LABORATORIO Nº 13
VOLTAJE Y CORRIENTE EN C-A, PARTE I
INTRODUCCIÓN:
En este laboratorio nos enfocamos en el estudio de la onda senoidal de corriente alterna, además de entender los conceptos de frecuencia, ciclo y periodo. En adición a esto, veremos la potencia instantánea y media, y aprenderemos lo que son los valores efectivos de corriente y voltaje de la c-a.
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 comúnmente utilizada es la de una oscilación sinusoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.
Cuando se habla de voltaje alterno, se podría decir que se trata de un voltaje en cd que cambia en una forma continua su valor y su polaridad. Por lo tanto, se puede obtener una onda cuadrada, triangular y, en efecto, de cualquier otra forma que se desee para el voltaje. Sin embargo, la teoría y la práctica han demostrado que sólo hay una clase de forma de onda que es la apropiada para hacer funcionar maquinaria eléctrica. Se trata de una onda senoidal.
El número de veces que se produce un cambio completo de polaridad es un ciclo. Y el número de ciclos por segundo se conoce como frecuencia de línea.
CONCLUSIÓN:
En este laboratorio aplicamos la teoría de ondas senoidales, y trazamos dichas ondas en un gráfico basándonos en un generador de corriente alterna cuyo valor pico del voltaje de salida es de 100 voltios. Los puntos del voltaje fueron marcados a intervalos de 15 grados. Para completar la onda pasamos una línea continua que pasaba por los puntos de voltaje graficados.
Esta gráfica nos ayudaría para leer diferentes voltajes conociendo el ángulo. En la siguiente parte del laboratorio se nos dio una lista de ángulos, los cuales debíamos ubicar en la gráfica, para luego determinar cuál voltaje le correspondía al ángulo especificado.
Para la tercera parte, agregamos una resistencia al generador que vimos en la primera parte, esto provocaría un flujo de corriente. La resistencia tendría un valor de 2 ohmios y utilizamos la fórmula de la ley de ohm para calcular el valor de la corriente instantánea cada 30 grados. Luego tomamos los valores calculados y los ubicamos en la gráfica.
La última parte consistía en calcular la potencia instantánea suministrada a una resistencia de 2 ohmios cada 30 grados. Después, igual que en la sección anterior, marcamos los resultados obtenidos en la gráfica. Trazamos una nueva curva con los puntos que representaban las potencias.
RECOMENDACIONES:
1. Dominar la teoría con el fin de poder reconocer si los resultados que se van obteniendo son razonables.
2. Verificar los resultados, ya que luego serán usados como referencia para la parte experimental.
BIBLIOGRAFÍA:
Manual de Laboratorio Apuntes de la sesión de clase Textos: o
Circuitos Eléctricos. Edminister, Joseph. 3ra Edición. McGraw-Hill
LABORATORIO Nº 14
VOLTAJE Y CORRIENTE EN C-A, PARTE II
INTRODUCCIÓN:
En este laboratorio pondremos en práctica el conocimiento adquirido en el laboratorio anterior, donde aprendimos acerca de la corriente alterna. En esta ocasión trabajaremos con un concepto un poco más específico, el valor efectivo. Antes de introducirnos en el procedimiento de este experimento, veamos una definición de lo que es el valor eficaz, que es solo otra manera de referirse al valor efectivo.
En electricidad y electrónica, en corriente alterna, al valor cuadrático medio, de una corriente variable se denomina valor eficaz y se define como el valor de una corriente rigurosamente constante (corriente continua) que al circular por una determinada resistencia óhmica pura produce los mismos efectos caloríficos (igual potencia disipada) que dicha corriente variable (corriente alterna). De esa forma una corriente eficaz es capaz de producir el mismo trabajo que su valor en corriente directa. El valor eficaz es independiente de la frecuencia o periodo de la señal.
