Experimento N° 1(Informe Previo)
Prof. Alfredo Torres León
MEDICIONES DE CORRIENTE ALTERNA CON EL VOLTÍMETRO Y OSCILOSCOPIO I.
OBJETIVOS: - Utilizar el voltímetro para medir voltajes de CA. - Determinar el efecto de carga de un voltímetro en un circuito de CA. - Usar adecuadamente adecuadamente el generador de señales y el ORC para medir voltajes, frecuencia y ángulo de diferencia de fase en un circuito.
II. MATERIALES Y EQUIPOS: - 3 décadas de resistencias o resistencias: 39k, 56k y 120k. - Condensador de . - Transformador de alimentación: 220v / 12v AC. - Equipo: generador de señales de audiofrecuencia, ORC, VOM. V OM. - Diversos: extensión, conectores, etc. III. CUESTIONARIO PREVIO: 1. Definir la corriente continua y la corriente alterna, ejemplos. Se denomina corriente alterna a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más común es la oscilación senoidal, ya que se consigue una transmisión más eficiente de la energía, pero también existen tipos de onda como la triangular o la cuadrada. Se denomina corriente continua al flujo continuo de carga eléctrica a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial, que no cambia de sentido con el tiempo. 2. Explicar los conceptos de: ciclo, frecuencia, periodo, ángulo de fase, referentes a una señal alterna senoidal. Ciclo: en cada ciclo la onda parte de cero, alcanza su valor máximo positivo, luego su valor máximo negativo y llega nuevamente a cero, de modo que para cada ciclo completo, hay una sinusoidal completa. Frecuencia: es el número de veces que se repite un ciclo en un segundo. Se mide en Hertzios (Hz). Periodo: el periodo define la duración de un ciclo completo. Ángulo de fase: es el que forma un vector de posición de un punto P en un instante determinado con el semieje positivo de abscisas. 3. Que es el valor eficaz, de pico, y de pico a pico de una señal de corriente (o voltaje) de CA. Explique las relaciones entre estos parámetros. Valor eficaz: representa el valor de una corriente continua que producirá el mismo calor que la alterna al pasar por una resistencia. Valor de pico: es la amplitud o valor máximo de la misma. Valor de pico a pico: es la diferencia entre su pico máximo positivo y su pico máximo negativo.
√
Experimento N° 1(Informe Previo)
Prof. Alfredo Torres León
4. Indicar precauciones para el uso del voltímetro de CA. El voltímetro de CA antes de entrar al medidor tendrá que pasar por un diodo rectificador y después por un capacitor para que esta señal se asemeje a una señal continua y pueda ser medida por dicho instrumento. 5. Definir la sensibilidad de un voltímetro. Explique el efecto de carga de un voltímetro de CA. ¿Cómo se evitaría este efecto de carga? La sensibilidad de un voltímetro se expresa de acuerdo con el número de ohmios por voltio, es decir, la resistencia del instrumento. Cuando se conecta un voltímetro, a través de dos puntos en un circuito altamente resistivo, actúa como un derivador para esa parte del circuito y por lo tanto reduce la resistencia equivalente en esa parte del circuito, el medidor indicara un voltaje menor del que realmente existe antes de conectar el medidor, a este efecto se le conoce como efecto de carga. Se puede evitar utilizando alcances más altos del voltímetro en vez de los mas bajos. 6. Describa el método para la medición de voltajes de pico, de pico a pico, y eficaz con el osciloscopio. Para hallar el voltaje de pico, una vez ajustada la señal en el ORC, se procede a contar los cuadrados que tiene la señal desde el origen hasta su tope, y a esta cantidad se le multiplica lo que nos indica el selector de “voltios /división”. Para el
voltaje de pico a pico, el resultado del paso anterior se multiplica por 2. Una vez hallado el voltaje pico a pico, se procede a dividir este valor entre raíz cuadrada de dos, así se obtiene el valor eficaz. 7. Describa el método para la medición de frecuencia con el ORC. Una vez que se tiene la señal en el osciloscopio, se centra dicha señal y se cuentan los cuadrados, en forma vertical, desde el origen de la señal hasta su fin y se procede a multiplicar dicha cantidad por lo que nos indique el selector de “base de tiempo”.
