SESION 6: CONEXIÓN DE IMPEDANCIAS
III.- ELEMENTOS A UTILIZAR:
-
08 Resistencia Variable 0-44 ohmios ó 08 de 180 ohmios 1 Amperímetro c.c., analógico, 0-1-5 amp. 1 variac monofásico 02 Multímetro digitales 1 Puente de diodos. conductores de conexión. 5 condensadores de diferentes valores
IV.- ACTIVIDADES: a) Calibrar las resistencias a los valores indicados en la siguiente figura. b) Armar el circuito de la figura 1, adjunta.
Circuito 1
c)
Regular en el variac monofásico hasta obtener en el voltímetro V, la tensión de 30V de corriente alterna. Z1
Z2
Z3
Z4
Z5
Z6
Z7
Z8
40Ω
18 Ω, 50uF
12 Ω
28 Ω
80 Ω
50 Ω
9Ω
6 Ω, 70uF
d) Ir reduciendo el circuito paso a paso e ir midiendo en cada reducción la corriente y el voltaje, para comprobar el circuito equivalente. Para variar el valor de las impedancias se tendrá que desenergizar el circuito primero. Punto 1 2 3 4 5 6
V.
A(amp) 1 0,25 0,25 0,25 0,25 0,25
V(v) 100,8 26,4 26,4 26,2 26,4 26,4
Zab(Ω=)V/I 100,8 105,6 105,6 104,8 105,6 105,6
CUESTIONARIO: 1.- ¿Qué es una impedancia y de qué depende su valor? La impedancia es una magnitud que establece la relación (cociente) entre la tensión y la intensidad de corriente. Tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso, ésta, la tensión y la propia impedancia se describen con números complejos o funciones del análisis armónico. Su módulo (a veces impropiamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia La impedancia puede representarse como la suma de una parte real y una parte imaginaria:
es la parte resistiva o real de la impedancia y
es la parte reactiva o imaginaria de
la impedancia. Básicamente hay dos clases o tipos de reactancias:
Reactancia inductiva o
Reactancia capacitiva o
: Debida a la existencia de inductores. : Debida a la existencia de capacitores
2. ¿Qué tipos de conexión existen en las impedancias? Asociación en serie
Dos o más impedancias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente. Por lo tanto, la impedancia equivalente a n impedancias montadas en serie es igual a la suma de dichas impedancias.
Asociación en paralelo
Dos o más impedancias se encuentran en paralelo cuando tienen dos te rminales comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas la impedancias tienen la misma caída de tensión, UAB. Por lo que la impedancia equivalente de una asociación en paralelo es igual a la inversa de la suma de las inversas de cada una de las impedancias.
Asociación mixta
En una asociación mixta podemos encontrarnos c onjuntos de impedancias en serie con conjuntos de impedancias en paralelo.
Asociaciones estrella y triángulo
En la figura se pueden observarse respectivamente las asociaciones estrella y triángulo, también llamadas T y π o delta respectivamente. Este tipo de asociaciones son comunes en las cargas trifásicas.
3. Analizar los circuitos en forma teórica y compararlos con los experimentales. ¿Son iguales? ¿Por qué?
1.
Circuito Principal
Z1 Z4
Z2
A
Z5
Z3
Z6
V
V
Z7
Z8
Z1 40 Ω
Z2 18Ω, 50µF
Z3 12 Ω
Z4 28 Ω
Z5 80 Ω
Z6 50 Ω
Z7 9Ω
Z8 6Ω, 70µF
2.
Se aplicó conversión (Za, Zb, Zc)
Z1
Z2
A
Za V Zb
Zc
V
Z6
Z3 Z8
3.
Se redujo las resistencias en Paralelo. (Za´, Zb´, Zc´)
Za´
Z2
Zb´
A
Zc´
V
V
Z8
4.
Se redujo las resistencias en Serie (Za´´)
Z2
A
a
V Za´´
Zc´
Z8
V
5.
Se redujo las resistencias en Paralelo (Zb´´)
Z2
A
V
V
Zb´´
Z8
6.
Se redujo las resistencias en Serie (Zc´´)
A
Zc´´
V
V
En donde:
Hallando la intensidad del circuito I
4. ¿Qué tipos de impedancias existen y cuál es el uso de cada uno?
Existen dos tipos: Inductiva, Capacitiva, esto dependerá de la reactancia de la impedancia, inductivo o capacitivo o resistivo puro
5. Enumere y explique todos los tipos de resistencias existentes. Tipos de resistores Los resistores se clasifican en dos grandes grupos, el grupo de los resistores fijos y el grupo de los resistores variables, cada uno de estos grupos se divide en otros grupos más pequeños según las características físicas de los resistores.
