Laboratorio de Elctricdad y Magnetismo 3

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELECTRICA E LECTRICA

GRUPO No 01

CURSO: ELECTRICIDAD

Y MAGNETISMO

TEMA: PRACTICA

DE LABORATORIO LABORATORIO N.3 “CARGA Y DESCARGA DE LOS CONDENSADORES”

PROFESOR: ING.

FREDY CASTRO SALAZAR

INTEGRANTES:

CAST ASTILL ILLO CACE CACED DA JOH OHAN AN CESA ESAR CARHUAPOMA ELEFONIO EDGAR

1313 13131 1233 33!

131312"#

GUZMAN AL$A PEDRO SEBASTIAN

1323111%2

MEZA RETAMOZO DAR&IN MITCHEL

132312%2

OLI$ERA ESTRADA FERNANDO

131312"!'

FECHA DE ENTREGA:

"("(21"

PRACTICA DE LABORATORIO N.3 – ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

1

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO )L*

CARGA Y DESCARGA DE LOS CONDENSADORES CONDENSADORES

Objetivo •

Efectuar pruebas que permitan diagnosticar el estado de los condensadores

•

Estudio de la variación del voltaje y la corriente durante el proceso de carga y descarga de un condensador

•

Estudio sobre los voltajes establecidos en un circuito en serie con condensadores

Materiae! " e#$i%o! a $tii&ar!e -01 Fuente de alimentación regulable DC -01 Multímetro analógico -01 Multímetro digital -01 Protoboard tipo regleta -01 condensador electrolítico 2200 μF – 16  -01 condensador electrolítico 1000 μF – 16  -02 !esistencias de 10"# 10"# -02 Cables banana - cocodrilo -06 Cables de cone$ión calibre 22 -01 cronometr c ronometro o

'UNDAMENTO TEORICO CONDENSADOR %n conden condensad sador or el&ctr el&ctrico ico o capaci capacitor tor es un dispos dispositi iti'o 'o pasi'o( pasi'o( util utili) i)ad ado o en electricidad * electricidad * electrónica( electrónica( capa) de almacenar energía sustentando energía sustentando un campo el&ctrico el&ctrico++ ,st .ormado por un par de super/cies conductoras( conductoras( genera generalme lmente nte en .orma .orma de lmina lminas s o placas placas(( en situac situación ión de inuencia total esto total esto es( ue todas las líneas de campo el&ctrico campo el&ctrico ue parten de una 'an a parar a la otra3 separadas por un material diel&ctrico o diel&ctrico o por el 'acío+ 'acío+ 4as 4as plac placas as(( some someti tida das s a una una di.er di.erenc encia ia de potenc potencial ial(( adu aduie ierren una una determinada carga el&ctrica( el&ctrica( positi'a en una de ellas * negati'a en la otra( siendo nula la 'ariación de carga total+ 5unue desde el punto de 'ista .ísico un condensador no almacena carga ni corriente corriente el&ctrica el&ctrica(( sino sino simple simplemen mente te energía energía mecnica mecnica latent latente e al ser introducido en un circuito circuito se comporta en la prctica como un elemento 7capa)7 de almacenar la energía el&ctrica ue el&ctrica ue recibe durante el periodo periodo de carga( la misma energía ue cede despu&s durante el periodo de descarga+

'IEE – 'IEE – UNAC+

2



Pro(e)i*ie+to PRUEBA DE CONDENSADOR

%se el multímetro analógico en la .unción de o8mímetro * coloue el selector de rangos a la posición ! $100+ ,sta escala es la adecuada para comprobar el estado del condensador proporcionado+

Conecte el condensador condensador al multímetro+ multímetro+ 5l conectar las puntas de prueba con el condensador la agu9a del multímetro debe dee$ionar rpidamente 8acia cero * luego retornar lentamente a su posición de reposo in/nito3+ ,sta prueba se reali)a cambiando alternati'amente la polaridad del condensador conectado al multímetro+ multímetro+ 4os posibles resultados * diagnósticos respecti'os respecti'os sobre el estado del condensador son los siguientes:

