INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Zacatenco
C arrera: Ing en eniería iería E léct éctric ric a. Academia: Electrónica Materia: Análisis de circuitos eléctricos II. Laboratorio de Análisis de circuitos eléctricos II.
Nombre del trabajo:
Infor me practica 7 R edes edes en puente puente de corr iente alt alterna erna “
”
G rup rupo: o: 5EV 2 S ubg r upo: 1 S ecc i ón: A
Integrantes: Ortiz Corral Alan Darío No. Boleta 2014170856 ____________ Reyna Olvera Orlando No. Boleta 2016301421 _____________ Solís Aburto Francisco No. Boleta 2014031332 ____________
Nombre de los profesores:
Titula Titul ar: Ing . G óme ómezz Martínez Martínez Odilón Odilón A ux uxii liar liar:: M. en C. C . P at atlá lán n Fr F r aus to J os é Os c ar A ux uxii liar liar:: I ng . S olís Meléndez J os é Lui s Fecha de elaboración de la práctica: 4/10/2018 Fecha de entrega: 18/10/2018
Índice
Tema
Págs.
Objetivos…………………………………………………………………
3
Diagramas eléctricos…………………………………………………..
3
Esquema Físico de la instalación……………………………………
5
Características de los instrumentos y accesorios empleados……………………………………………….
8
Modo de operar………………………………………………………….
10
Resultados obtenidos…………………………………………………..
11
Conclusiones……………………………………………………………..
13
Anexos……………………………………………………………………..
15
Memoria de cálculos S imulaci ones Hojas de campo
Objetivos Aplicar el método de mallas a la solución de las redes que forman un puente de corriente alterna.
Diag rama eléctricos
INT.
FUSIBLE
R 2= 100 Z2
E
CAP C= 10 F
E = 30.0 0.0o v f = 60.0 Hz
Z1= 220 R D= 820
R 3= 120
ZD
Z3
R L= 100 L= 250 mH
Z4 IND
Diagrama eléctrico 1. Red en puente
INT.
FUSIBLE AM
E
E = 20.0 V
f = 60.0 Hz
C VM CAPACITOR
Diagrama eléctrico 2. Método Vóltmetro-Ampérmetro para determinar la impedancia del capacitor
3
INT.
FUSIBLE AM
R L
E
E = 10.0 V f = 60.0 Hz
INDUCTOR VM
L
Diagrama eléctrico 3. Método Vóltmetro-Ampérmetro para determinar la impedancia del inductor
4
E s quema fís ico de la ins talación
Diagrama Físico 1. Conexión de la red en puente
5
Diagrama Físico 2. Conexión volmetro-ampermetro del capacitor para conocer su impedancia
6
Diagrama Físico 3. Conexión volmetro-ampermetro del inductor para conocer su impedancia
7
C aracterís ticas de los i ns trumentos y acces orios empleados
Multímetro Digital BK Precision
1. Pantalla 2. Botón Hz 3. Botón SURV 4. Botón luz de fondo 5. Botón HOLD 6. Botón PK +/7. Función switch 8. Puerto A 9. Puerto mA y uA 10. Puerto COM 11. V Ω
Figura 1. Multímetro BK Precision 5390
12. Botón REL
Medida de AC máxima: 10 A, medida de Corriente DC máxima: 10A, medida de Voltaje CA m áxima: 750V, medida de Voltaje CC máxima: 1kV, medida de Resistencia máxima: 50 Mohm, tipo de respuesta multímetro digital: verdadero valor eficaz, cuenta de Visualización: 50000, rango de selección: auto, manual.
13. Botón RANGE 14. Botón PRINT 15. Botón SEL/ON
MULTIMETRO DIGITAL TRUPER MUT-33.
- Prueba de diodo y continuidad. - Luz en pantalla.
FUNCIONES Tensión CC Tensión CA Corriente CC Resistencia Temperatura (oC) Figura 2. Multímetro Truper.
8
RANGO 200mV – 1000V 200V – 750V 200mA – 10A 200Ω - 2M Ω -40 oC a 1370 oC
Fuente de alimentación de CA.
