por dos bobinas de material conductor, devanadas sobre un n>cleo cerrado de material ferroma'n$tico, pero aisladas entre s: el$ctricamente. a >nica conexin entre las bobinas la constituye el flu4o ma'n$tico com>n que se establece en el n>cleo.
4!0)
CONCEPTOS PREVIOS
a! CIRCUITO RL.
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/n circuito + es un circuito el$ctrico que contiene una resistencia y una bobina en serie alimentados por una fuente el$ctrica. e dice que la bobina se opone transitoriamente al establecimiento de una corriente en el circuito.
b! POTENCIA ELECTRICA (ACTIVA) a potencia el$ctrica es la relacin de paso de ener':a de un flu4o por unidad de tiempo9 es decir, la cantidad de ener':a entre'ada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. a unidad en el istema -nternacional de /nidades es el vatio 5Batt6. uando una corriente el$ctrica fluye en cualquier circuito, puede transferir ener':a al hacer un traba4o mecánico o termodinámico. os dispositivos convierten la ener':a el$ctrica de muchas maneras >tiles, como calor, luz 5lámpara incandescente6, movimiento 5motor el$ctrico6, sonido 5altavoz6 o procesos qu:micos. a ener':a consumida por un dispositivo el$ctrico se mide en vatiosChora 5Dh6, o en ilovatiosChora 5Dh6. (ormalmente las empresas que suministran ener':a el$ctrica a la industria y los ho'ares, en lu'ar de facturar el consumo en vatiosC hora, lo hacen en ilovatiosChora 5Dh6. a potencia en vatios 5D6 o ilovatios 5D6 de todos los aparatos el$ctricos debe fi'urar 4unto con la tensin de alimentacin en una placa metálica ubicada, 'eneralmente, en la parte trasera de dichos equipos. En los motores, esa placa se halla colocada en uno de sus costados y en el caso de las bombillas de alumbrado el dato viene impreso en el cristal o en su base.
6! CONECCION CORTA DEL VATIMETRO En este caso, el volt:metro se coloca despu$s del amper:metro. i tenemos en cuenta que los aparatos de medida tienen su propia resistencia interna, $sta interfiere en la lectura. Podemos considerar de forma ideal la resistencia del volt:metro como +v.
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*! CONECCION LARGA DEL VATIMETRO En este caso el amper:metro se coloca despu$s del volt:metro, tal como indica la ima'en y de i'ual forma, la resistencia interna del amper:metro influirá en la lectura. s: pues la sacamos fuera del aparato.
%! INDUCTANCIA PROPIA
/na corriente que fluye a trav$s del inductor produce un flu4o ma'n$tico que forma trayectorias cerradas que pasan por las espiras. a unidad de flu4oma'n$tico es el Deber 5Db6.En un inductor lineal la relacin de flu4o es directamente proporcional ala corriente quefluye a trav$s del dispositivo. a unidad de 1DbF se conoce como "enrio 5"r6.
7! INDUCTANCIA MUTUA
a inductancia mutua se presenta cuando dos bobinas están lo suficientemente cerca como para que el flu4o ma'n$tico de una influya sobre la otra.
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a corriente i 1 en L1 produce el volta4e de circuito abierto v G en LG. a corriente i G en LG produce el volta4e de circuito abierto v 1 en L1.
El valor de la tensin inducida en una bobina es proporcional a la corriente de la bobina que la induce y al denominado coeficiente de induccin mutua, representado con la letra !, que viene dado por la expresin7
#onde H es el coeficiente de acoplamiento que var:a entre I 5no existe acoplamiento6 y 1 5acoplamiento perfecto6 y 1 y G las inductancias de las dos bobinas. Por lo tanto, la tensin total en una bobina 1 por la que pasa una corriente -1 acoplada ma'n$ticamente con otra bobina G por la que pasa una corriente -G vendr:a dada por la expresin7
! METODO DE "OU2ERT Este método consiste en aplicar primeramente a la impedancia una tensión DC y medir su parte resistiva aplicando la ley de Ohm. A continuación se aplica a la impedancia una tensión AC y se mide su módulo aplicando también la ley de Ohm. Es decir,
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En este método se supone que el valor de L permanece constante para diferentes valores de corriente, lo cual no es del todo cierto pues su valor depende del valor de saturación del hierro y de las corrientes de oucault. Adem!s la onda de corriente no es totalmente sinusoidal sino que presenta armónicos que pueden ori"inar cambios en el valor de L. #or otra parte el valor de la resistencia calculado con este método tampoco ser! e$acto pues se ha considerado como correcto el valor DC hallado. %in embar"o, dicho valor es distinto del valor en AC debido al denominado efecto pelicular el cual da lu"ar a un incremento de la resistencia. El esquema eléctrico empleado en el método de &oubert presenta dos variantes. La elección de una u otra depender! de las caracter'sticas de los amper'metros y volt'metros empleados para la medida. Dichas variantes se presentan en la fi"ura ( y son)
Lar"a derivación. %e emplea cuando el amper'metro es pr!cticamente ideal *
Corta derivación. %e emplea cuando el olt'metro es pr!cticamente ideal *
+. +.
