Informe de Laboratorio Circuitos en Corriente Alterna. Salvador Gallardo Riquelme, Gerar Peña Miranda Departamento Ingeniería Ingeniería eléctrica, eléctrica, Universidad Universidad de Concepción, Chile
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Abstract- Para comprender como funciona la corriente alterna, se experimentó con variaciones de voltaje por la presencia de un transformador, se midió por medio de diversos instrumentos para para nota notarr la vari variac ació ión n del del mism mismoo ver ver como como osci oscila la comprobando la variación de la corriente, entendiendo el cómo es alterna! Mediante el documento se expresó cada uno de los resul resultad tados os obteni obtenidos dos median mediante te las medici medicione oness reali reali"ad "adas as resoluciones anal#ticas obtenidas!
(#rotoboard y cables de cone$in ( 0esistencias *& unidad+ (1ransformador (1ransformador de tensin *& unidad+ (Condensador *& unidad+
%.%. 'étodos
$! $%&R'()**$+%
Los tpicos tericos utilizados en el laboratorio 23 se relacionan con los cálculos en corriente alterna de impedancia4 La corriente alterna es aquella corriente eléctrica que varía su corriente corriente *rms4 pea54 media+4 media+4 tensin tensin *rms4 *rms4 pea54 media+4 valor de forma cíclica. Durante el laboratorio se trabajará con potencia aparente4 potencia activa y potencia reactiva. Las este tipo de corriente y se utilizará un transformador que por relaciones relaciones matemáti matemáticas cas de las variables variables mencionad mencionadas as están están definicin es un instrumento que permite variar la tensin ya e$presadas en las ecuaciones &4 %4- y 6. sea elevándola o reduciéndola. 1
Zeq = R +
!n este este caso se aplicará aplicará un transformador transformador reductor que nos entre" entre"ará ará un volta voltaje je secund secundari ario o con el que realiz realizare aremos mos diversos cálculos tericos para obtener la mayor informacin posible con respecto a los diversos tipos de potencias presentes en el funcionamiento de un sistema eléctrico formado tanto por resistencias como por condensadores.
$$! MA&R$AS . M/&'('S %.&. 'ateriales ()sciloscopio *& unidad+ ('ultímetro ('ultímetro di"ital, 'eterman modelo -/0
+
jwL
!cuacin &. Impedancia 1otal de una Car"a
070esistencia 89: C7Capacitancia 8;: L7Inductancia 8<: =7 frecuencia an"ular 8
#ara #ara la medi medici cin n de volt voltaj ajes es util utiliz izar arem emos os tant tanto o un osci oscilo losc scop opio io como como un mult multím ímet etro ro y con con los los resu result ltad ados os realiz realizare aremos mos compar comparaci acione oness median mediante te tablas tablas que serán serán e$puestas en el respectivo informe. #or #or ultimo ultimo para para la obtenc obtencin in de potenc potencias ias ya nombra nombradas das anteriormente se realizarán diversos cálculos tericos con los resultados de voltajes medidos y la corriente presente en los dos tipos de circuitos.
jwC
1
jwC 7 0eactancia de un condensador jwL 70eactancia de un capacitor
Vrms
=
Vpeak
√ 2
!cuacin %.0elacion valor rms y valor pea5 de una se>al.
S =Vrms ∗irms !cuacin -.#otencia aparente.
