Práctica 7 ELECTRICA ESIQIE

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS DIQI LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESIQIE


DIQI PRACTICAS DEL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA.


PRACTICA N°7 CIRCUITOS RLC DE CORRIENTE ALTERNA



PRACTICA N° 7 CIRCUITOS RLC DE CORRIENTE ALTERNA OBJETIVO GENERAL


Al término de la práctica el alumno ubicara experimentalmente los circuitos eléctricos en serie, paralelo y mixtos, con dispositivos resistivos, inductivos y capacitivos, por lo cual es importante conocer el funcionamiento de los mismos y como se comportan, además medirá sus voltajes, valores de las resistencias e intensidades de corriente, en corriente alterna. Manejar circuitos RLC con corriente alterna, observando las interacciones de los dispositivos, también efectuara las mediciones


correspondientes para obtener los valores experimentales y compararlos con los valores teóricos. MATERIAL EMPLEADO a) 5 resistencias ( 10k Ω, 2,2kΩ, 1kΩ, 680Ω ) b) Una fuente de corriente alterna regulada de 0-127 Volts. (Variac)


c) Multímetro digital que pueda de medir corriente en C.A. d) 10 caimanes e) Un capacitor de 6μF a 350 V de C.A. f) Bobinas


La fuente de C.A. (variac) y el capacitor de proporcionarán en el lab.





DESARROLLO EXPERIMENTAL

EXPERIMENTO 1


1.- Arme el circuito de figura 1 obtenga las mediciones de los parámetros resistivo en serie de corriente directa, anotando los valores obtenidos y realizando su cálculos respectivos.



FIGURA No. 1

V= 25 Volts de CA. R2=1kΩ R3 = 4.7 kohm R4= 10kΩ


RT=R1+R2+R3 I=

V R

VR1=IT R1 VR3=IT R3 Variable

Valor

Valor

%


s IT VR1 VR2 VR3

teórico

experimental

Error


Tabla 1


EXPERIMENTO 2

2.- Arme el circuito RC en paralelo de corriente directa de la figura 2, y note los valores en la tabla 2, realizando sus cálculos respectivos.


Datos: Vfuente= 25 Volts C1= 6 μF R2= 2.2kΩ I=

V fuente R1


XC=

1 1 = Wc 2 πfc

ZT =

Xc R1 Xc+ R 1


I=

V R



FIGURA No, 2

IXC = IT – IR2 Variabl es V

Valor teórico

Valor experimental

% Error


IR1 IC1 Tabla 2


EXPERIMENTO 3 3.- Arme el circuito RL en serie de corriente alterna de la figura 3, anotando sus valores obtenidos en la tabla 3 realizando sus cálculos respectivos.


Datos: E = 25 VCA R1= 680Ω XL= 2πfL = ωL XL= 8 Ω (medir)


ZT= R1 + XL

I=

V R

VR1= I R1


VXL= I XL



FIGURA No. 3

Variable s

Valor teórico

Valor experimental

% Error


IT VR1 VXL Tabla 3


EXPERIMENTO 4


4.- Arme el circuito RLC en paralelo de corriente alterna de la figura 4, anotando los valores obtenidos en la tabla 4, realizando sus cálculos respectivos.



FIGURA 4

Datos:

E= 25V R1 = 680Ω


Xl = 2 πf L = ωL XL =10 Ω (medir) C2= 6μF XC=

1 1 = 2 πf C 1 wC 1


RT =

IT =

1 1 1 1 + + R1 X L X C

VT RT

I R4=

V R1


I XL =

V XL

I XC =

V XC Variables VR1

Valores teóricos

Valores exp.

% Error


VXL VXC IT IR IXL IXC Tabla 4 CONSIDERACIONES TEÓRICAS


Los circuitos de corriente alterna (C.A.) se usan en los sistemas de distribución de energía eléctrica, para alimentar radios, televisiones y otros dispositivos de comunicación, así como una amplia variedad de motores eléctricos. El calificativo alterna significa que la corriente cambia de dirección, alternando periódicamente en una dirección y en otra. Por lo general se trabajan corrientes que varían en forma senoidal. Se sabe que tanto la fem como la corriente producida varían de modo sinusoidal en el tiempo por lo que se establece que existan valores de


frecuencia angular de la fuente de fem de corriente alterna. Se dice que dos cantidades como corriente y diferencia de potencial, están en fase si alcanzan sus valores pico al mismo tiempo. Cuando se utilizan inductores se puede obtener una cantidad llamada reactancia del inductor, la unidad en el sistema internacional de la reactancia es el ohm, la reactancia de un elemento de circuito es una medida de su oposición al flujo de la corriente alterna, la reactancia interviene en un circuito de C.A. como la resistencia en C.D. La reactancia de un elemento proporciona la diferencia de potencial que


se debe aplicar para producir la unidad de corriente a través del circuito a una frecuencia dada.


