Circuito Electricos II

LABORATORIO N° 1

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y MECATRONICA

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS iI DOCENTE: ING. FERNANDO LÓPEZ A.

LIMA-PERÚ 2011


LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I I

VALORES MEDIOS Y EFICACES DE ONDAS PERIODICAS OBJETIVO: Revisar los conceptos de valor máximo, valor medio, valor eficaz, factor de forma y factor de cresta, que han sido tratados en clase.

MATERIAL Y EQUIPO: -

01 protoboard 01 multímetro 01 osciloscopio 01 generador de señales 01 módulo DL 2603 (Grupo de diodos) 01 resistencia de 1kΩ

PROCEDIMIENTO: SEÑAL SENOIDAL RECTIFICADA 1. Arme el siguiente circuito N° 01:

a. Mostrar la forma de onda que se obtiene entre los puntos A y B. AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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VALORES MEDIOS Y EFICACES DE ONDAS PERIODICAS OBJETIVO: Revisar los conceptos de valor máximo, valor medio, valor eficaz, factor de forma y factor de cresta, que han sido tratados en clase.


01 protoboard 01 multímetro 01 osciloscopio 01 generador de señales 01 módulo DL 2603 (Grupo de diodos) 01 resistencia de 1kΩ

PROCEDIMIENTO: SEÑAL SENOIDAL RECTIFICADA 1. Arme el siguiente circuito N° 01:

a. Mostrar la forma de onda que se obtiene entre los puntos A y B. AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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b. Obtener: Periodo: ________________ Frecuencia:_____________ c. Observando la gráfica obtenga las siguientes mediciones: Valor obtenido Valor Máximo Valor Medio Valor Eficaz d. Obtenga : Factor de forma: _____________ Factor de cresta: ______________

2. Arme el siguiente circuito N° 02: AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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a. Mostrar la forma de onda que se obtiene entre los puntos A y B.

b. Obtener: Periodo: ____________________ Frecuencia: _________________ c. Observando la gráfica obtenga las siguientes mediciones: Valor obtenido Valor Máximo Valor Medio Valor Eficaz 10. Obtenga : AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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Factor de forma: ________________ Factor de cresta: ________________

SEÑAL DIENTE DE SIERRA 1. Cambie el selector del generador para obtener una onda diente de sierra. 2. Observe la señal en el osciloscopio. 3. Muestre la forma de onda del osciloscopio.

4. Obtener: Periodo: ________________ Frecuencia: _____________ 5. Poner el generador a 1kHz y una amplitud de 4Vpp aproximadamente.

6. Observando la gráfica obtenga las siguientes mediciones: AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

5



Valor obtenido Valor Máximo Valor Medio Valor Eficaz 7. Obtenga: Factor de forma:______________ Factor de cresta:______________

SEÑAL CUADRADA 1. Cambie el selector del generador para obtener una onda cuadrada. 2. Observe la señal en el osciloscopio. 3. Muestre la forma de onda del osciloscopio.

3. Obtener: Periodo: ________________ Frecuencia: _____________

AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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4. Poner el generador a 1kHz y una amplitud de 4Vpp aproximadamente. 5. Observando la gráfica obtenga las siguientes mediciones: Valor obtenido Valor Máximo Valor Medio Valor Eficaz 6. Obtenga: Factor de forma:______________ Factor de cresta:______________

CUESTIONARIO: 1. Los circuitos que usted armó, son lineales? Fundamente su respuesta. 2. Como influye la resistencia directa e inversa de un Diodo? 3. Que significa trr = tiempo inverso de recuperación? Cómo afecta la forma de onda?. 4. Por qué el valor eficaz es mayor que el valor DC? 5. Analice en el Panel el circuito Puente de diodos trifásicos y deduzca el valor DC y el valor rms. 6. Observaciones y Conclusiones.


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LABORATORIO Nº 2 MEDICION DE REACTANCIA E IMPEDANCIA CAPACITIVA OBJETIVO: Analizar y verificar en forma experimental la relación entre la tensión y la intensidad de corriente en un circuito eléctrico R-C, a partir de los datos tomados en el laboratorio.


