ELECTROTECNIA
LABORATORIO Nº 4
“Campo Magnético y Bobinas”
A lumno (s ): G rup rupo o S emes emestre tre F echa de ent entreg reg a
D iana Paola Hu Hua ayta Vilca Vi lca María Marí a A lejandr lejandra a A za C utip utipa a E ri rikk a C ondori Valenzuel Valenzuela a David C ent enteno eno Vila V ilavi vila la Profesor:Henry Davis Lama : C4 Nota: Cornejo : II : 12 12 04 18 Hora:
ANÁLISIS DE TRABAJO SEGURO (ATS)
A H C E F
TAREA:
Henry Lama Cornejo
DOCENTE:
ALUMNOS (Apellidos y Nombres)
1.
Erika Condori Valenzuela
2.
María Alejandra Aza Cutipa
3.
Diana Paola Huayta Vilca
A M R I F
LABORATORIO
AMBIENTE:
TALLER
SESIÓN N°
DIA
MES
AÑO
EQUIPO DE TRABAJO
A M R I F
4.
A M R I F
A M R I F
5.
A M R I F
A M R I F
6.
A M R I F
David Centeno Vilavila
CARACTERÍSTICAS DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS:
PASOS DE LA TAREA
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
OTROS RIESGOS (ESPECIFICAR PARA CADA PASO)
Conectores bananos Fuente trifásico Voltimetro Fluke Osciloscopio Push Panel Resistencias
MEDIDAS DE CONTROL
Revisar y reconocer las herramientas y equipos del laboratorio
Los equipos deben ser trasladados con las medidas necesarias y ordenadas por el docente
Armar el circuito con la resistencia y el condensador en el pash panel y las bobinas
Realizar las conexiones correctamente para no producirse o que no funcione el circuito al hacer las pruebas
Conectar la fuente trifásico al voltímetro y regular a 5 v
Regular la corriente suministrada por la fuente de tensión
Conectar el pash panel con los conectores banano a la fuente trifasica Conectar el pash panel al osciloscopio y fuente trifásica
Al momento de realizar las conexiones al pash panel debermmos der tener cuidado de poner o realizar las medidas ,al igual con el osciloscopio
CAMPO MAGNÉTICO Y BOBINAS I.
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OBJETIVOS Realizar pruebas a imanes naturales y permanentes para determinar su comportamiento. Verificar el comportamiento de fases en circuitos con bobinas.
II.
III.
MATERIAL Y EQUIPO Fuente de tensión y frecuencia alterna variable. Osciloscopio digital. Un multímetro. Dos imanes naturales. Limaduras de hierro.
Una bobina con núcleo de hierro. Una brújula. Cables de conexión. Bobinas. Resistencias y bobinas.
FUNDAMENTO TEÓRICO
MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO La naturaleza y origen del magnetismo aún no han sido explicados completamente, se han formulado varias teorías explicando el fenómeno magnético, pero no ha habido aprobación unánime. En magnesia, antigua ciudad de Asia Menor, se encontraron los imanes naturales o piedra imán, descubriéndose que estas atraían cuerpos pequeños de hierro, más tarde se le llamo óxido magnético de hierro (Fe304). Históricamente se dice que los fenicios fueron los primeros en aplicar la energía magnética del imán cuando usaron la brújula en sus viajes marítimos comerciales. Siendo así que se usa en l a ciencia, industria, navegación aérea y marítima. El magnetismo en la electricidad y la electrónica es fundamental, ya que sin él no sería posible la fabricación de transformadores, motores, generadores, bocinas, audífonos, micrófonos y tantas cosas más que se basan en el magnetismo. IMANES: Se les llaman imanes a las substancias que tienen la propiedad de afectar al hierro, acero , níquel, cobalto, cromo y a otros metales, en menor grado. Pueden ser afectados por atracción o repulsión. Los imanes de dividen en: naturales y artificiales. El imán natural, o piedra imán tiene propiedades magnéticas sin la intervención del hombre, es muy abundante en la naturaleza sobre todo en suelos de antigua formación geológica y es explotado en algunos países como mineral de hierro. Los imanes artificiales, son barras de hierro o acero que adquirieron por medios artificiales propiedades magnéticas. La magnetización artificial se hace por contacto, inducción o bien, por procedimientos eléctricos. Estos imanes son muy usados, dado