UNIVERSIDAD MAYOR DE SAN ANDRES FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA INDUSTRIAL
UNIV: CAYNA PATTY ROMER G.
MATERIA: ELECROTECNIA INDUSTRIAL
DOCENTE : ING. HARRIAGUE M. HUMBERTO
FECHA : 23/10/12
ELT - 265
Laboratorio No 2
MEDICIÓN DE PAREMETROS R L, XL, XC I.
OBJETIVOS Objetivo General:
II.
Todo elemento resistivo, inductivo o capacitivo tiene una propiedad muy importante, que es la de oponerse al paso o variación de corriente según sea el caso. Con esta experiencia lo que se pretende es determinar estas propiedades mediante la medición de tensiones y corrientes en los diferentes elementos componentes.
FUNDAMENTO TEÓRICO.
La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente ecuación:
Donde, empleando unidades del Sistema internacional, tenemos que:
I = Intensidad en amperios (A) V = Diferencia de potencial en voltios (V) ó (U) R = Resistencia en ohmios (Ω).
Esta ley no se cumple, por ejemplo, cuando la resistencia del conductor varía con la temperatura, y la temperatura del conductor depende de la intensidad de corriente y el tiempo que esté circulando. La ley define una propiedad específica de ciertos materiales por la que se cumple la relación:
Un conductor cumple la Ley de Ohm sólo si su curva V -I es lineal, esto es si R es independiente de V y de I. Se denomina circuito eléctrico a una serie de elementos o componentes eléctricos o electrónicos, tales como resistencias, inductancias, condensadores, fuentes, y/o dispositivos electrónicos semiconductores, conectados eléctricamente entre sí con el propósito de generar, transportar o modificar señales electrónicas o eléctricas.
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Laboratorio No 2
En la figura podemos ver un circuito eléctrico, sencillo pero completo, al tener las partes fundamentales: 1. 2. 3. 4. 5.
Una fuente de energía eléctrica, en este caso la pila o batería. Una aplicación, en este caso una lámpara incandescente. Unos elementos de control o de maniobra, el interruptor. Un instrumento de medida, el Amperímetro, que mide la intensidad de corriente. El cableado y conexiones que completan el circuito.
Un circuito eléctrico tiene que tener estas partes, o ser parte de ellas. Para analizar un circuito deben de conocerse los nombres de los elementos que lo forman. A continuación se indican los nombres más comunes, tomando como ejemplo el circuito mostrado en la figura 1.
Conductor: hilo de resistencia despreciable (idealmente cero) que une eléctricamente dos o más elementos.
Generador o fuente: elemento que produce electricidad. En el circuito de la figura 1 hay tres fuentes, una de intensidad, I, y dos de tensión, E1 y E2.
Nodo: punto de un circuito donde concurren varios conductores distintos. En la figura 1 se pueden ver cuatro nodos: A, B, D y E. Obsérvese que C no se ha tenido en cuenta ya que es el mismo nodo A al no existir entre ellos diferencia de potencial (VA - VC = 0).
Rama: conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos. En la figura 1 se hallan siete ramales: AB por la fuente, AB por R1, AD, AE, BD, BE y DE. Obviamente, por un ramal sólo puede circular una corriente.
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Laboratorio No 2
Reactancia
Se denomina Reactancia a la oposición ofrecida al paso de la corriente alterna por inductores (bobinas) o capacitores (condensadores) y se mide en Ohms. La reactancia capacitiva se representa por
y su valor viene dado por la fórmula:
en la que: = Reactancia capacitiva en ohmios = Capacitancia en faradios = Frecuencia en hercios = Frecuencia angular La reactancia inductiva se representa por
y su valor viene dado por:
en la que: = Reactancia inductiva en ohmios = Inductancia en henrios = Frecuencia en hercios = Frecuencia angular La impedancia es una magnitud que establece la relación (cociente) entre la tensión y la intensidad de corriente. Tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso, ésta, la tensión y la propia impedancia se describen con números complejos o funciones del análisis armónico. Su módulo (a veces impropiamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la reactancia. El concepto de impedancia generaliza la ley de Ohm en el estudio de circuitos en corriente alterna (AC).El término fue acuñado por Oliver Heaviside en 1886. En general, la solución para las corrientes y las tensiones de un circuito formado por resistencias, condensadores e inductancias y sin ningún componente de comportamiento no lineal, son soluciones de ecuaciones diferenciales. Pero, cuando todos los generadores de tensión y de corriente tienen la misma frecuencia constante y sus amplitudes son constantes, las soluciones en estado estacionario (cuando todos los fenómenos transitorios han desaparecido) son sinusoidales y todas las tensiones y corrientes tienen la misma frecuencia que los generadores y amplitud constante. La fase, sin embargo, se verá afectada por la parte compleja (reactancia) de la impedancia.