La fuente de alimentación de CA cuenta con 3 fases y un neutro y las tres son variables que van de 0 hasta 127 V, en el tablero se tiene también un multímetro analógico y uno digital al igual que un interruptor para energizar el tablero.
Figura 3. Fuente de alimentación de CA.
Resistor fijo de 220 Ω ± 5 %, 5 W. Resistor fijo de 180 Ω ± 10 %, 1 W. Resistor fijo de 18 Ω ± 10 %, 1 W.
Figura 4. Resistor fijo
Inductor con núcleo de aire, de 2000 vueltas con 100 Ω.
Figura 5. Inductor con núcleo de aire.
9
Interruptor de un polo, un tiro.
Conecta o desconecta un circuito de la alimentación al hacer girar el interruptor
Figura 6. Interruptor un polo un tiro.
Capacitor fijo de 10 µF.
Estos capacitores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado.
Figura 7. Capacitor de 10uF
Modo de operar Para esta práctica se utilizó una maqueta de bornes diferente a la que siempre se utiliza, la cual tiene la forma de un puente de Kelvin (figura 8), por lo cual facilito mucho la conexión del circuito. Previo a realizar cualquier conexión del circuito se midieron los valores reales de las resistencias con ayuda del óhmetro, esto es para poder realizarse los cálculos posteriores de las tensiones y corrientes realesteóricas con las mediciones previamente mencionadas.
10
Figura 8. Maqueta de bornes en conexión puente de kelvin
Debido a que la practica 6 se realizó el mismo día que la 7, ya se tenía conocimiento del valor de la impedancia en el inductor y en el capacitor, el cual se obtuvo por el método vóltmetro-ampérmetro. Una vez se terminó de conectar el circuito y revisado para evitar cortos o malas lecturas, se procedió a energizarlo con la fuente de CA (figura 9), con ayuda del multímetro en su modo vóltmetro de CA se midió la caída de tensión en cada uno de los elementos, después se cambió al modo de ampérmetro en CA y se comenzó a medir la corriente de cada uno de los elementos.
Figura 9. Conexión completa del circuito a medir
Resultados Obtenidos CORRIENTES
IF
IZ1
IZ2
IZ3
IZ4
IRD
[mA]
[mA]
[mA]
[mA]
[mA]
[mA]
148|_16.02°
90|_-16.12°
86.29|_49.7°
86.47|_47.57°
87|_-15.3°
4.18|_-32.97°
TENSIONES
VZ1
VZ2
VR2
VC
VZ3
VZ4
VRD
[V]
[V]
[V]
[V]
[V]
[V]
[V]
8.62|_49.71°
24.4|_-40
10.37|_47.57°
11.95|_27.9°
72.9|_-40
19.8|_16°
24.4|_19°
Tabla 1. Resultados de los cálculos para obtener las corrientes y las caídas de tensión de la red
R1
R2
R3
RL
RD
[Ω]
[Ω]
[Ω]
[Ω]
[Ω]
230
98
105
96.6
828
Tabla 2. Valores medidos de las resistencias de la red.
11
VM
AM
[V]
[mA]
20.0
79.3
Tabla 3. Lecturas para determinar la impedancia del capacitor.
VM
AM
[V]
[mA]
10.00
76.5
Tabla 4. Lecturas para determinar la impedancia del inductor
VR1
VR2
VC
VR3
VZ4
VRD
[V]
[V]
[V]
[V]
[V]
[V]
19.5
7.7
21.5
9.3
10.5
3.6
Tabla 5. Valores medidos de las caídas de tensión en los elementos de la red.
IF
IZ4
[mA]
[V]
143.3
84.30
Tabla 6. Valores medidos de las corrientes en la fuente y en la impedancia Z 4.
CAPACITOR
INDUCTOR
Z C
X C
C
Z 4
X L
L
[Ω]
[Ω]
[μF]
[Ω]
[Ω]
[mH]
252.20
252.20
10uF
130.71
86.99
230.74mH
Tabla 7. Resultados de los cálculos para obtener las características de los elementos reactivos.