8. Describa el método para la medición del ángulo de diferencia de fase con el ORC. Un método para medir la diferencia de fases es por el método de Lissajouss el cual consiste en tres condiciones: 1- La frecuencia de las dos señales debe ser la misma 2- La amplitud de las dos señales debe ser la misma. 3- La forma de onda debe ser perfectamente centrada. 9. Explique, referente a la parte experimental, si existen diferencias entre los voltajes medidos y calculados. Existirán diferencias ya que siempre van a estar presentes los errores sistemáticos, además del margen de error que llevan consigo las resistencias, y del efecto de carga de los instrumentos utilizados. 10. Habrá efecto de carga al medir voltajes con el ORC. Indique ventajas y desventajas de utilizar un ORC como voltímetro de CA. Como todo instrumento de medida, el ORC tiene una circuitería interna la cual nos proporciona un efecto de carga al medir el voltaje en un circuito, el cual es pequeño. Ventajas: 1- Se obtiene el voltaje máximo de la señal.
Experimento N° 1(Informe Previo)
Prof. Alfredo Torres León
2- se puede observar la forma de la señal y la calidad de la misma Desventajas: 1- Para hallar la frecuencia se invierte el valor obtenido en la marca de tiempo por división. 2- Se corre el riesgo que las puntas de prueba estén fallando y produzcan ruido. 11. Considera Ud. Exacta la medición de la frecuencia mediante la medición del período. Si, ya que este bien o no calibrado el generador de señales, en el ORC se medirá el periodo y con la aplicación de la formula encontraremos la frecuencia exacta que nos da el generador. 12. Cuando es conveniente emplear la frecuencia de la red como referencia para la medición de frecuencia mediante las figuras de Lissajouss. Es conveniente cuando se tenga la señal de un generador bien calibrado, el cual da la frecuencia de referencia. IV. CIRCUITO EXPERIMENTAL: a. Medición de voltajes de CA. 1. Conecte el circuito de la Fig.1
( ) √ () Fig. 1 2. Con el VOM medir voltajes de cada componente. Calibre adecuadamente el ORC. Mida voltajes con el ORC y anote en una tabla de datos. Calcule teóricamente la caída de tensión en cada resistencia.
()
()()
()()
()()
( )
Experimento N° 1(Informe Previo)
Prof. Alfredo Torres León
b. Determinación de la frecuencia mediante la medición del periodo. 1. Ajuste la señal del generador de señales a 60 Hz. Y a una tensión de 6 voltios rms. 2. Conecte la señal de salida del generador a la entrada del eje vertical del osciloscopio. Utilice el osciloscopio para medir el periodo y, calcule la frecuencia correspondiente (f=1/T). 3. Repita este proceso para frecuencias de 1kHz y 5kHz. Anote sus resultados en una tabla de datos. c. Medición de la frecuencia en base a las figuras de Lissajouss. 1. Conectar el circuito de la figura. El transformador T disminuye la tensión de red de 220v hasta 12v.
2. Conmute los controles del ORC, para que trabaje en el modo XY. Ajuste los controles de deflexión horizontal y vertical del ORC hasta obtener una deflexión en el horizontal igual a la obtenida en el vertical. 3. Dibuje la figura que aparece en la pantalla del ORC. Calcule la frecuencia “desconocida” de la señal aplicada al; eje horizontal (X) del ORC, según los puntos
de tangencia con los ejes verticales y horizontal y con la frecuencia de referencia aplicada al vertical: fh=(nv/nh).fv Dónde: fh: frec. De señal conectada al eje horizontal (X) del ORC. fv: frec. De señal conectada al eje vertical (Y) del ORC. nh: puntos de tangencia de la figura de Lissajouss con el eje X. nv: puntos de tangencia de la figura de Lissajouss con el eje Y. 4. Repita las mediciones anteriores para las frecuencias del generador de señales: 120, 180, 240Hz. Anote sus medidas en una tabla de datos.
Experimento N° 1(Informe Previo)
Prof. Alfredo Torres León
d. Medida del ángulo de diferencia de base. 1. Conectar el circuito de la figura:
( ) ( )
2. Conecte adecuadamente el ORC. Fije un punto de referencia, identificando cada señal: Yb es la señal de voltaje aplicado, Ya corresponde al voltaje en la resistencia que está en fase con la señal de corriente del circuito, observe el corrimiento entre estas dos señales. Mida el desplazamiento en el tiempo entre estas dos ondas. Calcule el ángulo de diferencia de fase. 3. Repita el procedimiento para una frecuencia del generador de señal de 1kHz. Anote sus valores medidos. V. BIBLIOGRAFIA: 1. “Componentes Electrónicos y Mediciones” – Wedlock/Roberge. 2. “Prácticas de Electricidad” – Paul Zbar. 3. “Circuitos de Corriente Alterna” – Kerchner/Corcoran. 4. “Know your Oscilloscote” – Paul C. Smith. 5. “Radio Handbook” – William Orr.
