SESION SESI ON N° 02:
I.
VALORES CARACT CAR ACTERIS ERISTIC TICOS OS DE LAS ONDAS OND AS SENOIDALES
OBJETIVO: Analizar y determinar en forma experimental los valores medios y ecaces en un circuito de C.A. resistivo, con recticador de media onda y con recticador de onda completa. Conocer los instrumentos que miden estos valores (valor medio y valor ecaz). Vericar Vericar el valor de la frecuencia (60z.).
II. II.
MATE MATERI RIAL ALES ES Y/O Y/O EQU EQUIP IPOS OS A UTI UTILI LIZA ZAR R 0! "sciloscopio. 0! Variac monof#sico. 0! Volt$metro. 0! %ult$metro. %ult$metro. Conductores para conexiones.
III III.
PROC PROCED EDIM IMIE IEN NTO DE LA PRA PRACTIC CTICA A
a) Armar e !"r!#"$% &e a '(#ra a&)#*$a.
&) Ca"+rar e %,!"%,!%-"% -ara ,er #,a&% !%m% %$me$r%. Y #e(% ar"a*&% a $e*,"* &e ,a"&a &e Var"a! m%*%1,"!% -ara &"1ere*$e, ma(*"$#&e, &e $e*,"*3 e*$re 0 4 220 %$"%,.
c) Var"a*&% a $e*,"* &e Var"a! m%*%1,"!%3 me&"r a $e*,"* e* e %$me$r% 4 e* e %,!"%,!%-"% -ara #* )#e(% &e 20 a%re,.
6V-/927
VMEDIO Vm6V 7
0
!.!+
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0
*0
+*.+*
+.-
60
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+.+6
6./
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V6V7
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VE8ICAZ VE86V7
0.+ 0.+ 0.+ 0. 0. 0. 0.+ 0.+ 0.!
Per"%& % T6,e(7 0.0!60 0.0!66 0.0!66 * 0.0!66 0.0!66 0.0!60 0.0!60 0.0!6 / 0.0!66 ! 0.0!66 !
8re!#e *!"a 16;7 /.** 60.0/ /./6 60.0/ 60.! /.*/.*60.+6 60.!/ 60.!/
IV.
CUESTIONARIO. <. =Q#> e, e a%r e'!a; &e #*a %*&a 4 !%m% ,e &e$erm"*a? 1e llama valor ecaz de una corriente alterna, al valor que tendr# una corriente continua que produ2era la misma potencia que dic3a corriente alterna, al aplicarla so&re una misma resistencia. 4s decir, se conoce el valor m#ximo de una corriente alterna. 1e aplica esta so&re una cierta resistencia y se mide la potencia producida so&re ella. A continuaci5n, se &usca un valor de corriente continua que produzca la misma potencia so&re esa misma resistencia. A este ltimo valor, se llama Valor Efcaz 7ara determinar su valor partiremos de la denici5n de valor ecaz8 Vef .=
√
1
T
∫ [ f (t )] dt Vef .= T 2
0
√
Vmax Vef .= 2 π
√
Vmax Vef .= 2 π
√
2 2 π
∫ Sen ( wt ) dt 2
0
2 2 π
∫ Sen ( wt ) dt 2
0
1
2 π
∫ [ Vmax∗Sen ( wt )] dt 2 π 2
0
dentidad Sen ( wt ) = 2
tri9onom:trica8
−cos ( 2 wt )
1
2
Ec . ( 1.1)
1
;esolviendo la inte9ral8
1 2
[
1
t − Sen ( 2 t ) 2
][ 1 2
1
2
[∫
2 π
1
]
−cos ( 2 t ) dt
0
]
− ( 0 ) = π
2 π
2
7ara aca&ar, sustituyo el valor pi (<) en la ecuaci5n del valor ecaz8
√
2
Vmax Vmax =Vrms Ec . ( 1.2 ) Vef .= . π Vef . = 2 π √ 2
4l valor ecaz llamada tam&i:n valor efectivo o valor ;%1 (;oot %ean 1quare) se determina usando la ecuaci5n (!.+)
2. =Q#> e, e a%r me&"% &e #*a %*&a 4 !%m% ,e &e$erm"*a? 1e llama valor medio de una tensi5n o corriente alterna a la media aritmética de todos los valores instant#neos de tensi5n o corriente medidos en un cierto intervalo de tiempo. =am&i:n es el #rea &a2o la curva dividido entre la distancia entre la curva a lo lar9o del e2e 3orizontal. =am&i:n se llama valor dc. 4n una corriente alterna senoidal, el valor medio durante un periodo es nulo8 en efecto, los valores positivos se compensan con los ne9ativos. 4n cam&io si tomamos medio periodo el valor medio seria8
7artiendo de la denici5n8
Vmed =
1
T
∫ f ( t ) dt
T
0
Vmed =
= > < ? f(t)> Vmax.1en(@t)
1
π
Vmed =
∫ Vmax . Sen ( wt ) dt 0
Vmax
Vmed =
Vmed =
π
π
π
∫ Sen ( wt ) dt 0
Vmax [−cos ( wt ) dt ] π
Vmax 2. Vmax . −[ (−1 )− (1 ) ] Vmed = Ec . ( 2.1 ) π π
4l valor medio (Vmed) o valor dc. ecuaci5n (+.+)
1e determina usando la
@. =Q#> e, e a%r -"!% &e #*a %*&a ar"a+e? 4s el valor m#ximo que 3ay en una onda varia&le, es el valor instant#neo (v ) evaluado con un valor de <+ (/0B) y en <+ (+-0B), este valor puede ser positivo o negativo (cresta o valle) y es mayor que el valor ecaz y promedio . si tomamos el valor que va desde el m#ximo al m$nimo o de una cresta a un valle es el valor pico pico (Vpp).