01 módulo DL2626 (Transformador de potencia) 01 módulo DL 2635 (Carga universal) 01 osciloscopio 02 puntas de prueba 01 juego de cables de conexión y jumpers 01 multímetro

PROCEDIMIENTO: 1. Ensamble el siguiente circuito:


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2. Verifique las conexiones y luego energice el circuito. 3. Con el multímetro, mida las tensiones eficaces en: La entrada (Vg) En el nodo A En el nodo B En el resistor R1 4. Con el multímetro, mida las corrientes eficaces I 1 e I2. 5. Con el osciloscopio, obtener y medir la onda de tensión Vg usando el canal 1, y la onda de tensión en el nodo A (VA) usando el canal 2. Medir también el desfasaje entre ambas tensiones. ¿Está la tensión V A atrasada o adelantada respecto a Vg? 6. Con el osciloscopio, medir la onda de tensión en el nodo A (VA) usando el canal 1, y la onda de tensión en el nodo B (VB) usando el canal 2. Mida también el desfasaje entre ambas tensiones. ¿Está la tensión VB atrasada o adelantada respecto a V A? AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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INFORME 1. Haga los cálculos empleando el simulador Circuit Maker o similar. 2. Con los datos del laboratorio, halle la corriente en el resistor R1. 3. Con la corriente calculada en (2), halle la impedancia de entrada (Zi=Vg/IR1). 4. Con los datos del laboratorio, halle la corriente en el resistor R2. 5. Con la corriente calculada en (4), halle la impedancia Z2=VA/IR2. 6. Haga una tabla comparando los resultados teóricos con los experimentales. 7. Trazar el diagrama fasorial de voltajes y corrientes del circuito (use colores diferentes). 8. Observaciones y conclusiones.


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LABORATORIO N° 3 MEDICION DE REACTANCIA E IMPEDANCIA INDUCTIVA OBJETIVO: Analizar y verificar en forma experimental la relación entre la tensión y la intensidad de corriente en un circuito eléctrico R-L, a partir de los datos tomados en el laboratorio.


01 módulo DL 2635 (Carga universal) 01 osciloscopio 02 puntas de prueba 01 juego de cables de conexión y jumpers 01 multímetro

PROCEDIMIENTO: 1. Ensamble el siguiente circuito:


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2. Verifique las conexiones y luego energice el circuito (Con la autorización del docente de laboratorio). 3. Con el multímetro, mida las tensiones eficaces en: La entrada (Vg) En el nodo A En el nodo B En el resistor R1 4. Con el multímetro, mida las corrientes eficaces I 1 e I2. 5. Con el osciloscopio, mida la tensión Vg usando el canal 1, y la tensión en el nodo A (V A) usando el canal 2. Medir también el desfasaje entre ambas tensiones. ¿Está la tensión V A atrasada o adelantada respecto a Vg? 6. Con el osciloscopio, medir la onda de tensión en el nodo A (VA) usando el canal 1, y la onda de tensión en el nodo B (VB) usando el canal 2. Mida también el desfasaje entre ambas tensiones. ¿Está la tensión VB atrasada o adelantada respecto a V A? AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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INFORME 1. Mostrar todos los módulos usados en la experiencia utilizando medios multimedia (video y/o foto digital). 2. Haga los cálculos empleando el simulador Circuit Maker o similar. 3. Con los datos del laboratorio, halle la corriente en el resistor R1. 4. Con la corriente calculada en (2), halle la impedancia de entrada (Zi=Vg/IR1). 5. Con los datos del laboratorio, halle la corriente en el resistor R2. 6. Con la corriente calculada en (4), halle la impedancia Z2=VA/IR2. 7. Haga una tabla comparando los resultados teóricos con los experimentales. 8. Trazar un claro diagrama fasorial de voltajes y corrientes del circuito. 9. Observaciones y conclusiones.


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LABORATORIO Nº 4 METODO DE MAXWELL Y POTENCIALES DE NODOS OBJETIVO: Analizar y verificar en forma experimental los valores teóricos, considerando los métodos generales de solución de redes eléctricas: de corrientes de mallas y potenciales de nodos.

