Guia de Laaboratorio

Electrotecnia Industrial Industrial (Ing. Industrial, Industrial, Sistemas, Sistemas, Química, Mecánica) Mecánica)

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA LABORATORIO DE ELECTROTECNIA PRACTICA No 1 INSTRUMENTOS INSTRUMENTOS DE MEDIDA I.- OBJETIVO. 1. Aprend Aprender er el uso uso de un Te Tester ster 2.Comprobar 2. Comprobar experimentalmente las conexiones serie y paralelo

II.- MATERIAL Y EQUIPO. 1. 2. #. '. 5.

Una fuente fuente variable variable 0 – 250 250 Volt VoltsCC sCC y CA! "anc "anco o de resi resist sten enci cias as $ult $ult%me %metro tro di&i di&ita tall (es (esiste istenc ncia ias s Cone Conect cto ores res

III.- RESUMEN TEORICO. Un TESTER es es un instrumento de medida )unto con sus accesorios* +ue interpretan par,metros el-ctricos* necesarios para el usuario. n realidad cada ve/ +ue medimos un determinado par,metro* estamos comparando con otra ma&nitud. Cuando medimos por e)emplo* una tensin de red de 220 V esto si&nifica +ue la tensin de la red es 220 veces fi)ada como un V. l valor medido se medido se obtiene multiplicando el valor numérico por la unidad. la unidad. os valores medidos pueden representarse analógicamente* analógicamente* en el caso en el +ue +ue la ma&n ma&nitu itud d medi medida da vien viene e indi indica cada da** por por e)em e)empl plo* o* por por el ,n&u ,n&ulo lo desc descrit rito o por por una una a&u) a&u)a a o por por un desp despla la/a /amie mient nto o o pued puede e repr repres esen enta tars rse e mediante mediante una medicin medicin digital * +ue es lo mas com3n a4ora* en este aparece siempre en forma de numero* su venta)a frente a los anteriores es +ue se pueden leerse cmodamente.

IV.- PROCEDIMIENTO. 1. a resist resistenc encia ia el-ctr el-ctrica ica “R”, cuya unidad es el 4m Ω!* es la oposicin +ue presentan los conductores a la corriente el-ctrica. a resistencia depende de caracter%sticas propias del material* como ser lon&itud* seccin y resistividad. 6ara medir el valor de una resistencia se emplea óhmetro* este instrumento no !"! #!$ %&'(')*o +%*no !( +'$+%'&o el óhmetro* !#&* !n!$')*o. 7u conexionado se reali/a en paralelo como se se muestra a continuacin8

1

Electrotecnia Industrial Industrial (Ing. Industrial, Industrial, Sistemas, Sistemas, Química, Mecánica) Mecánica)

=50 (1

=50

Ω

=50 (2

Ω

=50

Ω

Ω

Ω

(1

(1

=50

Ω

Ω

(2

Ω

a).- Medida Medida de una resistencia

b).- Medición Medición serie

c).- Medición Medición en Paralelo

CIRCUITO No 2. Conectar Conectar los circuit circuito o uno a* b y c anotar anotar los valores valores medidos medidos en la Ta Tabla 9o 1 T!"#! No 

R&o& - #!$'!  

R1  

R&o& - /*$*(!(o  

#. a tensin* tensin* cuya cuya unidad es el el Voltio Voltio V!* es la fuer/a fuer/a necesari necesaria a aplicada aplicada por una fuente de ener&%a +ue obli&a el movimiento de la car&a produciendo la intensidad de corriente. 6ara medir la tensin se utili/a el Volt%metro Volt%metro +ue se conecta en paralelo* como se indica en los circuitos a y b. a resistencia interna del volt%metro es elevada.