P=Vrms∗irms ∗cos ( θ )
#ara la e$periencia 23 % se us una metodolo"ía similar4 sola que en este caso se implement un circuito que además de !cuacin 6. #otencia Activa. transformador y resistencia contenía un capacitor4 esto se puede ver en la fi"ura % donde se muestra el circuito que fue implementado para esta parte del laboratorio. Las mediciones P=Vrms∗irms ∗sen ( θ ) con el osciloscopio fueron análo"as a la e$periencia descrita !cuacin 6. #otencia 0eactiva. anteriormente4 sin embar"o para el uso del osciloscopio se 1ambién es importante conocer saber que un transformador es observ una particularidad al realizar la cone$in4 como la un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir el resistencia y el capacitor están en serie y como se ve en la voltaje en un circuito eléctrico de corriente alterna4 fi"ura % se debía tener un punto en comEn4 se usaron dos manteniendo la potencia. A?ora bien si el transformador es canales *cables+ los cuales además tienen dos ramas ideal la potencia que entra es i"ual a la que sale pero esto terminales cada uno por lo tanto si las enumeramos como & % ocurre sin perdidas de potencia - 64 la rama & fue en un e$tremo de la resistencia así como la 6 en el otro e$tremo del capacitor para que las puntas % y estuviesen ubicadas en un mismo punto 4 es así como en el $$$! (SARR'' osciloscopio se visualizaron dos ondas una que representaba a la resistencia y otra al capacitor4 seleccionando en el !n la e$periencia 23 & se implement un circuito resistivo osciloscopio el canal a utilizar este nos mostrara los valores como el mostrado en la fi"ura & el cual por medio de una red que determinamos en la e$periencia 23 & . #or Eltimo se @domestica era alimentado con %%B 8: a una frecuencia de requería determinar la fase o án"ulo entre las dos se>ales B 8
al del circuito en conjunto con los valores representativos del voltaje secundario *rms 4 pea5 medio+ 4 voltaje que tendrá el mismo valor para la resistencia por estar en paralelo4 por otro lado la corriente se puede obtener con los datos te tensin y usando la Ley de )?m debido a que conocemos el valor de la resistencia 4 el valor obtenido de corriente es válido para corriente secundaria y corriente en la resistencia debido a que están en serie.
;i"ura &. Circuito 0esistivo con transformador.
;i"ura &. Circuito 0esis tivo(Capacitivo con 1ransformador.
1AGLA III #arámetros !léctricos 'edidos en la !$periencia 23 %
$0! R S)&A('S Los resultados obtenidos mediante los procesos mencionados en la seccin anterior serán detallados a continuacin mediante la tabla I y II que nos mostrara los valores relacionados con la e$periencia 23 & 4 así como la tabla III y I entre"a los datos recopilados mediante los procesos de la e$periencia 23 %. 1AGLA I #arámetros !léctricos 'edidos en la !$periencia 23 &
PARAMETRO VOLTAJE PRIMARIO Vpri
TESTER OSCILOSCOPIO Vrms 224[V] Vrms Vpeak 317[V] Vpeak Vmedi Vmedio VOLTAJE Vrms 12%&[V] Vrms 12%2[V] SEC!"#ARIO Vpeak 17%7[V] Vpeak 17%2[V] Vse$ Vmedi Vmedio '1%([m CORRIE"TE PRIMARIA Ipri
Vrms 33%4[mA] Vrms 4%4[mA] Vpeak 47%3[mA] Vpeak '%3[mA]
Vmedi o CORRIE"TE Irms 2%2)[mA] SEC!"#ARIO Ipeak 3%24[mA] Ise$ Imedio VOLTAJE Vrms 12%&[V] RESISTE"CIA Vpeak 17%7[V] Vr Vmedi CORRIE"TE Irms 2%2)[mA] RESISTE"CIA Ipeak 3%24[mA] Ir Imedio