MATERIAL Y EQUIPO: - 05 resistencias de 100Ω (Carga Universal) - 01 condensador de 4uF/450V (Carga Universal) - 01 condensador de 8uF/450V (Carga Universal) - 01 condensador de 16uF/450V (Carga Universal - 01 multímetro - 01 osciloscopio

PROCEDIMIENTO: 1. Armar el circuito que se muestra en la figura adjunta:


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Donde: R1 = R2 = R3 = 100Ω C1 = 8Uf, C2 = 16uF,

L1 = 50mH

2. Verifique las conexiones y luego energice el circuito (con autorización del docente). 3. Realice las mediciones siguientes: MEDICION OBTENIDA

VA VB VC I4 I5 I6 I7 I8 Ig


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4. Con el osciloscopio, mida la tensión Vg usando el canal 1, y la tensión en el nodo A (V A) usando el canal 2. Mida también el desfasaje entre ambas tensiones. ¿Está la tensión VA atrasada o adelantada respecto a Vg? 5. Con el osciloscopio, mida la tensión Vg usando el canal 1, y la tensión en el nodo B (VB) usando el canal 2. Mida también el desfasaje entre ambas tensiones. ¿Está la tensión VB atrasada o adelantada respecto a Vg? 6. Con el osciloscopio, mida la tensión Vg usando el canal 1, y la tensión en el nodo C (Vc) usando el canal 2. Mida también el desfasaje entre ambas tensiones. ¿Está la tensión Vc atrasada o adelantada respecto a Vg? 7. Con el osciloscopio, mida la tensión en el nodo A (V A) usando el canal 1, y la tensión en el nodo B (V B) usando el canal 2. Mida también el desfasaje entre ambas tensiones. ¿Está la tensión VA atrasada o adelantada respecto a VB?. 8. Con el osciloscopio, mida la tensión en el nodo A (V A) usando el canal 1, y la tensión en el nodo C(V C) usando el canal 2. Mida también el desfasaje entre ambas tensiones. ¿Está la tensión VA atrasada o adelantada respecto a VC?. 9. Con el osciloscopio, mida la tensión en el nodo B (V B) usando el canal 1, y la tensión en el nodo C (V C) usando el canal 2. Mida también el desfasaje entre ambas tensiones. ¿Está la tensión VB atrasada o adelantada respecto a V C?.


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INFORME 10. Muestre todos los módulos usados en la experiencia utilizando medios multimedia (video y/o foto digital). 11. Haga los cálculos empleando Matlab (simulink). 12. Muestre todas las mediciones realizadas y responda las preguntas respectivas de los procedimientos (pasos del 3 al 9). 13. Realize el cálculo teórico de I1, I2, I3, I4, I5, I6, I7, I8, Ig. Aplique método Maxwell y escríbalo usando matrices correspondientes. 14. Realice el cálculo teórico de V A , VB , VC. Aplique método nodal 15. Haga una tabla comparando los resultados teóricos con los experimentales (considere corrientes y voltajes fasoriales). 16. Trazar un claro diagrama fasorial de voltajes y corrientes, verificando en cada caso las leyes kirchooff en forma fasorial. 17. Observaciones y conclusiones.


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LABORATORIO Nº 5 TEOREMA DE THEVENIN Y NORTON OBJETIVO: Determinar el circuito equivalente de Thevenin y el circuito Norton equivalente.


03 r esistencias de 100Ω (Carga Universal) 01 condensador de 8uF/450V (Carga Universal) 01 condensador de 16uF/450V (Carga Universal) 01 multímetro 01 osciloscopio

PROCEDIMIENTO: 1. Armar el circuito que se muestra en la figura adjunta:

Donde: R1 = R2 = R3 = 100Ω C1 = 8uF,

C2 = 16uF, L1 = 50mH


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2. Verifique las conexiones y luego energice el circuito. 3. Realice las mediciones siguientes: MEDICION OBTENIDA