>

V

:

V

Vcc Vca

a!.: ;uente
b!.: ;uente AC CIRCUITO No $

'. a!.: (e&ular (e&ular la fuente fuente de de tensin tensin a 100 Vcc* Vcc* utili/an utili/ando do el volt%met volt%metro ro y anotar los valores medidos en la Tabla Tabla 9o2 b!.: (e&ular la fuente de tensin a 100 Vca* utili/ando el volt%metro y anotar los valores medidos en la Tabla 9o 2 T!"#! No $

V++ V

V+* V

2

Electrotecnia Industrial (Ing. Industrial, Sistemas, Química, Mecánica)

5. a intensidad de corriente* cuya unidad de medida es el amperioA!* es la cantidad de car&a el-ctrica +ue atraviesa un conductor en una unidad de tiempo. l instrumento utili/ado en la medicin de la intensidad de corriente el-ctrica es el Amper%metro* +ue debe conectarse en serie dentro un circuito* como se muestra en los circuito 9o.#. a resistencia interna de este instrumento es ba)a.

=50 (1

Α

Ω

=50 (2

Ω

Α

> :

#0 V

=50

Ω

=50

Ω

(2

(1

#0 v

a!.: $edida de la corriente
b!.: $edida de la corriente AC

CIRCUITO No %

?. (eali/ar el monta)e del circuito 9o # a y b!* reali/ar la conexin del amper%metro colocando en el ran&o adecuado. =. Anotar los valores en la Tabla 9o # T!"#! No %

I++ A

I+* A

V.- CUESTIONARIO. 1. specifi+ue +ue cuidados se debe tener en el uso del 4metro y por+ue@ 2. xpli+ue +ue ocurre cuando un amper%metro se conecta accidentalmente en paralelo con una fuente* y por+ue@ #. xpli+ue +ue sucede cuando se conecta un volt%metro accidentalmente en serie con una car&a@ '. xpli+ue +ue ocurre cuando medimos tensin AC pero por error nos encontramos con el selector en
3


UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA LABORATORIO DE ELECTROTECNIA PRACTICA No 0 LEY DE OM LEYES DE 2IRCOFF I.- OBJETIVO. #. Verificar xperimentalmente la ey de 4m. '. Verificar xperimentalmente las eyes de irc44off.

II.- MATERIAL Y EQUIPO. ?. =. B. .

Una fuente variable 0 – 250 Volts CC y CA! "anco de resistencias $ult%metro di&ital Conectores

III.- RESUMEN TEORICO. LEY DE OM. a resistencia el-ctrica D(E* cuya unidad es el 4m  Ω!* es la oposicin +ue presentan los conductores a la corriente el-ctrica. a resistencia depende de caracter%sticas propias del material* como ser lon&itud* seccin y resistividad. n 1B2= Feor& 7imon 4m 1=B=:1B5'! public la ley +ue lleva su nombre expresa la relacin matem,tica entre la tensin* corriente y la resistencia8 D#a re&i&tencia eléctrica e& directamente 'ro'orcional a la ten&ión a'licada a ella( e inver&amente 'ro'orcional a la inten&idad de corriente ue 'a&a 'or ellaE. $atem,ticamente se tiene8

V3I R donde8 V8 Tensin o Volta)e en voltios GVH I8 Corriente en amperios GAH (8 (esistencia en o4mios G ΩH

4


LEYES DE 2IRCOFF. Fustav (obert irc44off 1B2':1BB=!* formul dos leyes en 1B'=* +ue relacionan la corriente y el volta)e en un circuito con dos o mas elementos resistivos.

#e* de Corriente& de +irchho,, #C+). sta ley sostiene +ue8 D#a &uma algebraica de toda& la& corriente& ue entran * &alen en un nodo e& ceroE.

i2

i1

i'

i#

;i&ura J 1

9

∑I

n

=0

n =1

i1

+ i2 − i3 − i4 = 0

donde8 n8 es el numero de corriente de rama 98 es el numero de ramas concurrentes al nodo

L!4 ! Vo(&*5!# ! 2'$+66o77 LV2 sta se&unda ley sostiene8 “ ue la &uma algebraica de lo& volta/e& o ten&ione& alrededor de una tra*ectoria cerrada en cualuier circuito e& cero”.