Vmedio
-
Irms Ipeak Imedio Vrms Vpeak Vmedio Irms Ipeak Imedio
2%44[m 3%4&[m %12[m 12%2[V] 17%2[V] '1%([m 2%44[m 3%4&[m %12[m
1AGLA II #arámetros !léctricos Calculados en la !$periencia 23 &
PARAMETRO POTE"CIA SEC!"#ARIO
POTE"CIA RESISTE"CIA
RELACIO" #E PERIO#O 0 REC!E"CIA
CALC!LO POTE"CIA 2)%7[mVA POTE"CIA ACTIVA 2)%7[m+] POTE"CIA [Var] A",!LO #ESASE POTE"CIA 2)%7[mVA POTE"CIA ACTIVA 2)%7[m+] POTE"CIA [Var] A",!LO #ESASE .1/.2 1(%3 T %2 [s] & []
PARAMETRO TESTER OSCILOSCOPIO VOLTAJE Vrms 224[V] Vrms PRIMARIO Vpeak 317[V] Vpeak Vpri Vmedio Vmedio VOLTAJE Vrms 12%&[V] Vrms 12%&[V] SEC!"#ARIO Vpeak 17%7[V] Vpeak 34%'[V] Vse$ Vmedio Vmedio &'%&[V] CORRIE"TE PRIMARIA Ipri CORRIE"TE SEC!"#ARIO Ise$ VOLTAJE RESISTE"CIA Vr CORRIE"TE RESISTE"CIA Ir VOLTAJE CAPACITOR V$ CORRIE"TE CAPACITOR I$
Vrms Vpeak
12&[A] 177[A]
Vmedio Irms Ipeak Imedio Vrms Vpeak Vmedio Irms Ipeak Imedio Vrms Vpeak Vmedio Irms Ipeak Imedio
1%77[mA] 2%&[mA] )%'7[V] 13%7[V] 1%77[mA] 2%&[mA] 7%37[V] 1%4[V] 1%77[mA] 2%&[mA]
Vrms 4%4[mA] Vpeak '%3[mA] Vmedio Irms Ipeak Imedio Vrms Vpeak Vmedio Irms Ipeak Imedio Vrms Vpeak Vmedio Irms Ipeak Imedio
1%)3[m 2%73[m 13%([V] 1%)3[m 2%73[m 7%&7[V] 1%7[V] 1%)3[m 2%73[m
án"ulo equivalente a cuan desfasada se encuentra la corriente con respecto al voltaje4 por lo que queda en claro la presencia de un capacitor. 1AGLA I #arámetros !léctricos Calculados en la !$periencia 23 %
PARAMETRO POTE"CIA PRIMARIO
POTE"CIA SEC!"#ARIO
POTE"CIA CAPACITOR
POTE"CIA RESISTE"CIA
RELACIO" #E PERIO#O 0 REC!E"CIA
CALC!LO POTE"CIA %2([VA] POTE"CIA ACTIVA %2([+] POTE"CIA [VAr] A",!LO #ESASE POTE"CIA %22[VA] POTE"CIA ACTIVA %22[+] POTE"CIA [VAr] A",!LO #ESASE POTE"CIA %13[VA] POTE"CIA ACTIVA %(1)m[+] POTE"CIA %12)[VAr] A",!LO #ESASE ('%4 POTE"CIA %17[VA] POTE"CIA ACTIVA %17[+] POTE"CIA [VAr] A",!LO #ESASE .1/.2 1( T %2 [s] & []
0! *'%*)S$+%S Lue"o de la e$periencia obtenida mediante la realizacin del laboratorio y la respectiva ejecucin del informe con los resultados obtenidos4 se puede verificar la variacin de voltajes y corrientes tanto en el primero como se"undo circuito con sus respectivos elementos por lo que demuestra un transformador en esta caso reductor presente4 y que a su vez comprueba que estamos en presencia de una corriente alterna. #or otro lado se puede verificar la variacin mínima de valores entre las mediciones tomadas por el multímetro y el osciloscopio4 con la diferencia que el se"undo instrumento entre"a de forma directa los valores pedidos mediante tablas4 en cambio con el multímetro se requieren de cálculos tericos con frmulas para completar los valores. #or ultimo mediante resolucin analítica se obtuvieron los resultados de los - tipos de potencias presentes en los sistemas eléctricos que son si"nificado de la liberacin de ener"ía del elemento presente en el circuito en diferentes formas4 y se observ el án"ulo de desfase mediante la obtencin de la constante de tiempo en el osciloscopio y la re"la de tres4
R 1R%*$AS 8&: Huía laboratorio 23 @Circuitos en Corriente Alterna. #rofesor, #ablo Aqueveque4 %B&-. 8%: #otencia !léctrica y ;actor de #otencia I!J alle de Aller4 Departamento de 1ecnolo"ía. 8)nline:.Disponible,?ttp,KKblo".educastur.esKtecnoallerKfilesK%B&& KB-Kpotencia(electrica(y(factor(de(potencia.pdf