VR1 VC1 VR2 VR3 VL1 VC2 VAB IR1 IC1 IR2 IR3 IL1 IC2

4. Retire la carga que se encuentra entre los nodos A y B.


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5. Medir el voltaje Thevenin (ETH ), es decir, el voltaje entre los nodos A y B (voltaje a circuito abierto). ETH = _______________ 6. Cortocircuitar Nodos “A” y “B” y medir corriente de cortocircuito, denominados corriente Norton: I N =…….. 7. Para obtener la impedancia equivalencia (Zeq ) armar el circuito siguiente:

8. Del circuito anterior realizar las siguientes mediciones: Medición obtenida Vg=VAB Ig 9. Con las mediciones obtenidas del cuadro anterior calcular la impedancia equivalente (Zeq) del siguiente modo:


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Zeq

Vg 

Ig

,

Zeq= ____

9. En el siguiente circuito completar con las mediciones obtenidas en el laboratorio.

INFORME 1. Muestre todos los módulos usados en la experiencia utilizando medios multimedia (video y/o foto digital). 2. Haga los cálculos empleando el simulador “Circuit Maker” o similar. 3. Muestre todas las mediciones realizadas en el laboratorio. 4. En el circuito mostrado en el paso 1 del procedimiento, realice el cálculo teórico de las caídas de tensión en cada componente asi como el voltaje de la fuente V G (use referencia VG = VG 0° . AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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5. En el circuito mostrado en el paso 1 del procedimiento, realice el cálculo teórico de las corrientes que circulan por cada componente asi como la corriente que entrega la fuente Vg . 6. Realice el cálculo teórico del voltaje Thevenin (E TH) y de la impedancia equivalente (Zeq). 7. Idem, para evaluar corriente Norton (I N) y la impedancia equivalente (Zeq). 8. Tabular resultados teóricos/experimentales. 9. Trazar claro diagrama fasorial. 10. Observaciones y conclusiones.


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LABORATORIO Nº 6 POTENCIA COMPLEJA Y CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA OBJETIVO: Mediante el presente experimento comprobar los efectos de la corrección del Factor de Potencia.

EQUIPO Y MATERIAL:     

01 Motor monofasico de inducción (Jaula de ardilla) 01 Lámpara fluorescente (*) 01 Modulo Universal DL 2635 (Condensador de AC 4uF, 8uF, 16uF) Inductancia 12.5mHz (*) 01 Amperímetro AC

PROCEDIMIENTO: 1. Armar el siguiente circuito que se muestra en la figura adjunta


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* Si no se dispone del motor, usar una lámpara fluorescente de 4 watts ó usar del panel las inductancias y resistencias, previa indicación del profesor. 2. Medir A1 = ……….. y A 2 = …… sin condensador. 3. Medir A1 = ……….. y A 2 = …… con condensador.

CUESTIONARIO: 1. Con los datos nominales del motor ó lámpara, determine: Factor de Potencia y Corriente del motor; Determine potencia activa, reactiva y aparente de la carga. 2. Analice el conjunto Motor-condensador y determinar el nuevo factor de potencia del conjunto. 3. Que ocurre en la Potencia aparente del sistema, justifique su respuesta usando un diagrama fasorial de potencia. 4. Use diagrama fasorial de tensiones y corrientes 5. Observaciones y Conclusiones.


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LABORATORIO Nº 7 MÁXIMA POTENCIA DE TRANSFERENCIA (M.P.T.) OBJETIVO: Analizar y verificar en forma experimental los valores teóricos, determinado los valores de las impedancias de carga que producen la transferencia máxima de potencia en los terminales a-b de un circuito activo.

EQUIPO Y MATERIAL:              

Modulo Universal Protoboard 02 resistencias de 470  01 resistencia de 680  01 potenciómetro de 100k  03 condensadores 100 nF 01 resistencia de 100  01 condensadores 16 uF 01 bobina de 50 mH 01 potenciómetro de 1k  01 potenciómetro NICHROM (RL) 01 transformador 220/12 VAC 01 Multímetro 01 Generador de funciones


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PROCEDIMIENTO: Armar los circuitos que se muestran en las figuras adjuntas.

Circuito # 1: ( Protoboard ).