•

•

•

;i la agu9a se mantiene en reposo no se mue'e3( entonces el condensador est abierto * debe ser reempla)o ;i la agu9a se detiene durante la dee$ión( entonces el condensador presenta .ugas * debe ser reempla)ado ;i la agu9a se mantiene en cero( entonces el condensador esta cortocircuitado

C

C F,-/0 1)0*

F,-/0 1)*


3



VARIACION DEL VOLTA,E EN EL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA Y DESCARGA -Pre(a$(i+/0 antes de encender la .uente regulada de DC para par a energi)ar un circuito( 'eri/ue ue el 'olta9e de salida sea cero perilla i)uierda girada totalmente en sentido anti 8orario3

5rme el circuito+ !egule la salida de la .uente a 10 * conecte+
I  1 4A 156

FIG.2 Conecte el condensador C=MP4,<5M,><, C=MP4,<5M,><, D,;C5!?5D= 8acer un contacto entre sus bornes3 en el circuito anterior+
$9:;<4=;/ 9 D,-,;0: DC 1 $ 

156

C0:= C9>=?;9/

C2728F

0 FIG.3 C5!?5: Conecte un e$tremo e$tremo del cable conector al punto @aA * obser'e el 'oltímetro( tomando nota de su lectura cada 10 segundos <5B45 <5B45 13+ 4uego de 120 segundos( no desconecte el circuito an( sino siga controlando el tiempo hasta que el condensador se cargue totalmente (t Total de carga)( es decir( 8asta ue su 'olta9e Total de tome su 'alor m$imo 103+ ;i en  minutos no llega a 10(






considerar ue alcan)ó su carga total * anotar el 'alor alcan)ado en ese tiempo+

TABLA 1

5!E5CE=> D,4 =4<5, D,4 C=>D,>;5D=! D%!5><, ;% C5!?5

tseg3 clectura 13 clectura 23 cpromedi o3

0

1 0 2 0 G0 H 0  0 6 0 I0 J0 K 0 1 0 0 G(H (6 I(0 J(0 J( K(0 K(G K(H K( K(6 0 G K  H K 0 2 K 6 I G(H (I I(0 J(0 J(6 K(0 K(2 K(H K( K(6 0 6 1 K 6 G G K I J  G(H (I I(6 J(0 J(6 K(1 K(G K(H K( K(6 0  0   1  0 J I 6

110 K(I 2 K(I 1 K(I 2

120 K(I K(J1 K(IH6

?ra/ca c 's t 12 1 # Vo"t#$%e %e" &o'%e'$%o -V& (V!

%  2   2  % # 1 12 12 1 1 Tiempo-t (! ( !

!etire el cable conector del punto @aA+

"



(t Total decir( 8asta ue su 'olta9e tome tome su 'alor Total de descarga)( es decir(

mínimo 03+

TABLA 2 VARIACION DEL VOLTA,E DEL CONDENSADOR DURANTE SU DESCARGA tseg3 clectura 13 clectura 23 cpromedi o3

0 1 0 2 0 G0 H 0  0 60 I0 J0 K0 1 6(H H(2 2(I 1(J 1(2 0( 0(G 0(2 0 I  I  I 0(J0  I 6 1 6(H H(2 2(I 1(J 1(2 0( 0(G 0(2 0  G  G  0(II 1  H 1 6(H H(2 2(I 1(J 1(2 0(IJ 0( 0(G 0(2 0 6 H 6 H 6  G 6 

100 0(1 J 0(1 6 0(1 I

110 120 0(1 G 0(0K 0(1 1 0(0J 0(1 0(0J 2 

Gra(a V( v! t 12 1 # Vo"t#$%e %e" &o'%e'$%o -V& (V!

%  2   2  % # 1 12 1 1 Tiempo-t (!

4 Teri(a* Teri(a*e+te0 e+te0

t

%




'



CORRIENTE DURANTE LA CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR

A4@=/<4=;/9 D,-,;0: DC

F=>;=

FIG.