. =Q#> e, e -er"%&% &e #*a %*&a ar"a+e 4 !%m% ,e &e$erm"*a? 4s el m$nimo intervalo de tiempo que demora cada valor de la sinusoide en formar una onda peri5dica o un ciclo completo, ya sea entre pico y pico o entre valle y valle se conoce como “Periodo”. 4l periodo se expresa en se9undos (s) y se representa con la letra (=). 1u valor se determina de la si9uiente ecuaci5n8 7eriodo (=)
T =
2 π
1
; ω =2 πf ;T = Ec . ( 4.1) ω f
. E-"#e a, &"1ere*!"a, e*$re e a%r me&"% 4 e a%r e'!a;. 'os instrumentos de valor medio ser$an muc3o m#s populares si no fuera por el 3ec3o de que pequeDas desviaciones de una
sinusoide, puede ocasionar errores importantes. 4stos son causados por la distorsi5n resultado de la naturaleza de la t:cnica. e all$ la diferencia con el valor ecaz. 'o que realmente se mide es el valor medio recticado dela seDal de CA y lue9o se muestra el valor so&re una escala cali&rada en el equivalente ;%1. 4l punto crucial es que la cali&raci5n est# &asada en la relaci5n matem#tica precisa entre el valor medio y el valor ;%1 de una onda sinusoidal sin distorsi5n. =am&i:n existe una diferencia num:rica de8 que el Valor efcaz es el 70.71% del valor máx . E el valor medio es el !.% del valor máx .
. =Q#> !a,e &e "*,$r#me*$%, m"&e* e a%r e'!a; 4 !#ae, m"&e* e a%r me&"%? 4l m#s adecuado para medir valores efcaces es el m"lt#metro $digital o analgico& ya que tiene escalas y par#metros a esco9er entre las m#s usadas esta los par#metros para volta2e y corriente, aunque se puede usar un volt#metro o " amper#metro $digital o analgico& . Aunque para am&os casos se de&e tener cuidado de poner en opcin '.(. E para medir los valores medios se usan los mismos instrumentos mencionados anteriormente pero con el cuidado de poner en opcin ).'. de a3$ viene el nom&re de valor dc.
F. =Q#> e, #*a 1#e*$e re!$"'!a&%ra? 4s una fuente compuesto de un transformador y un puente de diodos de potencia. ay fuentes de recticaci5n de media onda y de onda completa. 1iendo el m#s comercia&le el de onda completa de ++V o +0V.
G. =A #> ,e &e*%m"*a &"%&%, &e -%$e*!"a 4 !# e, ,# #,%? 1e llama diodo de potencia , al diodo semiconductor que se utiliza en circuitos donde se requieren grandes corrientes , altas temperat"ras y tensiones inversas muy s"periores a las de diodos convencionales. 'a principal funci5n del diodo es la de 3acer la recticaci5n en *"entes de alimentacin de potencia siendo este el "so que se le da. 'os diodos de potencia se caracterizan porque en estado de conducci5n, de&en ser capaces de soportar una alta intensidad con una pequeDa ca$da de tensi5n. 4n sentido inverso, de&en ser capaces de soportar una fuerte tensi5n ne9ativa de #nodo con una pequeDa intensidad de fu9as.