1. Calculo Experimental (recuerde colocar las unidades). Variar el potenciómetro según el valor observado en la tabla adjunta y medir la tensión (VL) y corriente (IL) en la carga RL

RL(K ) RL1=10 RL2=20 RL3=30 RL4=40 RL5=50 RL6=60 RL7=70 RL8=80 RL9=90 RL10=100

IL (mA) IL1 IL2 IL3 IL4 IL5 IL6 IL7 IL8 IL9 IL10

VL (V)

PL

VL1 VL2 VL3 VL4 VL5 VL6 VL7 VL8 VL9 VL10

2. Con los valores obtenidos graficar las curvas de potencia, tensión y corriente versus la resistencia de carga. AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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Circuito # 2:

3.

( Modulo Universal

D’Lorenzo)

Repita los paso anteriores, para este circuito.

CUESTIONARIO: 1. Realizar el cálculo Teórico aplicando el método de corriente de malla y potencial de nodos 2. Comparar los valores teóricos y experimentales, y los errores relativos 3. Graficar las curvas de potencia, tensión y corriente versus la resistencia de la carga y determinar valor de R L =…. Para que absorba la M.P.T 4. Graficar la curva de eficiencia versus carga y obtener valor de la potencia máxima. 5. Observaciones y conclusiones.


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LABORATORIO Nº 8 RESONANCIA SERIE Y PARALELO OBJETIVO: Analizar y verificar en forma experimental el fenómeno de la resonancia serie y resonancia paralelo en un circuito eléctrico RLC, a partir de los datos tomados en el laboratorio.

EQUIPO Y MATERIAL:      

01 generador de funciones o1 módulo DL 2629 (Carga universal) 01 osciloscopio 02 puntas de prueba 01 juego de cables de conexión y jumpers 01 multímetro

PROCEDIMIENTO: 1. Armar el siguiente circuito que se muestra en la figura adjunta Usando la carga universal.


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2. Verifique las conexiones y luego encienda el circuito 3. Con el osciloscopio usando el canal 1 mida la tensión V AC , con el canal 2 mida la tensión VBC . Ajuste la tensión pico del generador a 10V y ajuste la frecuencia del generador hasta que el desfasaje entre ambas señales se haga cero. Anote el voltaje VBC y la frecuencia. 4. Con el multímetro mida el voltaje eficaz de la bobina y del condensador. 5. Apague el generador y arme el siguiente circuito usando la carga universal.

6. Verifique las conexiones y luego encienda el circuito. 7. Con el osciloscopio usando el canal 1 mida la tensión V AC , con el canal 2 mida la tensión VBC . Ajuste la tensión pico del generador a 10V y ajuste la frecuencia del generador AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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hasta que que el voltaje V BC sea máximo y el desfasaje entre ambas señales se haga cero. Anote el voltaje máximo y la frecuencia.

INFORME 1. Haga los cálculos empleando un simulador de circuitos. 2. Con la frecuencia medida en el circuito serie, halle las reactancia de la bobina y del condensador. 3. ¿Cuál es la corriente que entrega el generador cuando el circuito serie está en resonancia? 4. ¿Cuáles son las tensiones de la bobina y del condensador cuando está en resonancia?. 5. Con la frecuencia medida en el circuito paralelo, halle las reactancias de la bobina y del condensador. 6. ¿Cuál es la corriente del que entrega el generador cuando el circuito paralelo está en resonancia? 7. ¿Cuáles son las tensiones de la bobina y del condensador cuando están en resonancia paralelo? 8. Elabore una tabla comparando los resultados teóricos con los experimentales. 9. Grafique en cada caso las curvas de impedancia, admitancia, corrientes y voltajes en función de la frecuencia. 10. Determine en cada caso el factor de calidad (Qo) y el ancho de banda (BW) respectivamente. 11. Simule circuitos series y paralelos como los estudiados en esta experiencia, mantenga fija la frecuencia y varíe la inductancia o capacitancia. Explique y determine los valores críticos de resonancia, el factor de calidad (Qo) y el ancho de banda (BW). 12. Aplicaciones del circuito resonante en electrónica cuando existen armónicos. Grafique el diagrama de Bode en cada caso 13. Indique sus observaciones y conclusiones.