F'%$* 8 0

5

Electrotecnia Industrial (Ing. Industrial, Sistemas, Química, Mecánica) 9

∑V

n

=0

n =1

V = V 1 + V 2 + V 3

donde8 n es el numero de volta)e del la/o 9 es el numero de volta)es totales del la/o.

IV 9PROCEDIMIENTO 

#E0 1E O234 Conectar el circuito No 1,medir y anotar los valores de corriente y resistencia en la tabla 1. Α > :

=50

VccL#0 V

V

Ω

(1

CIRCUITO N5  TABLA N: 1

Valores medidos del circuito 9K 1 V V! I A! (Ω! #0

Valor calculado (L VmedMImedΩ!

#E0 1E +IRC22O664 Conectar el circuito 2 y anotar los valores de corriente,

V1,V2, R1, y R2 en la tabla 2. > V1 : Α =50

Ω

=50

> :

>

VccL#0 V =50

CIRCUITO N: 0

6

Ω

Ω

V 2 :


TABLA N: 0 Vv! #0

IA!

Valores $edidos V1v! V2v!

Valores Calculados (2Ω! V1L IN(1v! V2LIN(2v!

(1Ω!

Α Α >

Α =50

:

Ω

=50

Ω

VccL#0 V =50

Ω

CIRCUITO N: ;

TABLA N: ; Valores Calculados I1A! I2A!

Valores $edidos

Vv!

IA!

I1A!

I2A!

(1Ω!

(2Ω!

7. CUESTION!RIO.-

1.: Complete la tabla* utili/ando la ey de o4m* y observe como var%an los valores de V e I cuando se varia R

Vv! 220 220 220 220 220

(1Ω! 1000000 10000 100 0.1 0

IA!

2. – Oue valor de corriente puede esperar en el si&uiente circuito para cada rama y por+ue8

> :

V

(

(

(

#. –Oue valor de tensin puede esperar para cada resistor y por+ue8

7


Α (

> :

( (

V

UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA 8


LABORATORIO DE ELECTROTECNIA PRACTICA No ; T
I.- OBJETIVO. Verificar experimentalmente el m-todo de mallas

II.- MATERIAL Y EQUIPO.    

Una fuente variable 0 – 250 Volts CC y CA! "anco de resistencias. $ult%metro. Conectores

III.- RESUMEN TEORICO. l ob)etivo de la presente practica es el de comprobar los m-todos para simplificar el an,lisis de circuitos mas complicados. stos circuitos mas elaborados pueden representar sistemas de control* sistemas de comunicacin* sistemas electrnicos* etc.

;.1,- T
9


(∑ RPr opias ) * I Pr opia − (∑ R Adyacentes ) * I Adyacenrte =

∑ V

Pr opia

3ETO1O !"RE7I!1O

>

I2

I1

:

> :

(epresentacin Feneral del m-todo de mallas

IV.- PROCEDIMIENTO.

(

> :

I1

50 Vcc

(

(

I2

(

(

CIRCUITO No 1 1. $edir las resistencias (1* (2 y (#. 2. Conectar el circuito 9o 1* y reali/ar las mediciones de las corrientes de malla I1 e I2 y las tensiones V1 y V2. #. Anotar los valores en la Tabla 9o1* compruebe con las mediciones las ecuaciones +ue ri&en para este circuito.

TABLA No 1 V*(o$!# M!'o# R1  

R0  

R;  

I1 A

I0 A

V1 V

10

V0 V

V*(o$!# C*(+%(*o# V1+*( V0+*( V V


'. 6ara reali/ar la comprobacin del m-todo de mallas deber, encontrar el sistema de ecuaciones* para el circuito* de a4% se comprobara los valores de V1 y V2 por malla.