1 $

156 C0:= C9>=?;9/

C2728F

5rme el circuito de la FE?+ H + 5segrese ue el condensador se 8alla completamente descargado+ descargado+ >o conecte el cable conector+ conector+ C5!?5: Conecte un e$tremo e$tremo del cable conector al punto @aA * obser'e el amperímetro( tomando nota de su lectura cada 10 segundos <5B45 <5B45 EEE3+ >o desconecte el circuito an( 8asta ue el condensador se cargue totalmente( es decir( t Total Total segundos+ TABLA 3 VARIACION DE LA CORRIENTE DEL CONDENSADOR DURANTE SU CARGA

tseg3 0 10 2 0 G 0 H 0 0 60 I0 J0 Eclectura 0(6 0(H 0(2 0(1 0(0 13 1(01 1 6 6 I 0(1 6 0(0H 0(0G Eclectura 0(6 0(1 0(0 23 1 G 0( 0(G K 0(0K 6 0(0 0(0H Ecpromed 1(00 0(6 0(H 0(2 0(1 0(0K 0(0 0(0H 0(0G io3  2 J J J  6  

K0 0(02  0(0G 0(02 I

Gra(a I v! t


#

10 11 12 0 0 0 0(0 0(0 0(0 2 1 1 0(0 0(0 0(0 2 1 1 0(0 0(0 0(0 2 1 1



1.2 1 .# I'te'i%$% %e &oie'te-I (A!

.% . .2  

2  % # 1 12 12 1 1 Tiempo-t (!


!



TABLA 5 VARIACION DE LA CORRIENTE DEL CONDENSADOR DURANTE SU DESCARGA

tseg3

0

Eclectura 13 Eclectura 23

10

0(K1 0(J

0(K2 0(61 Ecpromed 0(K1 0(K io3  

20 G0 H0 0(H H 0(2 0(1J 0(H 6 0(26 0(1I 0(H 0(2 0(1I   

0 60 I0 J0 K0 100 110 1 12 20 0(0 0(0G K -0(06 2 -0(026 0(01K 0(01 0(01 0 0(0 K 0(06 0(0 -0(0GK 0(02J 0(02 0(01 0 0(0 0(062 0(0H - 0(02G 0(01 K  1 0(0G2   0(01 0

GRA'ICA I v! t

 (.1  (.2 (.3 (. I'te'i%$% %e &oie'te-I (." (A! (.% (.' (.# (.! (1

2  % # 1 12 12 1 1

Tiempo-t (! ( !

VOLTA,ES EN CIRCUITO SERIE CON CONDENSADORES

%tili)ando el 'oltímetro digital obser'e como 'arían los 'olta9es en los condensadores * la resistencia Cul crece * cual decreceN TABLA 6

resistencia c1 c2 .uente

2H(2m H(HH ( 10

Condensador 1 C13 L2200 μF Condensador 2 C23 L1000 μF


1



,l capacitor 1 'a aumentando ,l capacitor 2 'a decreciendo !esistencia !esistencia decrece rpidamente


11



CUESTIONARIO 17De+a #$e e! $+ (o+)e+!a)or " e8%i#$e (*o e!t9 (o+!tit$i)o.

,s un dispositi'o dispositi'o pasi'o( pasi'o( utili)ado utili)ado en electricida electricidad d * electrónic electrónica( a( capa) de almacenar almacenar energía energía sustentan sustentando do un campo el&ctrico+ el&ctrico+ ,st .ormado .ormado por un par par de supe super/ r/ci cies es cond conduc ucto tora ras( s( gene genera ralm lmen entte en .or .orma de lmi lmina nas s o placas( separadas por un material diel&ctrico o por el 'acío+ 4as placas( sometidas a una di.erencia de potencial( aduieren una determinada carga el&ctrica( positi'a en una de ellas * negati'a en la otra( siendo nula la 'ariación de carga total+

27De!( 27De!(rib riba a (o*o (o*o e!t9 e!t9 (o+!tr (o+!tr$i) $i)o o $+ (o+)e+ (o+)e+!a) !a)or or ee(t ee(tro ro:ti :ti(o (o " ($9e! !o+ !$! $!o!

