LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Il Fecha de realización de la práctica: 11/04/2016 Fecha de entrega del informe: 18/04/2016 Quito-Ecuador Practica N 1 DESFASES DE VOLTAJE Y CORRIENTE EN CIRCUITOS CON CARGA CAPACITIVA, RESISTIVA E INDUCTIVA.
Alex Dario Aimacaña Jami
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2. MARCO TEORICO
Estética Procedimiento
Circuitos en corriente alterna
Análisis Conclusiones
RESUMEN: En el siguiente informe se analiza
el comportamiento de la variación del voltaje y la corriente su desfasaje en el tiempo (periodo) a una frecuencia de 60Hz y visualizando el comportamiento en una carga resistiva, capacitiva e inductiva.
Abstract: In the following report the behavior of the variation of voltage and current analyzes its phase shift in time (period) at a frequency of 60 Hz and displaying the behavior in a resistive, capacitive and inductive load.
PALABRAS
CLAVES:
INDUCTANCIA,
Las ondas de las tensiones y las intensidades en corriente alterna son ondas senoidales y están desfasadas, es decir cuando empieza la onda de la tensión, la onda de la intensidad empieza más tarde (excepto en los resistivos). Circuitos puramente resistivos
Si aplicamos un voltaje de corriente alterna a una resistencia óhmica se aplica una tensión alterna, V = VM sen wt, la intensidad de la corriente que se origina se deduce a partir de la ley de Ohm.
Ec. 1 Ecuación 1
PURAMENTE, RESISTANCIA, CAPACITANCIA.
1. OBJETIVOS
Usar el osciloscopio para mostrar las
Resultando que la intensidad también varía sinusoidalmente con el tiempo, con la misma frecuencia que la tensión aplicada.
ondas desfase de corriente y voltaje. .ESPECIFICOS
Medir el valor rms de u voltaje y corriente ac utilizando el multímetro. Comprobar la ley de ohm en los circuitos ac. Calcular la potencia de un circuito ac. Medir los valores rms de corriente alterna .
Ec 2 Ley de Ohm.
1
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Il Fecha de realización de la práctica: 11/04/2016 Fecha de entrega del informe: 18/04/2016 Quito-Ecuador Practica N 1 amperímetros de c.a. son precisamente los eficaces.
Ecuación 4. Formula voltaje eficaz.
Fig 1. Ondas de corriente y voltaje en un sistema puramente resistivo. Por tanto, cuando un circuito sólo está compuesto por resistencia óhmica, la intensidad de la corriente no presenta diferencia (desfase) de fase respecto a la tensión aplicada que la original (fig. 1). En general, en los circuitos de corriente alterna suelen utilizar otros elementos además de las resistencias. Supongamos que existan, conectadas en serie con una resistencia R, una bobina L y un condensador C. Al aplicar una tensión alterna a dicho circuito en serie, se establece (una vez desaparecidos los efectos transitorios de corta duración), una corriente estacionaria que viene expresada por:
La intensidad máxima (Imax) está relacionada con la tensión máxima Vm por una expresión que tiene la misma forma que la que expresa la ley de Ohm para corrientes continuas
Ecuación 5. Formula de corriente.
Denominándose la magnitud Z, impedancia del circuito, que es una generalización de la resistencia R de la ley de Ohm en corriente continua.
Ecuación 6. Formula de impedancia para circuitos con carga C, L. Ecuación 3. Formula de Corriente estacionaria.
Los valores instantáneos de una intensidad de corriente, f.e.m. o diferencia de potencial alternas, varían de un modo continuo desde un valor máximo en un sentido, pasando por cero, hasta un valor máximo en el sentido opuesto, y así sucesivamente. El comportamiento de un determinado circuito en serie queda expresado por los valores máximos de la intensidad (Im) y de la tensión (Vm) (también del valor del desfase φ), pero es mucho más interesante estudiar los circuitos de corriente alterna en función de los valores eficaces, lef y Vef, en lugar de los valores máximos, porque los valores que se miden con los voltímetros y
La inductancia y de la capacitancia son contrapuestos, tanto en lo que se refiere a la limitación de la corriente, como al desfase que introducen entre la intensidad y la tensión. Así, mientras que un aumento de inductancia reduce la intensidad, un aumento de capacitancia la hace aumentar. Además, la inductancia retrasa la intensidad respecto a la tensión, en tanto que la capacitancia la adelanta. Tanto la inductancia como la capacitancia dependen de la frecuencia de la tensión alterna aplicada.