V.- CUESTIONARIO. 1. Pxpli+ue cuantas corrientes de malla pueden ser definidas en este circuito@

(

> :

V++ (

2. Compruebe otras alternativas.

#. Como se define una corriente de malla@

11

(

(


UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA LABORATORIO DE ELECTROTECNIA

PRACTICA No > T
I.- OBJETIVO. Verificar xperimentalmente el Teorema de T4evenin

II.- MATERIAL Y EQUIPO. 1.: Una fuente variable 0 – 250 Volts CC y CA!. 2.: "anco de resistencias. #.:
III.- RESUMEN TEORICO. l ob)etivo de la presente practica es el de comprobar el teorema de T4evenin. stos circuitos mas elaborados pueden representar sistemas de control* sistemas de comunicacin* sistemas electrnicos* etc..

EQUIVALENTES DE TEVENIN. l circuito nominado como8 R!/$!#!n&*+'?n G!n!$*( !( E@%'*(!n&! ! T6!!n'n* nos muestra un circuito comple)o y su e+uivalente, una combinacin en serie de una fuente de volta)e e+uivalente de T4evenin y una resistencia e+uivalente de T4evenin* +ue representa el mismo comportamiento +ue el circuito inicial comple)o!* es decir +ue la relacin corriente:volta)e en la car&a (L se conserve sin cambio tanto para el circuito ori&inal como en el e+uivalente. 7e utili/a en aplicaciones donde se re+uieran conocer solamente par,metros de componentes definidos dentro un circuito.

12


>

>

:

:

(t4 > (

>

>

:

:

:



Vt4

(



R!/$!#!n&*+'?n G!n!$*( !( !@%'*(!n&! ! T6!!n'n

6ara encontrar los valores del e+uivalente de T4evenin se deben se&uir los pasos si&uientes8 • •

7e calcula el volta)e en los terminales del circuito +ue se desea simplificar. 7e encuentra la resistencia en los mismos terminales* anulando las fuentes de volta)e y de corriente* con el si&uiente criterio8 +ue las fuentes de volta)e se cambian por un cortocircuito y las fuentes de corriente se de)an abiertos como circuitos abiertos.

IV.- PROCEDIMIENTO. 1.: Conectar el circuito 9o 1. 2.: Tomar en cuenta el nivel de tensin y el cuidado sobre los instrumentos. #.: (eali/ar las mediciones de corriente y volta)e en la resistencia de car&a (L. Anotar los valores en la tabla 9o1. '.:btener la resistencia e+uivalente de T4evenin* en los puntos a y b del circuito 9o1* corto circuitando la fuente. Anotar los valores e+uivalentes en la tabla 9o 1. 5.: Con los valores obtenidos conectar el circuito 9o 2* +ue es el circuito e+uivalente de T4evenin del circuito 9o 1. $edir la corriente y tensin* anotar los valores en la tabla 9o 1.

(

A (

a

(

> :

100 Vcc

(

13(

V (

(

b


CIRCUITO No 1 TABLA No 1 7!#ORES 3E1I1OS 7!#ORES 7!#ORES 3E1I1OS CIRCUITO ORI:IN!# C!#CU#!1OS CIRCUITO EUI7!#ENTE Vt4 V! (t4 Vt4 (L Ω! VL V! IL A! (t4 VL V! IL A! Ω! Ω! V!

?.: (eempla/ar el circuito e+uivalente en los puntos a y b* por una resistencia variable de acuerdo al valor encontrado* re&ular la fuente al valor e+uivalente de T4evenin.
A (t4

> :

a

V

Vt4

(

b

CIRCUITO No 0 V.- CUESTIONARIO. '. 6ara el circuito mostrado encuentre el e+uivalente de t4evenin.

a

> : (

(

(

(

( b

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


UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA LABORATORIO DE ELECTROTECNIA PRACTICA No  TRANSFORMADORES I.- OBJETIVO. Comprobar experimentalmente el principio de funcionamiento de los transformadores.