4os condensadores electrolíticos de aluminio se constru*en a partir de dos tiras de aluminio( una de las cuales est cubierta de una capa aislante de ó$ido( * un papel empapado en electrolito entre ellas+ 4a tira aislada por el ó$ido es el nodo( mientras el líuido electrolito * la segunda tira actan como como cto ctodo do++ ,sta ,sta pila pila se enr enrolla olla sobr sobre e sí mism misma( a( a9us a9usta tada da con con dos dos conectores pin * se enca9a en un cilindro de aluminio+ ;on mu* usados en los circuitos ue deben conducir corriente alterna pero no corriente continua+ 4os 4os cond conden ensa sado dorres elec electr trol olít ític icos os pued pueden en tene tenerr muc8 muc8a a capa capaci citan tanci cia( a( permitiendo la construcción de /ltros de mu* ba9a .recuencia+

37;$e %ar9*etro! !e )ebe e!%e(i(ar ($9+)o !e )e!ea (o*%rar $+ (o+)e+!a)or

,l condensado condensadorr es electrolí electrolítico( tico( colocas cualuier cualuier Multímetr Multímetro o analógico analógico o digital digital en un 'alor de medición medición de resistencia resistencia(( al colocar cada punta punta del


12



multímetro en las puntas del capacitor (la agu9a o el 'alor si es digital3 ascendern al 'alor m$imo * luego ir descendiendo paulatinamente 8asta 707( 707( in'ie in'iert rtes es las las punt puntas as * 'ol' 'ol'er er  a ocur ocurrir rir lo mism mismo( o( el cond conden ensa sado dorr .uncionacorrectamente+ si la agu9a o 'alor sube pero no desciende (el condensador est en corto + si la agu9a o el 'alor no suben (seguramente est cortado alguno de los terminales dentro del condensador+

67E+ !$ e8%eri*e+to #$> ?$+(i+ ($*%e e re!i!tor )e 1@ (oo(a)o e+ e (ir($ito )e (ar=a )e (o+)e+!a)or

,n los circuitos electrónicos tiene muc8as aplicaciones( no tan solo limitar el paso de corriente en un circuito( sino ue ademas 8aciendo un arreglo de resistencia podes pro'ocar caidas de tension a 'alores deseados+ unto con otros componentes( como son los l os capacitores .orman /ltros de .recuencias+ .recuencias+ 7Co*o %o)r:a
Para ara ue ue la carg carga a del del cond conden ensa sado dorr sea sea lent lenta a tend tendrí ría a ue ue aume aument ntar ar la resistencia en cambio para ue sea rpida la carga tendría ue disminuir la resistencia+ 7(a 7(a( ($ $e e ter teri( i(a*e a*e+t +te e e vot votaj aje e e+ !$ (o+) (o+)e+ e+!a !a)o )orr )e e+ e i+!ta+te tF5@! " (o*%9reo (o+ e vaor obte+i)o e+ !$ taba 1

,n la tabla 1 e$perimentalmente se obser'a ue el 'olta9e del condensador promedio es de J+0 
Vc =ε (1 − e

)

Donde ε

L10

!L 10Q CL2200 μF !eempla)ando !eempla)ando en la ecuación cLJ+GII 4os 'alores son casi seme9antes


13



7Co 7Co+ + o! o! vao vaore re! ! )e vot votaj aje e e+ e (o+) (o+)e+ e+!a !a)o )orr )e !$ tab taba a 1 )e)$ )e)$&( &(a a $+ $+a a tab taba a i=$a i=$a %a %ara ra o! o! vot votaj aje! e! e+ a re!i re!i!t !te+ e+(i (ia a " =ra#$e a ($rva Vr v!. t ε =Vr + Vc