PROCEDIMIENTO
-! -nicialmente tuvimos que conse'uir todos los materiales a emplear en el experimento como fueron7 Vat:metro 5Para medir la potencia activa6, =uente 5Para alimentar al circuito6, +estato 5analizar su corriente de circulacin6, !ult:metro, Pinza mperimetrica, ables de onexin y &ransformador GGIF11IV.
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0! -dentificamos cada instrumento disponible que tuvimos y dando un visto bueno tuvimos que empezar armar comparando el circuito que hab:a de4ado el profesor en la pizarra 5ver esquemas de conexion6, nos apoyamos con todos los inte'rantes del 'rupo cada quien aportando sus conocimientos para que nos saliera mucho me4or la experiencia.
.! e'uidamente Ener'izamos todo el sistema y con pinza amperimetrica se empez a tomar medidas de la corriente. =inalmente analizado y visto cada uno de los resultados tuvimos que tomar apuntes para poder compararlo los resultados de ambos, experimentalmente como tericamente
5)
RESULTADOS O2TENIDOS
#espu$s del monta4e del circuito como se muestra en la fi'ura en el esquema de conexin. !$todo de %oubert7 Volta4e 1 5V6
Potencia 5D6
orriente 56
Volta4e G 5V6
GGI
JK
I.ILL
1.1IG
GII
11
I.IMN
1II.L
ue'o se modific el circuito para aplicar el m$todo de &rombrid'e a6 Volta4e 5V6
Potencia 5D6
orriente 56
GGI
N
I.I3
GII
L.K
I.IGJ
Volta4e 5V6
Potencia 5D6
orriente 56
GGI
ML.K
1.1
GII
3L.K
I.J
b6
=inalmente se hall el coeficiente de acoplamiento ! mediante los m$todos de %oubert y &rombrid'e !etodo
!
%oubert
M.MG
&rombrid'e 5a6
K.33
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&rombrid'e 5b6
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K.1M
8) ANE9OS A! ES3UEMA DE CONE9IN I! GENERAL
II! METODO DE "OU2ERT
III! METODO DE TRUM2RIDGE
2! FORMULAS Y ECUACIONES EMPLEADAS I! COEFICIENTE DE ACOPLAMIENTO -! METODO DE "OU2ERT VGO-8! OOQ 8!OD! 0! METODO DE TROM2RIDGE (A) VO-5+1R+GR81R8GRG8!6 .! METODO DE TROM2RIDGE (2) VO-5+1R+GR81R8GCG8!6 1) CONCLUSIONES
a.
Es importante poner a escala el vat:metro ya que nos ayuda, hacer una medicin mucho me4or y tambi$n nos ayuda a prote'er de al'una sobrecar'a, las terminales de corriente que se muestra en el vat:metro son de 1 y K.
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b.
#ebemos además de conocer ciertas formulas y eyes en las que ten'amos que vaciar los #atos de !edicin para obtener resultados confiables y por consi'uiente, un ptimo traba4o.
c.
os valores del acoplamiento ma'n$tico salieron cercanos entre ambos m$todos, la diferencia puede deberse a errores en la medicin.
;) RECOMENDACIONES
a.
Para un me4or uso de los materiales que hay en el laboratorio debemos primero conocer las funciones básicas que cumplen cada una ellos, esto nos facilita el traba4o y el tiempo que ahorrar:amos si no lo conoci$ramos, evitando tambi$n da@os a los materiales y contra nuestra inte'ridad.
b.
Es importante tener cuidado cuando traba4amos con fuentes de corriente alterna ya es mucho más peli'roso a comparacin de la continua, en este caso se traba4 directamente desde las fases de la llave termo ma'n$tica, y se tuve que tener extremo cuidado al realizar las conexiones en ese lado.
c.
/na vez terminado el experimento tomar los respectivos datos y compararlos con los tericos para poder entenderlos mucho me4or.
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