II.- MATERIAL Y EQUIPO. 1.: Una l,mpara incandescente de '0* 25 Q 2.: Transformador monof,sico #.: Un Interruptor '.: $ult%metro di&ital 5.: Conectores

III.- RESUMEN TEORICO. 7olo es posible transportar econmicamente &randes potencias el-ctricas empleando altas tensiones y corrientes de poca intensidad* a distancias lar&as. as altas tensiones se consi&uen a trav-s de transformadores.

TRANSFORMADORES MONOFASICOS. Un transformador monof,sico se compone de dos bobinados* el primario y el secundario* sin contacto el-ctrico entre ellos y devanados sobre un n3cleo de 4ierro dulce para +ue las perdidas por 4ist-resis sean pe+ueRas*. Adem,s se a%slan las c4apas unas de otras para +ue sean pe+ueRas las perdidas por corrientes de ;oucault. 7i conectamos uno de los devanados el primario con 91 espiras! a una tensin alterna U1* la corriente alterna +ue circule por el provocara un campo ma&n-tico alterno* +ue dar, lu&ar a una tensin de autoinduccin en el primario. Como el campo tambi-n atraviesa el otro bobinado el secundario con 92 espiras! inducir, en este una tensin alterna U2.

15


RAON DE TRANSFORMACIN DE LAS TENSIONES Y CORRIENTES. n un transformador sin car&a las tensiones del primario y del secundario son directamente proporcionales al n3mero de espiras correspondientes. U 1 U 2

N 1

=

N 2

l cociente de las tensiones se llama ra8ón de tran&,ormación n

=

U 1 U 2

Como las tensiones son directamente proporcionales al n3mero de espiras* podemos expresar tambi-n la ra/n de transformacin diciendo +ue es el cociente de los n3meros de espiras. n =

N 1 N 2

n un transformador las intensidades de las corrientes son inversamente proporcionales a los n3meros de espiras. Con una aproximacin suficiente tenemos en la pr,ctica +ue8 I 2 I 1

=

N 1 N 2

l cociente de las intensidades puede expresarse mediante la ra/n de transformacin. n =

I 2 I 1

nL1 T(A97;($A<( TI6 AI7A<( U1LU2!

•

nS1 T(A97;($A<( (
•

n1 T(A97;($A<( VA<( U1U2!

16


IV.- PROCEDIMIENTO. 1. Conectar el circuito 9o1* (e&ular la fuente variable a los valores especificados en la tabla* obtener los valores de U1

U1L#0 Vac!

V*+

91

U2

92

CIRCUITO No  2. Anotar los valores en la Tabla 9o1 #. Complete los dem,s valores en la Tabla 9o1. (eali/ando c,lculos correspondientes

N o 1 2 #

N

N$

?00 1200 ?00

?00 ?00 1200

T!"#! No  U 7) U$ 7) n;U
n;N
#0 #0 #0

'. Conectar el circuito 9o 2. btener los valores de las corrientes mediante un $ult%metro di&ital A

A

I1 V*+

U1L220 Vac

I2

91

92

CIRCUITO No $ 5. Anotar los valores en la tabla 9o2* y completarla.

N N o 1 12000

N$

T!"#! No $ U I !) I$ !) 7)

?00

17

n;N

?. Comentar las experiencias con la instalacin del foco incandescente.