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LABORATORIO Nº 9 LUGARES GEOMETRICOS OBJETIVO: Determinar la variación de las impedancias. Admitancias, corrientes y tensiones en un circuito paralelo de dos ramas.

EQUIPO Y MATERIAL:        

1 Módulo DL2626 (Transformador de potencia) 1 Módulo DL2635 (Carga universal) 1 Multitester digital Resistencia 100Ω, 5W Potenciómetro de 500k = RL Condensador 10nF Generador de señal Cables de conexiones

PROCEDIMIENTO: 1.

Cablear los circuitos siguientes en los módulos respectivos:


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2. Efectuar las mediciones siguientes en las figuras 1 y 2 variando RL en 50k desde 0 a 500k. RL

I1

I2

I3

VRC

VC

VRL

VL

1 2 3 3. Determinar: a. Los lugares geométricos de impedancia: X-R b. Los lugares geométricos de Admitancia: B-G c. Los diagramas fasoriales de corriente d. Los diagramas fasoriales de tensión.

CUESTIONARIO: (Fundamente su respuesta en forma fasorial) 1. ¿Porqué se dice que el lugar geométrico de admitancias es similar al lugar geométrico de las corrientes?. 2. ¿Porqué se dice que el lugar geométrico de potencia compleja se asemeja al lugar geométrico de las admitancias?. 3. ¿Qué aplicaciones prácticas, de los lugares geométricos encuentra usted en la práctica? AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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4. Si usted tiene un circuito serie paralelo

¿Cómo determina usted el lugar geométrico de la impedancia equivalente o admitancia equivalente? 5. En los casos anteriores se supone que la frecuencia ω ha sido constante. Determine usted cómo de construye el lugar geométrico cuando la frecuencia es variable. 6. Explique lugares geométricos en resonancia eléctrica. 7. Observaciones y conclusiones.


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LABORATORIO Nº 10 CIRCUITOS TRIFASICOS BALANCEADOS. CONEXIÓN ESTRELLA Y DELTA OBJETIVO: Determinar las tensiones y corrientes de Línea y de Fase para cada conexión estrella y delta calculando también la potencia total del circuito trifásico.

EQUIPO Y MATERIAL:    

1 Módulo DL2626 (Transformador de potencia) 1 Módulo DL2635 (Carga universal) 1 Multitester digital Cables de conexiones

PROCEDIMIENTO: 1. Cablear los circuitos siguientes en los módulos respectivos:


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2.

Considerando E= 45 V medir con el multímetro en cada carga trifásica. Las tensiones y corrientes de línea y de fase correspondientes. 3. Verificar experimentalmente y gráficamente en la conexión estrella que la tensión de línea es 3 veces más que la tensión de fase. 4.

Verificar experimentalmente y gráficamente que en la conexión delta que la corriente de línea es 3 veces más que la corriente de fase

5.

Verificar experimentalmente y analíticamente que “una carga conectada en delta consume el triple de potencia que conectada en estrella”

6.

Demostrar y verificar que en todo circuito trifásico se cumple: P total

7.



3 V L I L

COS  f

Ahora considerando E = 90 V, repetir los pasos 2,3,4 y 5.

8.

Dibujar el diagrama fasorial de las tensiones y corrientes para ambas conexiones cuando E = 90 V. Escoger adecuadamente la escala correspondiente.

9.

Analice El sistema trifásico conectando impedancias inductivas o capacitivas en cada fase. Determine el diagrama fasorial completa en cada caso


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LABORATORIO Nº 11 CIRCUITOS TRIFASICOS CON CARGAS DESBALANCEADAS EN CONEXIÓN ESTRELLA Y DELTA OBJETIVO: Determinar las tensiones y corrientes de Línea y de Fase para cada conexión estrella y delta con cargas desbalanceadas calculando también la potencia total del circuito trifásico.

EQUIPO Y MATERIAL:    


PROCEDIMIENTO: 1. Cablear los circuitos siguientes en los módulos respectivos:


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2.

Considerando E= 45 V medir con el multímetro en cada carga trifásica, las tensiones y corrientes de línea y de fase correspondientes.

3.