H. =C#e, ,%* a, 1#*!"%*e, -r"*!"-ae, &e #* %,!"%,!%-"%? 4l osciloscopio es un instrumento de visualizaci5n 9raca que permite representar seDales el:ctricas varia&les en el tiempo e interpretar 9r#camente, 3aciendo posi&le que lo9remos medidas en escala de tiempo pequeDas y as$ o&tener los valores nota&les de una onda ya sea de volta2e u de otra.
Sm+%%
De'*"!"* AC (Corriente Alterna). FC (Corriente continua). =ierra. Fo&le Aislamiento 7eli9ro. Antes de la puesta en marc3a lea el manual Feciencia en la car9a de la &ater$a. 'as medidas efectuadas &a2o este si9no no se de&er#n de tener en cuenta, ya que el medidor, puede estar falseando las medidas. GAtenci5nH Alta tensi5n, peli9ro de descar9a el:ctrica Iusi&le Conformidad se9n los est#ndares de la uni5n europea
A. E*!e*&"&% / A-a(a&%
7resionar este &ot5n durante + o se9undos para encender el equipo. 7ara apa9ar el equipo de&e de volver a presionar este &ot5n durante ! o + se9undos, 3asta que la pantalla se apa9ue.
B. 8#*!"%*e, Pr"*!"-ae,
<. B%$* D"","*: J 1i pulsa una vez puede a2ustar la posici5n tanto vertical como 3orizontal del Canal A, pulsando los &otones centrales. J 1i pulsa otra vez este &ot5n podr# a2ustar el tiempo por divisi5n del Canal A, pulsando los &otones centrales. 2. A)#,$e &e N"e &e Tr"((er (evento que se e2ecuta cuando se cumple una condici5n esta&lecida al realizar una operaci5n de inserci5n de al9n tipo de seDal). 1elecciona el modo de disparo simple, adem#s de la con9uraci5n de este (A trav:s de =mode) @. A)#,$e &e a, 1#*!"%*e, &e %,!"%,!%-"%. (7odr# a2ustar las funciones 9enerales del osciloscopio, as$ como la con9uraci5n del sistema).
C. Term"*ae, &e e*$ra&a
<. Ca*a A K Canal de entrada es cual se podr# usar siempre para realizar todas las medidas simples de un mult$metro.
2. Ca*a B K 1e9undo canal de entrada, para realizar mediciones 2unto al Canal A. @. Ca*a C K 7odr# usarse este canal como masa para mediciones de &a2a frecuencia y para ACV, FCV, "3mios y medidas de continuidad. . Tr"((er E$er*% K 4l 4L=. =;M. 4s un a entrada para seDales externas de =ri99er
D. Te!a, &e C%ma*&% I*1%rma!"*
/
I#m"*a!"*
/
C%*$r%
/
<. Te!a, &e C%ma*&%,: 7odr#s ir seleccionando los diferentes mens pulsando desde I! 3asta I, se9n sea la pantalla, estas teclas tienen diferentes funciones. 2. Te!a, &e *ae(a!"* y a2uste para los diferentes mens. (Notones Centrales) @. Te!a &e I#m"*a!"*8 7ulsando una vez se ilumina la pantalla, para desactivarla de&e de volver a pulsar esta misma tecla. . Te!a &e I*1%rma!"*: Con esta tecla podr#s o&tener informaci5n del fa&ricante.
E. Me* -r"*!"-a 4 8#*!"%*e, &e a -a*$aa
Me* -r"*!"-a 6me* -%r &e1e!$%73 -ara !%*'(#ra!"* &e a, %-!"%*e, -r"*!"-ae,
Me* -ara e a)#,$e &e $"em-% -%r &"","* &e Ca*a A3 -#,a*&% B%$%*e, Ce*$rae, 6Arr"+a A+a)%7 Se ,ee!!"%*a e m%&% a#$%m$"!%3 -#,a*&% a $e!a &e a &ere!Ka &e %, +%$%*e, !e*$rae,.