Resistores fijos
Símbolos de un resistor fijo
Los resistores fijos tienen dos contactos entre los cuales existe una resistencia fija, los resistores f ijos se dividen en resistores de carbón y resistores metálicos.
Resistores de carbón
Los resistores de carbón están construidos con carbón o grafito y son los más utilizados. Hay dos tipos de resistores de carbón, los resistores aglomerados y resistores de capa de carbón, que se describen a continuación.
Resistores aglomerados Los resistores aglomerados se construyen con carbón, resina aglomerante y material aislante. Sus principales características son: Robustez mecánica y eléctrica Elevado nivel de ruido
Resistores de capa de carbón
Los resistores de capa de carbón se construyen mediante la deposición de una capa de carbón sobre una superficie cilíndrica de material vítreo cerámico. Sus principales características son: Bajo nivel de ruido
Resistores metálicos
Los resistores metálicos se construyen con metal, óxidos metálicos, o aleaciones metálicas. Hay tres tipos de resistores metálicos, los resistores de capa metálica, los resistores de película metálica y los resistores bobinados.
Resistores de capa metálica
Los resistores de capa metálica se construyen mediante la deposición de óxidos de estaño y antimonio entre otros materiales sobre un soporte de vidrio o porcelana. Sus principales características son: Tolerancias reducidas Bajo coeficiente de temperatura o
Muy bajo nivel de ruido Debido a estas características, este tipo de resistencias se usan en aplicaciones muy exigentes.
Resistores de película de óxido metálico
L o s Resistores de película metálica se construyen con metal o aleaciones metálicas. Sus principales características son: Posibilidad de integración de redes de resistores
Resistores bobinados
Los resistores bobinados están construidos con hilo de metal o de una aleación metálica bobinado en torno a un núcleo cerámico o vítreo. Sus principales características son: Inductancia parásita elevada Muy bajo nivel de ruido
Resistores variables Símbolo de un resistor variable Los resistores variables tienen tres contactos, dos de ellos están conectados en los extremos de la superficie resistiva y el otro está conectado a un cursor que se puede mover a lo largo de la superficie resistiva.
Resistores Resistores Resistores Resistores Resistores Resistores
variables de capa Resistores de capa de carbón de capa metálica Resistores de capa tipo cermet variables bobinados de pequeña disipación bobinados deguiton bobinados de precisión
6.- Enumere y explique todos los tipos de inductancias existentes. Inductancia induc tor
Un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético.
Los inductores pueden también estar construidos en circuitos integrados, usando el mismo proceso utilizado para realizar microprocesadores. En estos casos se usa, comúnmente, el aluminio como material conductor. Sin embargo, es raro que se construyan inductores dentro de los circuitos integrados; es mucho más práctico usar un circuito llamado "girador" que, mediante un amplificador operacional, hace que un condensador se comporte como si fuese un inductor. El inductor consta de las siguientes partes:
Pieza polar: Es la parte del circuito magnético situada entre la culata y el entrehierro, incluyendo el núcleo y la expansión polar. Núcleo: Es la parte del circuito magnético rodeada por el devanado inductor. Devanado inductor: Es el conjunto de espiras destinado a producir el flujo magnético, al ser recorrido por la corriente eléctrica. Expansión polar: Es la parte de la pieza polar próxima al inducido y que bordea al entrehierro. Polo auxiliar o de conmutación: Es un polo magnético suplementario, provisto o no, de devanados y destinado a mejorar la conmutación. Suelen emplearse en las máquinas de mediana y gran potencia. Culata: Es una pieza de sustancia ferro magnética, no rodeada por devanados, y destinada a unir los polos de la máquina. También pueden fabricarse pequeños inductores, que se usan para frecuencias muy altas, con un conductor pasando a través de un cilindro de ferrita o granulado.
7.- Enumere y explique todos los tipos de capacitores existentes. Los condensadores, según su material dieléctrico, pueden clasificarse en:
Condensadores de aire.
Se trata de condensadores, normalmente de placas paralelas, con dieléctrico de aire y encapsulados en vidrio. Como la permitividad eléctrica relativa es la unidad, sólo permite valores de capacidad muy pequeños. Se utilizó en radio y radar, pues carecen de pérdidas y polarización en el dieléctrico, funcionando bien a frecuencias elevadas.
Condensadores de mica.
La mica posee varias propiedades que la hacen adecuada para dieléctrico de condensadores: bajas pérdidas, exfoliación en láminas finas, soporta altas temperaturas y no se degrada por oxidación o con la humedad. Sobre una cara de la lámina de mica se deposita aluminio, que forma una armadura. Se apilan varias de estas láminas, soldando los extremos alternativamente a cada uno de los terminales. Estos condensadores funcionan bien en altas frecuencias y soportan tensiones elevadas, pero son caros y se ven gradualmente sustituidos por otros tipos.