Realizar el cálculo de corrientes y de tensiones en la carga desbalanceada en delta cuando E= 45 V.

4.


5.

Ahora considerando E = 90 V medir con el multímetro en cada carga trifásica, las tensiones y corrientes de línea y de fase correspondientes.

6.

Realizar el cálculo de corrientes y de tensiones en la carga desbalanceada en delta cuando E= 90 V.

7.


8.

Elabore una tabla comparativa de los resultados teóricos con los experimentales.

9.

Indique sus observaciones y conclusiones.


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LABORATORIO Nº 12 USO DE TRANSFORMADORES TRIFASICOS Δ-Υ OBJETIVOS: 

 

Determinar las tensiones y corrientes de línea y de fase para diferentes conexiones (estrella y delta) con carga balanceada. Determinar la potencia total del circuito trifásico. Determinar la secuencia de fases.

EQUIPOS Y MATERIALES:    


PROCEDIMIENTO: 1. Cablear el circuito siguiente en los módulos respectivos:


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2. Determinar la secuencia de fases: NOTA: Si V > VL es secuencia ( + ) Si V < VL es secuencia ( - ) 3. Para la secuencia (-) se tiene que:

4. Realizar las conexiones siguientes: (Use transformador trifásico) a)

b) AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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c)

d)

5.

En cada caso del paso 4 medir con el multímetro, las tensiones y corrientes de línea y de fase correspondientes en cada carga trifásica.

6.

Realizar el cálculo de corrientes y de tensiones en la carga balanceada.

7.

Dibujar el diagrama fasorial de las tensiones y corrientes para cada caso del paso 4 . Escoger adecuadamente la escala correspondiente.

8.

Elabore una tabla comparativa de los resultados teóricos con los experimentales.

9.

Indique sus observaciones y conclusiones.


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LABORATORIO Nº 13 OBTENCION DE LAZO HISTERESIS OBJETIVOS:  

Estudiar el fenómeno de histéresis y sus características Proponer un circuito eléctrico que permita obtener experimentalmente el lazo de histéresis.

FUNDAMENTO TEORICO. a. Circuito magnéticos no lineales.- En muchos dispositivos, como motores y transformadores, se usan materiales ferromagnéticos, los cuales se caracterizan por tener grandes valores de permeabilidad magnética. Así cuando estos materiales forman parte de un circuito magnético, las líneas de flujo magnético tienden a contraerse dentro del material ferromagnético. Estos materiales presentan además las siguientes características: la relación entra la intensidad del campo magnético H y la densidad de flujo magnético B no es una relación lineal, por lo que: B=μH; donde μ = Permeabilidad magnética. Los materiales ferromagnéticos comprenden regiones (dominios magnéticos) y, dentro de estas regiones los momentos bipolares magnéticos se ordenan en una dirección común. Sin embargo en una muestra no magnetizada de materiales ferromagnéticos, las orientaciones de los dominios son aleatorios, de modo que la muestra no presenta un momento bipolar magnético neto. Si la muestra (circuito a analizar) se encuentra en un principio no magnetizado y si la corriente que se suministra a la bobina comienza en cero a cierto valor máximo, los dominios magnéticos tienden a alinearse en la dirección aplicada. En la figura 1 se proporciona una grafica de B AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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versus H durante la formación lineal del campo magnético.