Me* &e Tr"((er3 -ara a !%*'(#ra!"* &e e,$e
8. P%,"!"%*am"e*$% &e a 1%rma &e %*&a e* a -a*$aa
!. 7resionando mueves la forma de onda resultante 3acia arri&a. +. 7resionando mueves la forma de onda resultante 3acia a&a2o. . 7resionando mueves la forma de onda resultante 3acia la derec3a. . 7resionando mueves la forma de onda resultante 3acia la izquierda
. A)#,$e, &e $"em-% / V%$a)e -%r &"","*
!. OFivO K 7resionando FV, llamas al men por defecto para la con9uraci5n de la escala de tiempos y volta2e. +. OI+O K 7resionando esta tecla, seleccionas el canal N, para la con9uraci5n de voltios por divisi5n. 7ara esta&lecerlo de manera autom#tica, de&es de seleccionar8 . OIO K 7resionando esta tecla seleccionas el cam&io de la escala de tiempo, para la con9uraci5n de voltios por divisi5n. 7ara esta&lecerlo de manera autom#tica, de&es de seleccionar8 . OIO K 7resionando esta tecla sales del men de con9uraci5n
. A)#,$e &e a e,!aa &e %$"%, -%r &"","* 6A/&"7 6B/&"7
!. 7resionando esta tecla incrementas los voltios por divisi5n (Adiv) (Ndiv) +. 7resionando esta tecla decrementas los voltios por divisi5n (Adiv) (Ndiv) . 7resionando la tecla de la izquierda realizas la escala de tiempo de manera manual, si presionas la tecla de la derec3a realizas la operaci5n de puesta autom#tica, de &squeda de la seDal, en la escala de voltios por divisi5n.
I. A)#,$e &e a e,!aa &e $"em-% -%r &"","* 6/&"7
!. 7resionando esta tecla incrementas el tiempo por divisi5n (div) +. 7resionando esta tecla se decrementa el tiempo por divisi5n (div) . 7resionando la tecla de la izquierda realizas la escala de tiempo de manera manual, si presionas la tecla de la derec3a realizas la operaci5n de puesta autom#tica, de &squeda de la seDal, en la escala de tiempo por divisi5n
<0. C%m-arar a, e!$#ra, %+$e*"&a, -%r e %,!"%,!%-"% 4 -%r e m#$me$r%3 e*!%*$rar e err%r a+,%#$% 4 e-"!ar a, !a#,a, #e !ree* ,%* m%$"% &e a, &"er(e*!"a, Kaa&a, e*$re e,$a,.
N5 < 2 @ F G H
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4sto se de&e a errores sistem#ticos y aleatorios que se cometen durante la toma de datos del la&oratorio que viene a ser los si9uientes8 o Errores de+ido al instr"mento de medida, entre los cuales son8 error de alineaci5n, error de diseDo y fa&ricaci5n, error por des9aste del instrumento, error por precisi5n y forma de contacto. Errores de+idos al operador, son los si9uientes errores o de mal posicionamiento. o Errores de+ido a los *actores am+ientales, 4l m#s destacado es el error por variaci5n de la temperatura y los que inQuyen m$nimamente son8 3umedad, presi5n atmosf:rica, campos ma9n:ticos polvo y suciedad en 9eneral.
V.
OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES. •
•
•
•
•
VI.
4xisten cuatro valores nota&les en las ondas senoidales8 el valor pico, pico pico, medio y ecaz o ;%1. Al ser una onda senoidal peri5dica, continua y sim:trica, existen relaciones entre sus valores nota&les que pueden ser calculados de forma simple8 V;%1 > 0.-0-! R V7C" V7C" > !.!+ R V7C" V%4F > 0.666 R V7C" V;%1 > !.!! R V%4F 4l osciloscopio nos permite visualizar y analizar 9r#camente seDales el:ctricas (ondas) en tiempo real y asi poder tomar datos de suma importancia para los c#lculos. 'a frecuencia mayor a 0z ya no es perci&ida por el 3om&re, ya que le parece constante. 4sto se 3a compro&ado en la pr#ctica ya 3emos 3allado un valor alrededor de los 60 z. 4l valor ecaz es 0.7071 del valor máximo y el valor medio es VMA 0.! del valor máximo . 4s decir, siempre el VE8 VMED
BIBLIORA8IA. •
•
S"147 A. 4F%T1=4;. UCircuitos 4l:ctricos 4d. %c Mra@ ill +0!0 I. '"74W A. E ". %";A'41 M. UCircuitos 4l:ctricos 4d. Ciencias 1.;.'tda Paginas
visitadas,
• • •
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•
3ttp8@@@.ifent.or9'eccionesCA70*cap0*0.3tm 3ttp8@@@.solecmexico.comelectronica=ensionAlterna.pdf 3ttp8@@@.electronicafacil.nettutoriales7arametroscorriente alterna.p3p 3ttp8es.scri&d.comdoc//!*00F"F"F47"=4TCA 3ttp8equipoautomotriz2avaz.comdatosXtecnicososciloscopioXfu nciones.pdf 3ttp8@@@.tecnicaindustrial.estiadminnumeros!0a0.pdf