12
CORRIENTES IF
IZ1
IZ2
IZ3
IZ4
ID
[mA]
[mA]
[mA]
[mA]
[mA]
[mA]
149|_18.99°
89|_-14.33°
89|_52.21°
90|_48.96°
84|_-13.43°
5|_-29.08°
TENSIONES VZ1
VZ2
VR2
VC
VZ3
VZ4
VD
[V]
[V]
[V]
[V]
[V]
[V]
[V]
19.58|_14.33°
24.14|_16.16°
8.9|_52.21 °
22.44|_37.79°
10.8|_48.9 6°
10.91|_28. 57°
4.28|_29.08°
Tabla 8. Resultados de los cálculos a partir de las mediciones de las características de los elementos, para obtener las corrientes y las caídas de tensión de la red.
Z 2
R2
C
[Ω]
[Ω]
[μF]
138.05127.31j
138.05
21.33uF
Tabla 9. Valores de la impedancia Z 2 que equilibra el puente.
Conclusión Ortiz Corral Alan Darío: Comparando los resultados obtenidos previamente, en la sesión práctica y en los cálculos posteriores, entendemos el funcionamiento que tiene la red de puente, a decir verdad no tuvimos problemas con obtener los datos que se nos especifica en la práctica la única parte en la que si se vio un pequeño problema fue en el cálculo para obtener la resistencia corregida de la impedancia de Z2 ya que al principio nos daba una resistencia negativa lo cual no es posible, por lo que se indagó hasta ver cuál era el problema y se solucionó ya que solo se había presentado una mala interpretación de resultados. Cabe mencionar que para realizar estos cálculos, empleamos el uso de una aplicación con la cual podemos realizar matrices en rectangular o polar de manera muy rápida y sencilla. Observamos anomalías bastante notables en algunas resistencias con las que trabajamos ya que hubo una en particular que el error era de casi el 30% a lo cual solo se tomó en consideración que su magnitud tenia defecto pero no impidió que se trabajara durante la sesión.
13
Reyna Olvera Orlando: Al comparar los resultados obtenidos en el laboratorio con los obtenidos en los cálculos previos se notó que los valores eran muy aproximados ya que solo variaban por centésimas, esto ocurrió ya que el método de mallas es uno de los más simples y efectivos que hay para resolver este tipo de circuitos, por lo que para resolver redes en corriente alterna es uno de los métodos más prácticos y sencillos, ya que nos permitió calcular los valores de tensión y corriente con los respectivos ángulos de todos los elementos que conformaban el circuito.
Solis Aburto Francisco: Durante la realización del circuito no se presentaron problemas, ya que al ser un circuito sencillo la conexión y medición de los parámetros fue rápida. Al compararse los valores medidos y calculados a partir de las resistencias reales se puede observar que la diferencia no es muy grande, ya que la mayor diferencia de tensión se presenta en Z 3, la cual es de 1.5 V, es decir aproximadamente un 9% de error entre una y otra. Para el caso de las corrientes la diferencia es aún menor, además si se comparan los valores reales-teóricos con los teóricos la diferencia sigue siendo mínima las mediciones, estas pequeñas diferencias dan a entender 3 cosas, que la mediciones se realizaron de la manera correcta, el error inherente en los instrumentos usados en esta práctica son bajos y por último que los valores reales de las resistencias difieren poco a los nominales. Finalmente cuando se realizó el cálculo para el obtener el equilibro del puente el resultado mostrado dio como respuesta un resistor en serie con un capacitor de diferente valor, siend o estos mayores a los originales.
14
A nexos Memoria de C álculo S imulaciones Hojas de campo
15
Figura 10. Caídas de tensión en las impedancias con valores nominales
Figura 11. Corrientes en las impedancias con valores nominales
Figura 12. Caídas de tensión en las impedancias con valores reales
Figura 13. Corrientes en las impedancias con valores reales