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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Il Fecha de realización de la práctica: 11/04/2016 Fecha de entrega del informe: 18/04/2016 Quito-Ecuador Practica N 1 cargas comienzan a circular para el otro lado (por lo tanto la corriente cambia de signo). Cuando el potencial es cero, la corriente es máxima en ese sentido.
Fig2. Cargas R, L y C, representadas en forma fasorial.
Luego la señal alterna invierte su potencial, por lo tanto la corriente empieza a disminuir hasta que finalmente se encuentra cargado con la otra polaridad, en consecuencia no hay corriente y la tensión es máxima sobre el capacitor.
Circuitos puramente Inductivos.
Durante el semiciclo positivo, al aumentar la tensión de alimentación, la corriente encuentra cierta dificultad al paso a través de la bobina, siendo al comienzo máxima la tensión sobre la misma y decreciendo a medida que circula mayor corriente. Cuando la tensión y el campo magnético son máximos, el potencial de alimentación comienza a decrecer y debido al campo magnético auto inducido, la corriente continua circulando.
Fig.4. Ondas de corriente y voltaje en un Capacitor.
Como podemos ver existe un desfasaje entre la tensión y la corriente. En los circuitos capacitivos puros se dice que la corriente adelanta a la tensión 90 grados. Instrumentos de medida
Fig3. Ondas de corriente y voltaje en una carga inductiva. Circuitos puramente Capacitivos.
En un primer instante, al igual que en corriente continua, la corriente por el capacitor será máxima y por lo tanto la tensión sobre el mismo será nula. Al ser una señal alterna, comenzará a aumentar el potencial hasta Vmax, pero cada vez circulará menos corriente ya que las cargas se van acumulando en cada una de las placas del capacitor. En el instante en que tenemos Vmax aplicada, el capacitor está cargado con todas las cargas disponibles y por lo tanto la intensidad pasa a ser nula. Cuando el ciclo de la señal comienza a disminuir su potencial, las
Por definición el valor rms (Root Mean Square) es conocido también como valor eficaz. Este valor rms no debe interpretarse como valor promedio de una señal AC. El multímetro y la pinta amperimétrica entregan una medición exacta llamada "valor real eficaz" o "True Rms". En su mayoría los instrumentos de medición no son True Rms por lo que para toda señal que no sea DC o perfectamente sinodal la lectura que entregue será errónea. A continuación veamos las diferencias entre estos tipos de instrumentos. Instrumentos del tipo rectificado: estos voltímetros indican valores RMS para onda sinodales solamente. Toda medición que se realice .sobre una señal que no .sea de este tipo será errónea. Para indicar el valor utilizan un sensor de valor medio que luego de .ser multiplicado por 3
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Il Fecha de realización de la práctica: 11/04/2016 Fecha de entrega del informe: 18/04/2016 Quito-Ecuador Practica N 1 1,11 da por resultado el valor RMS de la señal.
b. El valor del Capacitor es de 9.5uF y la resistencia de 300 ohmios.
Instrumentos del tipo promedio: Son generalmente del tipo digital y tambi6n utilizan un circuito sensor de valor medio. Una vez medido dicho valor lo multiplican por distintas constantes pare obtener el valor RMS, el valor pico o el valor promedio. Al igual que el tipo anterior de instrumento, todas estas indicaciones son válidas si se mide sobre una señal senoidal. Fig.6. Circuito a implementar.
Instrumentos True RMS: estos tipos de instrumentos son los más costosos y a su vez precisos. Utilizan procesamiento de señales digitales. Que asegura una medición. Exacta. No importa que tan extraña sea la señal AC a medir, el valor RMS que indicara siempre será el correcto.
Fig.5. Pinza a perimétrica y multímetro Amperimetrica. 3
Fig.7. Visualización del desfase de onda en un circuito RC. Nota: Se verifica que la carga resistiva, la corriente está en fase con el voltaje, a su vez la carga capacitiva la corriente está en adelanto respecto al voltaje.