La curva 1 de la figura 1 se conoce como “curva de magnetización”. Al aumentar el campo desde cero, la pendiente de la curva es relativamente abrupta. Conforme el campo magnético sigue creciendo dentro del material ferromagnético (o sea mientras la corriente va aumentando) se dificulta cada vez mas la alineación de los dominios magnéticos restantes con el campo magnético aplicado y la curva de magnetización inicial se alisa. La pendiente de la curva disminuye en forma abrupta y se dice que el material ferromagnético se encuentra en saturación. Una vez que esto sucede, aumentos posteriores de la intensidad del campo magnético producen cambios relativamente pequeños en la densidad de flujo magnético (punto S1 en la curva de la fig. 1) b. Histéresis.- Una vez que se ha alcanzado el máximo campo magnético (Hmax), si se disminuye la corriente H como B comienza a disminuir desde sus valores máximos. Pero en vez de recorrer de nuevo la curva de magnetización inicial, la variación de B con respecto a H forma una nueva curva (curva 2 en la figura). Otra característica que resulta de esta curva que comienza a partir de la curva de magnetización inicial (curva 1) se refiere a la recuperación incompleta de la energía almacenada. Durante la magnetización inicial de la nuestra, la fuente AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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eléctrica del circuito eléctrico suministró energía en forma continua y esta se almacenó en el campo magnético dentro de la muestra del material ferromagnético. La energía magnética (no toda) es liberada. La energía liberada es igual al área encerrada entre la recta B = Bmax y la curva 2 de la figura 1 en el primer cuadrante. Conforme la corriente sigue disminuyendo (al convertirse en negativa), la disminución tanto de B como de H, continúa. Si se supone que la corriente varia en forma simétrica (Imin = -Imax), la intensidad del campo magnético y la densidad de flujo magnético alcanzarán con el tiempo valores mínimos en B = -Bmax y H = -Hmax en el punto S2. Finalmente, cuando la corriente empieza a aumentar de nuevo, la intensidad del campo magnético y la densidad de flujo aumentan a través de la curva 3 de la figura 1. Cuando llega la corriente a su valor máximo, tanto para H como B alcanzan nuevamente su valor máximo en el punto S1. Según la corriente siga variando de manera cíclica entre sus valores máximos y mínimos, el ciclo completo de la figura 1 se vuelve a trazar. Este es el ciclo de HISTERESIS del material ferromagnético y el área dentro de él representa la perdida de energía que tiene lugar en cada variación cíclica de la corriente. En los dispositivos prácticos, estas perdidas de histéresis se combinan con otros tipos de perdidas de energía (como la provocada por la resistencia de la bobina que rodea al material ferromagnético) y limitan la eficiencia total del equipo. En resumen la relación entre B y H en los materiales ferromagnéticos nos es una descrita con una relación fundamental simple según la cual B es directamente proporcional a H. La relación entre B y H en los materiales ferromagnéticos no es lineal debido a la saturación magnética. c. Efecto Barkhausen.- Es la variación discontinua que experimenta B al variar H continuamente. El movimiento discontinuo de las paredes de dominio es el mecanismo más importante. La rotación discontinua de la magnetización de cada dominio efectúa en general una AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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contribución menor. Un efecto asociado es la emisión magnetoacústica. Se trata de un efecto indeseable en muchos casos (por ejemplo el ruido de los transformadores), pero puede utilizarse como medio no destructivo para estimar densidades de dislocaciones en los materiales magnetoeléctricos.

EQUIPOS Y MATERIALES:         

1 Fuente variable de corriente alterna o conversor AC DC 0-220V 1 Transformador monofasico 2 Multimetro digital (Amperímetro 0-10A) 1 Protoboard 1 condensador 22uF/50V VAC 1 Resistencia de 10K/2W 1 Resistencia de 18Ω /5W 1 Osciloscopio + 2 puntas de prueba Cables de conexiones

IMPLEMENTAR EL CIRCUITO:


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PROCEDIMIENTO: 1. Calibre el osciloscopio apropiadamente 2. Elevar el voltaje gradualmente y llenar la siguiente tabla. Tomas 1 2 3 4 5

V (V1)

A (mA)

V (V2)

20 40 60 80 100 3. Para cada valor de toma dibujar el lazo de histéresis 4. Tomar los datos de placa del transformador 5. Medir la resistencia de los arrollamientos del transformador.

CUESTIONARIO: 1. 2. 3. 4.

¿Cómo se obtiene el lazo de histéresis? ¿Cuál es la función del condensador en el circuito? ¿Qué representa el lazo de histéresis ¿Cuáles son las aplicaciones más comunes de los materiales ferromagnéticos? 5. ¿Qué es el efecto Barkhausen? 6. Observaciones, Conclusiones y Recomendaciones AUTOR: ING. FERNANDO LÓPEZ A. LABORATORIOS ESPECIALIZADOS / FIEM / 2011

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Circuito Electricos II

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