Además del valor efectivo, aprenderemos a usar los voltímetros y amperímetros en corriente alterna, ya que hasta ahora solo habíamos trabajado con instrumentos de corriente continua. Verificaremos la ley de ohm en c-a y calcularemos la potencia.
CONCLUSIÓN:
En la primera sección del experimento, conectamos un circuito utilizando la fuente de energía, el interruptor de sincronización, medición de c-a y medición de c-d. En esta ocasión estaban presentes unas lámparas que nos servirían de referencia para controlar el voltaje. Puesto que las lámparas tienen la misma brillantez, las dos disipan la misma potencia y como resultado, el voltaje de c-d medido en una lámpara debe ser igual al valor efectivo del voltaje de c-a de la otra lámpara.
Luego conectamos el voltímetro de 250V c-a a la fuente de voltaje fijo de c-a de la fuente de alimentación. Hicimos variar el voltaje de c-d hasta obtener la misma brillantez en las dos lámparas. Después de repetir el procedimiento 3 veces, pudimos determinar que los valores de c-a y c-d coincidían.
Para la siguiente parte, utilizamos el módulo de resistencia para conectar el circuito que se nos mostraba. Este circuito estaba conectado a la toma de energía variable en c-a de la fuente de alimentación. Conectamos todas las resistencias para obtener una carga máxima de aproximadamente 57 ohmios. Pusimos la fuente en 120V c-d y medimos los voltajes y corrientes. Como resultado obtuvimos que tanto el voltaje como la corriente resultaron tener un valor de cero.
RECOMENDACIONES:
1. Tener cuidado de no invertir las polaridades indicadas en el medidor.
2. Cerciorarse que al momento de hacer las conexiones el interruptor de la fuente de energía está en la posición off y que la perilla de control del voltaje está en cero.
3. Siempre verificar que los instrumentos que se vayan a utilizar estén en buen estado para evitar accidentes o lecturas incorrectas.
BIBLIOGRAFÍA:
Manual de Laboratorio Apuntes de la sesión de clase Textos: o
Circuitos Eléctricos. Edminister, Joseph. 3ra Edición. McGraw-Hill
LABORATORIO Nº 15
EL VATÍMETRO
INTRODUCCIÓN:
Como ya sabemos en circuitos de corriente directa, la potencia en watts proporcionada a una carga resistiva es igual al producto del voltaje por la corriente. Sin embargo en los circuitos de corriente alterna, a veces no se puede usar esta fórmula para establecer la potencia en watts. Por esta razón, en este tipo de circuito es esencial el uso de vatímetros. Cabe mencionar que la potencia que se mide con estos aparatos es la potencia real, que es la que está dada en unidades de watts.
En este laboratorio nos enfocaremos en aprender cómo usar el vatímetro, y a través de una serie de experimentos mostraremos lo que significa la potencia real y la potencia aparente, y como se pueden determinar estas potencias. Recordemos que la potencia aparente representa la Potencia total desarrollada en un circuito con impedancia Z. Esta potencia es la suma vectorial de la potencia real y la potencia reactiva.
Para complementar el conocimiento acerca de los vatímetros, podemos decir que un vatímetro es un instrumento electrodinámico para medir la potencia eléctrica o la tasa de suministro de energía eléctrica de un circuito eléctrico dado. El
dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de potencial».
CONCLUSIÓN:
Para este experimento utilizamos los módulos de resistencia, el vatímetro, y la fuente de alimentación. Para el primer paso ajustamos la resistencia a 57 ohmios, es decir con todos los interruptores cerrados y todas las secciones en paralelo. Ajustamos la fuente a 120V c-d, y anotamos la corriente de carga. Y en el vatímetro leímos la potencia resultante. Esta potencia la comparamos con una potencia calculada, la cual resulto ser menor a la medida.
Para la siguiente parte, conectamos el mismo circuito, solo que esta vez las terminales de entrada y salida del vatímetro se han intercambiado. Al ajustar la resistencia a 57 ohmios y el voltaje en la fuente a 120V pudimos observar que la aguja del vatímetro se desvió hacia la izquierda, lo que nos hizo imposible hacer una medición.