Fig Nº 5 Gráfica de voltaje y corriente instantáneos

CIRCUITOS RLC EN SERIE Estos circuitos consisten en un resistor, un inductor y un capacitor en serie con una fuente de corriente alterna, el problema es determinar la corriente instantánea y su relación de fase con la diferencia de


potencial suministrada; la corriente instantánea es la misma en todos los puntos del circuito, en el instante descrito se supone que la corriente está aumentando. Cada término de la suma de las diferencias del potencial de cada elemento tiene una fase distinta respecto a la corriente, por lo que se relacionan obteniendo la suma vectorial de los fasores de diferencia de potencial. Una vez obtenida la diferencia de potencial y con la corriente dada obtenemos la impedancia del circuito en serie, la cual es la


resistencia media cuadrática, (calculada mediante un análisis vectorial utilizando el fasor de corriente y los fasores de la diferencia de potencial del resistor, capacitor e inductor) la unidad de la impedancia es el ohm, cabe destacar que la impedancia es una función de la frecuencia. En un circuito eléctrico la energía se suministra por la fuente de fem; almacenada por los elementos capacitivos e inductivos y se disipa en los elementos resistivos, la conservación de la energía requiere que en un tiempo en particular, la velocidad a la que se suministra la


energía por la fuente de la fem debe ser igual a la velocidad a la cual se almacene en los elementos capacitivos e inductivos mas la velocidad a la que se disipa en los elementos resistivos. La energía disipada en el resistor fluctúa con el tiempo, de igual modo que con los elementos capacitivos e inductivos, en la mayoría de los casos de corrientes alternas no merece atención la forma como varia la potencia en cada ciclo el interés principal está en la potencia promedio disipada en cualquier ciclo en particular, la energía promedio almacenada en los elementos inductivos o capacitivos


permanece constante durante cualquier ciclo completo, por lo que la energía se transfiere a los elementos resistivos donde se disipa.


Un ejemplo del uso de elementos RLC es un separador de frecuencias para bocinas o altavoces, los capacitores son para alterna



CIRCUITOS RLC EN PARALELO Son circuitos que tienen dispositivos resistivos, capacitivos e inductivos conectados en paralelo, en estos es conveniente utilizar ω, si se proporciona la frecuencia ordinaria, es conveniente transformarla utilizando: ω=2 π f


En el funcionamiento de los circuitos de C.A. se debe tener en cuenta que para un resistor los voltajes y la corriente siempre están en fase, y los fasores correspondientes en un diagrama de fase tienen la misma dirección. Para un inductor el voltaje esta adelantado de la corriente en 90° (Φ=90°), para un capacitor el voltaje está atrasado en 90° (Φ=-90°). Es importante recordar que en los circuitos de corriente alterna, todos los voltajes y corrientes son funciones sinusoidales del tiempo, en lugar de constantes. Por lo tanto, en circuitos en serie, la corriente


instantánea es la misma en todos los elementos del circuito, mientras que en circuitos en paralelo la diferencia de potencial instantánea es la misma a través de todos los elementos del circuito.



CUESTIONARIO 1.- Completar la tabla 5 para el circuito de la figura 8 que la acompaña, así como también realizar sus cálculos respectivos. Resistenc ias R1

R(KΩ )

I (mA) 30


R2 R3 R4

5 15 2 Tabla 5



2.- Completar la tabla 6 y obtener la tensión de la fuente.



Resistenci as R1 R2 R3 R4

R(KΩ ) 22 3.3

V (volts)

I (mA) P (W) 7.5 2.5 2.5

Tabla 6


OBSERVACIONES ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ____________ CONCLUSIONES ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________


______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ _______________ BIBLIOGRAFIA  

JOHNSON DAVID, Análisis básico de circuitos eléctricos Ed. Prentice Hall, México 1991 Chester L. Dawes, Tratado de electricidad tomo


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