que conservan su magnetismo. Sin importar la naturaleza del imán, a su alrededor existe un campo magnético, formado por líneas de fuerza imaginarias, se asume que estas líneas salen del polo norte y regresan al polo sur del imán. Si se juntan dos imanes se observará que polos opuestos se atraen y polos iguales se repelen. ELECTRO MAGNETISMO La corriente eléctrica produce un campo magnético alrededor del conductor, la intensidad de éste depende del número de amperios de la corriente; cuanto más fuerte sea la corriente, más fuerte será el campo magnético. Aprovechando este fenómeno, podemos hacer un electroimán, si enrollamos un alambre en forma de bobina (espiral) con núcleo de aire, le aplicamos una corriente eléctrica, las líneas de fuerza no serán tan intensas, obviamente por la reluctancia del aire. Si en cambio le colocamos un núcleo de hierro, las líneas de fuerza serán más intensas y esto generará un campo magnético más intenso y se convierte en un electroimán. Si sabemos la polaridad de la corriente que se le aplica, y la dirección del embobinado, podemos determinar la polaridad de un electroimán, se coloca la mano derecha, tal y como lo haríamos si en realidad tomáramos el electroimán, el pulgar indicará el polo sur, los otros dedos indicarán la dirección de la corriente aplicada. INDUCCIÓN MAGNÉTICA LEY DE FARADAY: Esta indica que siempre que se mueve un alambre a través de las líneas de fuerza de un campo magnético, se genera en éste (alambre) una corriente eléctrica, misma que es proporcional al número de líneas de fuerza cortadas en un segundo.
v
N
d dt
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CAMPO MAGNÉTICO Y BOBINAS Asociación de bobinas en serie V
V 1 V 2 V 3
Leq
L1
L2
L3
Asociación de bobinas en paralelo V
V 1
1
Leq
V 2
1
L1
V 3
1
L2
1
L3
Desplazamiento de fases entre la corriente y la tensión en la bobina.
En la figura izquierda se muestra el recorrido de la tensión y la corriente para una resistencia en una tensión alterna senoidal, donde la tensión y la corriente están en fase. Pero si se conecta una bobina, entonces se forma el campo magnético, luego desaparece y finalmente invierte la polaridad. Debido a la tensión de autoinducción que se produce en la bobina, se genera también un desfasaje entre la tensión y la corriente que fluye.
Reactancia inductiva (X L) La reactancia inductiva es la oposición que ofrece una bobina al paso de la corriente alterna, y se determina por:
X L
2 f L
X L
2 L
T
, también se puede hallar por la ley de ohm:
X L
V L
I L
CAMPO MAGNÉTICO Y BOBINAS
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Donde: X L es la reactancia inductiva en ohmios, L es la inductancia en henrios (H), f es la frecuencia en hertz (H), T es el periodo en segundos (s). IV.
PROCEDIMIENTO
LINEAS DE FUERZA DE CAMPO MAGNÉTICO 1.
2.
3.
Rocíe limaduras de hierro sobre una placa acrílica transparente y aproxime uno de los polos del imán natural por el lado opuesto de la placa. Esquematizar y describir el fenómeno mostrado
Ahora aproxime por el lado opuesto de la placa acrílica los dos polos del imán, esquematice y describa lo observado.
INVESTIGACIÓN 4. ¿Qué propiedad muestran las líneas magnéticas y a qué se debe la forma de su trayectoria?
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Las líneas del campo magnético describen de forma similar la estructura del campo magnético en tres dimensiones. Las líneas se deben a la fuerza magnética es mayor y se separan donde es más débil.
DETERMINACIÓN DE LA POLARIDAD 1.
Empleando la brújula determine la polaridad de un imán. Esquematice y describa lo observado.
INVESTIGACIÓN 2. ¿Cuál es el fundamento empleado para determinar la polaridad del imán?
3.
Una vez identificadas las polaridades de los imanes
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CAMPO MAGNÉTICO Y BOBINAS naturales, junte polaridades diferentes. Describa y esquematice con líneas de fuerza lo observado en las limaduras de hierro.
4.