Donde: R es 'olta9e de la .uente L 10 r es 'olta9e de la resistencia c es 'olta9e del condensador ;e obtiene la siguiente tabla TABLA VOLT VOLTA,E DE D E LA RESITENCIA RESITEN CIA

tse g3 r

10 0 10 20 G0 H0 0 60 I0 J0 K0 0 1 1 0 12 0 1 6(2 G(K6 2(HI 1( 1(0G 0( 0(HG 0(2J 0(1K 0(1 0(0K 0(06 0 K   6  6    G  

GRA'ICA VOLTA,E DE LA RESISTENCIA HVr v!.TIEMPO Ht

12 1 # Vo"t$#e %e eite'&i$-V (V!

%  2  

2

 %

# 1 12 1

Tiempo-t(!

J7Ca J7Ca( ($ $e e e tie* tie*%o %o )e (a (ar= r=a a )e )e (o+) (o+)e+ e+!a !a)o )orr )e !$ (ir( (ir($i $ito to " (o*%9reo (o+ e to*a)o )e !$ e8%eri*e+to


1


− t / RC

Vc =ε (1 − e


)

=e−t / RC

1

ec+ 2

Donde: 4a resistencia !3 es 10Q 4a capacitancia C3 es 2200 μF  lo rempla)amos en en la ecuación 2 t S 120s lo cual lo 8ace un tiempo in/nito para el condensador

1@7KE+ a %r9(ti(a e re!$to i=$a e tie*%o )e (ar=a a tie*%o )e )e!(ar=a KA #$> !e )ebe e!to

;e debe a ue almacena una cierta cantidad de energía en un determinado tiempo lo cual al descargarse empleara el mismo tiempo reuerido 11. Co+ o! )ato! )e a taba 6 (a($e a (ar=a a*a(e+a)a e+ (a)a $+o )e o! (o+)e+!a)ore! K;$> !e %$e)e (o+($ir re!%e(to )e a (ar=a e+ (o+)e+!a)ore! (o+e(ta)o! e+ !erie

4a carga de un condensador se 8alla la capacitancia del condensador entre el 'olta9e del condensador Q=

C V

De la tabla  la capacitancia 1 es 2200 μF * su 'olta9e es H+HH !eempla)ando !eempla)ando en la ecuación anterior la carga es: ; F5J6.6 μC

4a capacitancia 2 es 1000 μF * su 'olta9e es + !eempla)ando !eempla)ando en la ecuación anterior la carga es: ; F11.2 μC


1"



CONCLUCIONES

!econocer si el condensador est en buen estado con a*uda del o8mímetro analógico ;aber el uso del condensador =bser'ar las 'ariaciones de carga * descarga del condensador Comprobar en la practica la teoría de cómo se 8alla el 'olta9e del condensador en su carga * en su descarga =bser'ar las 'ariaciones de la corriente del condensador en en su carga * descarga >otar * comprobar ue el tiempo de carga * descarga son iguales !eali)ar * armar circuitos con los condensadores * resistores

OBSERVACIONES

,l tiempo de carga es menor al tiempo de descarga * esto es debido a la resistencia ue oponen los cables utili)ados ,n la 'ariación de corriente del condensador durante su carga la inte intens nsid idad ad de corr corrie ient nte e es posi positi ti'a 'a mien mientr tras as en la 'ari 'ariac ació ión n de corriente del condensador durante su carga la intensidad de corriente es negati'a+ ,n el 'olta9e del circuito en serie con los dos condensadores el 'olta9e del capacitor uno aumenta( en el capacitor dos disminu*e * en la resistencia decrece rpidamente+ BIBLIOGRA'IA

8ttp:TTespanol+ansUers+*a8oo+comTuestionTinde$N idL200I12261KGJGK55nt>6B 8ttp:TTUUU+e8oUenespanol+comTcomprobar-condensadoreselectroliticos-comoV1GKJ1T 8ttp:TTes+Ui"ipedia+orgTUi"iTCondensadorVelWCGW5Kctrico


1%




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Laboratorio de Elctricdad y Magnetismo 3

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