MATERIALES Y EQUIPO
a. Módulo de Fuente de Energía. (0-220VAC). b. Módulo de Carga Resistiva, Inductiva y capacitiva. c. Multímetro
2. Realice el gráfico mostrado en el osciloscopio. (Tomar en cuenta escalas de v, t, etc.) Corriente y voltaje en una carga puramente resistiva.
d. Pinza amperimétrica. e. Cables de conexión
15 10
4
DESARROLLO Y PROCEDIMIENTO
4.1. Utilice el Modulo de Carga Resistiva y Capacitiva. Conecte el circuito de la figura 6.
5
VOLTAJE y
0 -5 0
10
20
corriente y
-10
a. Alimente al circuito con la fuente en AC variable. (la fuente debe estar en 0 voltios y llegar hasta 120vrms).
-15
Fig 8 puramente resistiva
4
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Corriente y voltaje en una carga puramente capacitiva.
15 10 5
15 10
-20
5 0 -20
corriente y
0
-5 0
20
-5 0
Voltaje
-10
corriente
-15
20
voltaje
Fig 11 puramente inductiva.
-10 -15
5. REGISTRO DE RESULTADOS
Fig 9 puramente capacitiva.
1.- Utilice el Modulo de Carga Resistiva e inductiva. Conecte el circuito de la figura 8.
5.1 ¿Qué valor de AC midió con los diferentes instrumentos de medida y que valor midió usando el osciloscopio, el valor rms, pico o el pico-pico?
a. Alimente al circuito con la fuente en AC variable. (la fuente debe estar en 0 voltios y llegar
hasta
120
vrms).
b. El valor del inductor es de 3.2 H y la resistencia de 62.5 ohmios. Tabla1. Valores tomados en la práctica.
Fig.10. visualización del desfase de onda en un
circuito RL.
5.2 Cuando un electricista habla de un voltaje citando 220 voltios en AC, ¿Se sobreentiende que se refiere al valor efectivo (rms)? Si, pues el electricista mide mediante un
equipo de medición de voltaje rms por ejemplo el multímetro, por ende el valor
Nota: Se verifica que la carga resistiva está en
tomado es el el valor rms en este caso 220 v
fase con el voltaje, a su vez la carga inductiva
AC.
está en adelanto respecto a la corriente.
Nota: Una vez realizada la visualización de las ondas Reducir El Voltaje A Cero y apagar la
5.3. Un sistema en AC opera a 380 voltios en AC. ¿Cuál es el valor de pico del voltaje?
fuente.
Vrms = Vp*0.707
Corriente y voltaje en una carga puramente inductiva.
Vp=Vrms/0.707 Vp=380/0.707 Vp=537.48 (v)
5
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Al momento de coger la llave de cada módulo
tener
mucho
cuidado
y
devolverla de igual manera.
P=100 (W)
Usar de manera correcta según la explicación del profesor y cuidar el
V=127 (V)
material en este caso el osciloscopio y el modulo para evitar daños
Desarrollo: I=P/V
Verificar que la fuente y las cargas de cada elemento corresponda a sus
I =100/127= 0.787 (A)
valores respectivos, los valores los debemos
Irms= Ip*0.707
medir
mediante
el
multímetro.
Irms=1.11 (A)
6 CONCLUSIONES
Utilizar diferentes colores de cables para las conexiones, para así poder darnos
El osciloscopio es un aparato medición que mide específicamente señales de voltaje pero al ser conectado en un circuito resistivo se puede obtener un equivalente de señal de corriente.
de
cómo
está
conectado el circuito.
En caso de emergencia presionar el botón de pánico para evitar cualquier contratiempo.
La señal de voltaje tiene una amplitud mayor a la señal de corriente. El desfase de las señales en un circuito Resistivo-Inductivo es de 90 grados de atraso.
cuenta
8. BIBLIOGRAFIA IEEE
[1] Andrés Aranzábal, Electrónica básica, España: Escuela Universitaria de Ingeniería
El multímetro es un elemento de medición de voltaje el cual me arroja los valores reales o Vrms.
Técnica Industrial, 2001. [2]Lic. César Veloz Manual de Electrónica, Quito – Ecuador
Tomando los datos del canal 1 (CH1) y canal 2 (CH2), podemos diferenciar tanto valores como: Vrms, Vp, Vp-p, etc.
y
respetar
las
normas
expuestas en el uso correcto del laboratorio.
Técnico.
APA
A.
(2001).
Electrónica
básica
Escuela Universitaria de Ingeniería Técnica
7. RECOMENDACIONES Conocer
Central
EDITARMAS-2008.
Aranzábal,
ITS
Industrial. España. Veloz, C. (2015). Manual de electrónica. Quito: ITS.
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