Luego volvimos a intercambiar los terminales del vatímetro y tomamos medidas de la corriente, variando el voltaje en intervalos de 40V hasta llegar a 120V. Anotamos también los valores de potencia obtenidos, para luego compararlo con los calculados. Por lo general los valores medidos y calculados para la potencia concordaban.
Para la última parte utilizamos un módulo de capacitancia, en lugar de un módulo de resistencias, como habíamos estado haciendo en las secciones anteriores.
Repetimos los pasos de esas secciones y obtuvimos resultados que nos llevarían a una conclusión similar a la anterior.
RECOMENDACIONES:
1. Procurar tener los cálculos de la parte teórica a la mano para ir detectar posibles errores en las mediciones experimentales.
2. Cerciorarse que al momento de hacer las conexiones el interruptor de la fuente de energía está en la posición off y que la perilla de control del voltaje está en cero.
3. Siempre verificar que los instrumentos que se vayan a utilizar estén en buen estado para evitar accidentes o lecturas incorrectas.
4. Dominar la teoría con el fin de poder reconocer si los resultados que se van obteniendo son razonables.
BIBLIOGRAFÍA:
Manual de Laboratorio Apuntes de la sesión de clase Textos:
o
Circuitos Eléctricos. Edminister, Joseph. 3ra Edición. McGraw-Hill
LABORATORIO Nº 20
VECTORES Y FASORES, CIRCUITOS EN SERIE
INTRODUCCIÓN:
En experimentos anteriores para explicar el concepto de fase se utilizaron dibujos de ondas senoidales. Sin embargo, si se trata de un circuito que contiene tres o cuatro ondas senoidales de diferentes fases, tales diagramas se convierten en marañas de líneas y resultan demasiado confusas para ser útiles. La cantidad de voltaje corriente, potencia, resistencia, reactancia y muchos otros valores numéricos se puede representar mediante un simple símbolo grafico llamado vector.
Para representar debidamente cantidades tales como el voltaje y la corriente, el vector debe indicar tanto la magnitud como también debe incluir una punta de flecha que indique el sentido de dicha cantidad, o sea la fase.
Hasta ahora solo se había trabajado con circuitos simples de c-a que contienen una sola resistencia, capacitancia o inductancia. Si en un circuito en serie se tienen dos o más elementos de este tipo, c la caída total del voltaje desfasado en
estos circuitos no es un simple problema de adición. Es necesario tomar en cuenta los ángulos de fase correspondientes, y puesto que el fasor es el medio ideal para resolver este tipo de problemas, al usarlo se ahorra mucho tiempo.
CONCLUSIÓN:
En la primer parte del experimento se nos pidió completar un circuito RL en serie para luego anotar la nueva longitud del nuevo fasor que se trazó. Después de esto se procedió a conectar dicho circuito y determinar las tres cantidades de voltajes que nos pedían. Pudimos determinar que el E s era igual a la suma del E r más el EL.
Luego se nos proporcionó una serie de circuitos, con los cuales debíamos dibujar el diagrama fasorial y medir la longitud de la suma fasorial resultante. El siguiente paso sería conectar los circuitos y anotar las caídas de voltaje correspondientes. Por ultimo debíamos comparar las magnitudes de los fasores con las magnitudes medidas.
RECOMENDACIONES:
1. Verificar los resultados, ya que luego serán usados como referencia para la parte experimental.
2. Revisar que los cables de conexión estén en buen estado antes de utilizarlos, ya que esto puede ocasionar una lectura incorrecta de los resultados. 3. Cerciorarse que al momento de hacer las conexiones el interruptor de la fuente de energía está en la posición off y que la perilla de control del voltaje está en cero.
BIBLIOGRAFÍA:
Manual de Laboratorio Apuntes de la sesión de clase Textos: o
Circuitos Eléctricos. Edminister, Joseph. 3ra Edición. McGraw-Hill
