UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS – ESPE DEPARTAMENTO: CARRERA:
CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 1.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 26/10/16
MECATRONICA
GUÍA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO PERIODO ABRIL – AGO AGO ASIGNATUR CIRCUITOS ELECTRICOS LECTIVO 2017 NIVEL: A: : PRÁCTICA ING. ALVARO MULLO 1290 DOCENTE: NRC: N°: LABORATORIO DONDE SE DESARROLLARÁ LABORATORIO LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS LA PRÁCTICA: TEMA DE LA PRÁCTICA: RESONANCIA SERIE Otañez Jhonatan INTEGRANTE Pujos Roberto S Torres Luis INTRODUCCIÓN:
IV 5
La resonancia La resonancia de un circuito un circuito RLC serie, ocurre cuando las reactancias inductiva reactancias inductiva y capacitiva son iguales en magnitud, pero se cancelan entre ellas porque están desfasadas están desfasadas 180 grados. Esta reducción al mínimo que se produce en el valor de la impedancia, la impedancia, es es útil en aplicaciones de sintonización. La nitidez La nitidez del mínimo de impedancia, depende del valor de R y se caracteriza mediante el valor "Q" del circuito.
En un circuito RLC Serie AC se presenta la RESONANCIA RESONANCIA cuando al variar la frecuencia del agente forzador f orzador (generador de onda), la reactancia capacitiva se hace igual a la inductiva, el valor que toma la frecuencia del voltaje instantáneo aplicado se llama frecuencia de resonancia ω0. Para determinar ω0, XL = XC de la cual se obtiene: ω0 = √ Esta frecuencia corresponde también a la frecuencia natural de oscilación de un circuito LC. Las propiedades derivadas de este hecho son: • La impedancia del circuito |Z| tiene su valor mínimo. • La corriente que circula en el circuito tiene su valor máximo. • El voltaje a través del condensador C es igual al voltaje a través del inductor L. • El voltaje a través de la resistencia R es igual al voltaje aplicado. • El ángulo de desfase entre la corriente que circula por el circuito y voltaje aplicado es de cero grados. • La transferencia de potencia de la fuente al circuito es máxima y hay una disipación máxima de potencia en la resistenci a
R. OBJETIVOS:
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Medir los parámetros característicos de un circuito resonante en serie. Construir la curva de resonancia de un circuito resonante serie. EQUIPOS Y MATERIALES: Fuente Osciloscopio Protoboard
R= 330Ω, L=10m y C=0,1µF
Cables de conexión INSTRUCCIONES:
ACTIVIDADES POR DESARROLLAR: A. TRABAJO PREPARATORIO a) Realice los cálculos correspondientes a las frecuencias de media potencia, la frecuencia resonante (en Hz), B y Q con los datos del circuito.
= =
1 √
1 = 31622.77 (1010−)(0.110− ) =
= 31622.77(1010− ) = = . 330 = =
31622.77 = 33009.15 0.95 = .
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B. DETERMINACIÓN DE LA FRECUENCIA DE RESONANCIA. 1. Implemente el circuito de la figura 1.
2. Utilice el módulo KL-21001, cambie el selector de rango del generador de funciones a la posición de 10 KHz, el selector de función a la posición seno. Ajuste la amplitud hasta obtener una salida de 5V indicado por el voltímetro de AC y anote la lectura como Vin. Vin=5.03 V 3. Conecte Vin al circuito. Mida la tensión en R mientras gira la perilla de mando de frecuencia y anote el valor de la tensión máxima. VRmax= 3.63 V 4. Coloque el osciloscopio en el generador de funciones y mida la frecuencia. Este valor será la frecuencia de resonancia fr. fr= 11.46 KHz 5. Conecte el voltímetro de AC a los terminales A y B de la figura 1. Mida la tensión entre L y C mientras gira la perilla de mando de frecuencia y anote su valor mínimo de tensión. VABmin= 0.77 V Esto implica que VL y VC son iguales en tensión (magnitud) pero opuestos en signo. Idealmente se debe obtener un VABmin=0, pero por efecto de carga se obtendrá un valor mínimo. A. DETERMINACIÓN DE FRECUENCIAS DE MEDIA POTENCIA
1. Una vez en resonancia (considerando el valor VRmáx), calcule VRmax * para determinar la tensión V a las √ frecuencias de media potencia (-3dB).