Luego intente juntar las polaridades iguales. Describa y esquematice con líneas de fuerza lo observado en las limaduras de hierro.
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ÁNGULO DE FASE EN CIRCUITOS CON BOBINAS B1 Realizar el circuito según el esquema eléctrico
Bobina : 33 mH
Resistencia: 2.2 kΩ
Colocar la tensión alterna sinusoidal Uf pico = 5V con frecuencia de 10 kHz
Medir con los dos canales del osciloscopio como muestra el esquema.
Graficar ambas señales en la rejilla.
B2 Hallar el desfase entre las señales que graficó en la rejilla, y dibujar el diagrama fasorial de ambas señales Ángulo de desfase según medición con osciloscopio: φosciloscopio = B3 Medir voltajes y corrientes con el multímetro: UR =0.37V UL =0.53V
2.5*18=450
Utotal = 5V I = 1.46(con amperímetro)
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EVALUACIÓN
B4 Calcule el ángulo de desfase φ con los voltajes medidos con el voltímetro. tan
1 V L
V C V R
Tan-1(0.53-0/0.37)= 31.02
B5 Calcular la reactancia inductiva de la bobina de manera teórica y de manera experimental con los valores medidos con el voltímetro: Reactancia inductiva teórica:
Reactancia inductiva experimental:
X L
X L
2 f L V L
I L
0.53
1.46
1.87mohm
0.363
¿Los dos valores anteriores se aproximan? Explique. …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
ÁNGULO DE FASE EN CIRCUITOS CON DOS BOBINAS EN SERIE Repetir el procedimiento del circuito anterior, pero agregando una bobina en serie, según el circuito del esquema eléctrico,
Bobina L1: 33 mH
Resistencia: 2.2 kΩ
Bobina L2: 100 mH
Colocar la tensión alterna sinusoidal Uf pico = 5V con frecuencia 10 kHz Medir con los dos canales del osciloscopio como muestra el esquema. Graficar ambas señales en la rejilla.
Explique qué ha sucedido con el ángulo de desfase al agregar otra bobina en serie.
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EVALUACIÓN
V.
OBSERVACIONES Y/O CONCLUSIONES
Observaciones : En la fuente trifásica regulamos a 5 V en el multímetro para poder realizar el laboratorio Observamos que antes de realizar las mediciones, debemos regular la fuente trifásica y el circuito junto al osciloscopio Antes de realizar algún paso debemos de revisar que todas las herramientas estén en buen estado Observamos que si algún material a utilizar esta en mal estado las medidas no serán las mismas Para poder observar el comportamiento de cada onda en el osciloscopio debemos de ajustar la posición de cada una es así que se vera el ángulo de desfase
HOJA DE EVALUACIÓN
TECSUP Criterio de desempeño
Ciclo:
Laboratorio N°
b: Aplican conocimientos actuales y emergentes de ciencia, matemática y tecnología. e: Trabajan eficazmente en equipo. Tema:
Puesto de trabajo:
Alumno:
Sección:
CRITERIOS DE EVALUACIÓN Realizan los cálculos y mediciones correctamente, debaten los resultados
3
Fecha:
Excelente
Bueno
Requiere mejora
No aceptable
3
2
1
0
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EVALUACIÓN
Asumen la responsabilidad del uso adecuado de los instrumentos.
3
2
1.5
1
0
Culminaron la tarea en el tiempo previsto debido al trabajo en equipo.
3
3
2
1
0
Desarrolla con seguridad, orden y limpieza el laboratorio
2
2
1.5
1
0
Nota parcial 1
10
Excelente
Bueno
Requiere mejora
No aceptable
CRITERIOS DE EVALUACIÓN DE INFORME Evaluación
4
4
3
1.5
0
Genera conclusiones
3
3
2
1
0
Presentación del Informe (orden e información adicional)
3
3
1.5
1
0
Nota parcial 2
10 NOTA FINAL
20
DESCRIPCION DE LOS CRITERIOS DE EVALUACION Excelente
Completo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo todos los requerimientos.
Bueno
Entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo la mayoría de requerimientos.
Requiere mejora
Bajo entendimiento del problema, realiza la actividad cumpliendo pocos de los requerimientos.
No aceptable
No demuestra entendimiento del problema o de la actividad.