VI. CUESTIONARIO. 1. Un transformador monof,sico en funcionamiento tiene conectado en el secundario un car&a resistiva de 0.25  Ω fp L 1.0!. 7e conoce por mediciones los datos de8 I1L100 mA* U2L 25 V* 91L 1250 espiras.
0. Como variara la tensin del secundario de un transformador si se triplica el numero de espiras del secundario y se mantiene constante la tensin aplicada al primario@. Indi+ue el valor de la ra/n de transformacin y +ue tipo de transformador es@

;. 7e tiene un Transformador monof,sico* con 91L1000* y 92L500* se suministra una tensin continua de U1L100V!. n el secundario se tiene una car&a resistiva de 100o4ms!* se desea conocer* el valor de la tensin U2* el valor de la corriente I2* y la relacin de transformacin@

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UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN SIMON FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGÍA LABORATORIO DE ELECTROTECNIA PRACTICA No  INSTALACIONES ELECTRICAS I.- OBJETIVO. Aprender la instalacin de una l,mpara incandescente y una l,mpara fluorescente Aprender la instalacin de un conmutador

de

II.- MATERIAL Y EQUIPO. 1.: Una l,mpara incandescente de 100Q. 2.: Una l,mpara fluorescente. #.: Un conmutador. '.: $ult%metro di&ital. 5.: Conectores.

III.- RESUMEN TEORICO. 6odemos considerar a la lu/ como ondas electroma&n-ticas de determinadas lon&itudes de onda* +ue al ser captadas por el o)o 4umano se transforman en una cierta sensacin +ue nos permite decir +ue DvemosE. a calidad de una instalacin de alumbrado no solo consiste en +ue proporcione una iluminacin suficiente sino +ue tambi-n depende de otros factores como8 • • • • •

9ivel de iluminacin ;ormacin de sombras
FUENTES DE LU. as fuentes de lu/ el-ctricas transforman potencia el-ctrica en potencia luminosa. as fuentes luminosas artificiales se denominan lámaras, existen dos formas de transformar la ener&%a el-ctrica en lu/8 .- #9m'ara& de incande&cencia. 7e calienta un metal filamento!* &racias al paso de la corriente 4asta +ue se pone incandescente y emite lu/.

19


$.- #9m'ara& de de&carga. a lu/ se produce en la descar&a de un &as o en determinados fenmenos de transformacin en sustancias luminiscentes. l rendimiento luminoso de las l,mparas de descar&a en &ases es muc4o mayor +ue el de las l,mparas de incandescencia. ste es el motivo por el cual las l,mparas de descar&a 4an encontrado una &ran aceptacin como fuente luminosa econmica. ntre los tipos de l,mparas de descar&a tenemos8 • • • •

,mparas ;luorescentes ,mparas de vapor de met,lico y 4al&eno ,mparas de lu/ mixta ,mparas de sodio de ba)a y alta presin

IV.- PROCEDIMIENTO. 1. Conectar el circuito 9o ?:1* reali/ar la medicin de tensin y corriente anotar en la Tabla 9o1 In&!$$%/&o$

A 00F V*+

LGH/*$* In+*n!#+!n&!

V

CIRCUITO No -1 2. Conectar el circuito 9o ?:2 para el tubo fluorescente* verificar el modo de funcionamiento

20


In&!$$%/&o$

A

L*H/*$* ! !#+*$,*

C

00F V*+

V

R!*+&*n+'*

R

CIRCUITO No =-$

#. (eali/ar la medicin de tensin y corriente* anotar los valores en la Tabla 9o?:1

#9m'ara Incande¢e

V V

I A

T!"#! No=- #9m'ara ,luore¢e

P3VI+o#  V V

I A

P3VI+o# 

!Cos ϕ "1 #$ncandescente% !!Cos ϕ "&.' #(luorescente%

'. Conectar el circuito 9o ?:#* comentar el funcionamiento del mismo

ConH%&*o$ 1

ConH%&*o$ 0

00F V*+

LGH/*$* In+*n!#+!n&!

CIRCUITO No =-%

VI. CUESTIONARIO. 1. xpli+ue el funcionamiento de una l,mpara de lu/ me/cla lu/ mixta!.

21


2. Oue funcin cumple la reactancia en el funcionamiento del tubo fluorescente.

#. Oue sucede si un tubo fluorescente funciona por deba)o se tensin nominal Vnominal L 220 V! '. (ealice el dia&rama unifilar* de un conmutador y una l,mpara incandescente.

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