VRmax x =V’=2.6VAC. √
2. Gire la perilla de mando de frecuencia hacia la izquierda hasta obtener el V’ de media potencia (VRmax x =), √ mida y anote la frecuencia inferior de media potencia. f1=2.47 KHz 3.
Gire suavemente la perilla de mando hacia la derecha hasta obtener el V’ de media potencia (VR max x
mida y anote la frecuencia superior de media potencia. f2= 9.2 KHz B. TRAZO DE LA CURVA DE RESONANCIA.
=), √
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1. Complete la Tabla 1 midiendo la tensión en R para los valores de frecuencias mostrados. Tabla 1. f (KHz) VR (VAC)
0.5
1
2
3
0.57
1.13
2.18
4
3.04 3.53
5
6
7
8
3.63
3.46
3.18
2.91
9
10
2.65 2.42
2. Trace la curva con los datos obtenidos.
Curva de Resonancia 4 3.53
3.63 3.46
3.5
3.18 3.04
2.91
2.8
3
2.65 2.42
2.5
ER13 VAC
2
1.5
1.13
1 0.57 0.5
0 0.5
1
2
3
4
5
6
7
f (KHz)
RESULTADOS OBTENIDOS: 1. ¿El circuito resonante serie está operando a la frecuencia de resonancia calculada? SI x NO 2. ¿En Resonancia es VC y VL es mayor que el VRmáx obtenido? x SI
NO
8
9
10
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V
3. Usando la ecuación Q = Vin , calcule y anote el Q del circuito resonante serie.
=
3.63 = 0.72 5.03
4. Usando la ecuación X = 2πfL y la frecuencia de resonancia medida, calcule y anote la impedancia de L.
= 2(11.46)(1010− ) = 720
Usando la ecuación X C = C y la frecuencia de resonancia, calcule y anote la impedancia de C.
5.
=
1 = 138.88 ≈ 140 2(11.46)(0.110 − )
6. ¿Son iguales los valores obtenidos anteriormente? SI x NO r
7. Usando la ecuaciónBW = , calcule y anote el ancho de banda del circuito.
=
11460 = 15916 / 0.72
8. ¿Concuerdan los valores medidos de fo, f1, f2, B y Q obtenidos en la práctica con los calculados? SI x NO ¿Por qué? Porque en la parte teórica no se toman en cuenta las frecuencias que provienen de la intemperie como el ruido, el viento, etc. CONCLUSIONES:
El voltaje de salida en relación al voltaje de entrada depende de la cantidad de frecuencia suministrada, existe un nivel de frecuencia especifico donde el voltaje de salida es máximo y se la determina como la frecuencia de resonancia ya que en ese valor de obtiene en máximo voltaje de salida. La frecuencia de resonancia es cuando los valores de Xc y Xl son iguales, por consecuencia estos se cancelan y la impedancia es igual al valor de la resistencia. La reactancia del capacitor es inversamente proporcional a la frecuencia, por consiguiente si aumentamos la frecuencia la reactancia del capacitor disminuirá. La reactancia del inductor depende proporcionalmente de los valores de frecuencia, por tanto podemos afirmar que si aumentamos la frecuencia la reactancia del inductor aumentara.
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RECOMENDACIONES: Es recomendable tomar valores de salida con varios niveles de resonancia para poder establecer el voltaje de salida máximo y la frecuencia de resonancia. Es necesario entender que un circuito no solo depende de los valores de voltaje que se le suministre sino también a la frecuencia que se le entregue al circuito. Comparar los valores calculados con los valores obtenidos, para una mayor compresión sobre el tema. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y DE LA WEB: ANÁLISIS BÁSICO DE CIRCUITOS EN INGENIERÍA, IRWIN DAVID, quinta edición, 2008, PEARSONPRENTICE HALL. FUNDAMENTOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS, CHARLES ALEXANDER- SADIKU MATTHEW, tercera edición, 2006, McGRAW-HILL.
FIRMAS F:
F:
………………………………… ……
Nombre: Ing. Álvaro Mullo Q DOCENTE
………………………………………… F: ……………………………………
Nombre: Ing. Mario Jiménez L COORDINADOR DE ÁREA DE CONOCIMIENTO
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Nombre: Ing. Fabricio Pérez JEFE DE LABORATORIO