Condensadores de papel.
El dieléctrico es papel parafinado, bakelizado o sometido a algún otro tratamiento que reduce su higroscopia y aumenta el aislamiento. Se apilan dos cintas de papel, una de aluminio, otras dos de papel y otra de aluminio y se enrollan en espiral. Las cintas de aluminio constituyen las dos armaduras, que se conectan a sendos terminales. Se utilizan dos cintas de papel para evitar los poros que pueden presentar.
Condensadores electrolíticos.
Es un tipo de condensador que utiliza un electrolito, como su primera armadura, la cual actúa como cátodo. Con la tensión adecuada, el electrolito deposita una capa aislante (la cual es en general una capa muy fina de óxido de aluminio) sobre la segunda armadura o cuba (ánodo), consiguiendo así capacidades muy elevadas. Son inadecuados para funcionar con corriente alterna. La polarización inversa destruye el óxido, produciendo un corto entre el electrolito y la cuba, aumentando la temperatura, y por tanto, arde o estalla el condensador consecuentemente. Existen varios tipos, según su segunda armadura y electrolito empleados:
Condensadores de aluminio.
Compacto pero poco preciso, los hay disponibles en el rango de <1 µF hasta 1 F, con voltajes de trabajo de hasta varios cientos de voltios. El dieléctrico es una fina capa de óxido de aluminio. Contiene líquido corrosivo y pueden hervir si se conectan al revés. La capa de óxido aislante tiende a deteriorarse en ausencia de voltaje "rejuvenecedor", y eventualmente el condensador fallará si no se le aplica voltaje.
Condensadores de tántalo
Compacto, dispositivo de bajo voltaje de hasta varios cientos de mF, tienen menor densidad energética pero son mucho más precisos que los de aluminio. Los condensadores de tántalo también son polarizados debido a sus electrodos diferentes. El cátodo está formado por granos de tántalo, con el dieléctrico formado electroquímicamente por una fina capa de óxido. La finura de la capa de óxido y la gran superficie del material poroso le otorgan una gran capacidad por unidad de volumen. El cátodo está formado bien por un líquido electrolito conectado al envoltorio metálico o bien por una capa semiconductora de dióxido de manganeso, que luego se conecta a un terminal externo. Los condensadores de Tántalo son más caros que los de aluminio y generalmente solo se pueden usar en bajo voltaje, pero debido a su gran capacidad por unidad de volumen y baja impedancia eléctrica a altas frecuencias son muy populares en aplicaciones miniaturizadas como los teléfonos móviles.
Condensadores de poliéster o Mylar.
Está formado por láminas delgadas de poliéster sobre las que se deposita aluminio, que forma las armaduras. Se apilan estas láminas y se conectan por los extremos. Del mismo modo, también se encuentran condensadores de policarbonato y polipropileno.
Condensadores cerámicos.
Son capacitores en donde las inductancias parásitas y las pérdidas son casi nulas. La constante dieléctrica de estos elementos es muy alta (1000 a 10 000 veces la del aire).
VI.
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:
VII
Se concluye que la impedancia de un circuito puede estar en muchas variaciones de conexión ya sea en paralelo o serie. Se hizo la comparación teórica y experimental con la formula V=IZ Se Conoció las diferentes conexiones de las impedancias asi hallando una impedancia equivalente. En la experimentación, el valor del capacitor no tiene mucha importancia, ya que el amperímetro mide el modulo, mas no el vector. Al igual que otros elementos, los capacitores e inductancias se asocian en serie o paralelo, facilitando combinar elementos para los distintos usos que se les pueda dar, además que el cálculo de sus equivalentes es también muy parecido o igual. La distribución delta, estrella, serie o paralelo se comporta como resistencia a la vez como impedancias las cuales pueden encontrarse un equivalente. BIBLIOGRAFIA:
http://www.ing.unlp.edu.ar/cys/DI/Alterna.pdf
http://www.cifp-mantenimiento.es/learning/index.php?id=1&id_sec=7
http://www.fing.edu.uy/if/cursos/fis2/Extras/ca.pdf
http://www.unicrom.com/Tut_impedancia.asp
http://www.doctorproaudio.com/content.php?149-paraleloserie
UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES
PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA, MECÁNICA-ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA
CIRCUITOS ELECTRICOS II
INFORME Nro.6 CONEXIÓN DE IMPEDANCIAS Laura Huarcaya, Richard Nelson Melgarejo Murillo, Jhon
Grupo 7
AREQUIPA-PERÚ -29/10/2013-