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El formalismo de las impedancias consiste en unas pocas reglas que permiten calcular circuitos que contienen elementos resistivos, inductivos o capacitivos de manera similar al cálculo de circuitos resistivos en corriente continua. Esas reglas sólo son válidas en los casos siguientes:
Si estamos en régimen permanente con corriente alterna sinusoidal. Es decir, que todos los generadores de tensión y de corriente son sinusoidales y de la misma frecuencia, y que todos los fenómenos transitorios que pueden ocurrir al comienzo de la conexión se han atenuado y desaparecido completamente. Si todos los componentes son lineales. Es decir, componentes o circuitos en los cuales la amplitud (o el valor eficaz) de la corriente es estrictamente proporcional a la tensión aplicada. Se excluyen los componentes no lineales como los diodos. Si el circuito contiene inductancias con núcleo ferromagnético (que no son lineales), los resultados de los cálculos sólo podrán ser aproximados y eso, a condición de respetar la zona de trabajo de las inductancias.
En electricidad y electrónica, un condensador (capacitor en inglés) es un dispositivo que almacena energía eléctrica, es un componente pasivo. Está formado por un par de superficies conductoras en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra), generalmente en forma de tablas, esferas o láminas, separados por un material dieléctrico (siendo este utilizado en un condensador para disminuir el campo eléctrico, ya que actúa como aislante) o por el vacío, que, sometidos a una diferencia de potencial (d.d.p.) adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de las placas y negativa en la otra (siendo nula la carga total almacenada).
III.
PROCEDIMIENTO. Circuito de la figura A 1. Armar el circuito de la figura A, utilizando la bobina de 200 espiras sin núcleo. 2. Alimentar al circuito con una tensión tal que en el circuito circule una corriente menor a 5 A. 3. Registrar valores de tensión y corriente de la tabla Nº1 4. Volver a armar el circuito de la figura con la misma bobina con núcleo. 5. Seguir los pasos 2 y 3. 6. Repetir el procedimiento para las bobinas de 600 y 1 200 espiras. A
V
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Circuito de la figura B 1. Armar el circuito de la figura B, usando el capacitor de 40 microfaradios 2.Alimentar al circuito con una tensión tal que en el circuito circule una corriente menor a 5 A. 3.Registrar los valores de corriente y tensión en la tabla 1 A
V
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IV.
CALCULOS C.C.
DESCRIPCION
S A N I B O B
300 ESP 600 ESP 1200 ESP
C.A.
V
I
SN
0.8
0.48
CN
0.7
0.44
SN
1.5
0.52
CN
1.5
0.51
SN
5
0.4
CN
4.9
0.39
R 1.67 1.59 2.88 2.94 12.50 12.56
CAPACITORES 40 Uf
L[Hy] XL
Z
XC
I
1.3
0.82
1.59
2.30
0.005
1.9
0.5
3.80
4.12
0.012
2.9
0.82
3.54
4.56
0.011
3.3
0.23
14.35 14.65
0.046
6.2
0.42
14.76 19.34
0.047
6.8
0.11
61.82 63.08
0.197
59.8
0.72
83.06 83.06
38
59.4
0.72
82.50 82.50
39
LOS DATOS OBTENIDOS VIENEN DE:
CÁLCULO DE R [OHM]:
300 ESP
B IN
B
O
600 ESP A S
1200 ESP
C[µF]
V
R= V/I
R=
0.8
/
0.48
=
1.67
R= V/I
R=
0.7
/
0.44
=
1.59
R= V/I
R=
1.5
/
0.52
=
2.88
R= V/I
R=
1.5
/
0.51
=
2.94
R= V/I
R=
5
/
0.4
=
12.50
R= V/I
R=
4.9
/
0.39
=
12.56
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CÁLCULO DE XL [OMH]:
300 ESP
XL= V/I
XL=
1.3
/
0.82
=
1.59
XL= V/I
XL=
1.9
/
0.5
=
3.80
600 ESP
XL= V/I
XL=
2.9
/
0.82
=
3.54
XL= V/I
XL=
3.3
/
0.23
=
14.35
1200 ESP
XL= V/I
XL=
6.2
/
0.42
=
14.76
XL= V/I
XL=
6.8
/
0.11
=
61.82
B O B IN A S
CÁLCULO DE Z[OHM]
300 ESP
600 ESP
√
√
=
2.30
√
√
=
4.12
√
√
=
4.56
√
√
=
14.65
√
=
19.34
√
√
=
63.08
1200 ESP
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CÁLCULO DE Z [ÁNGULO]: 300 ESP
600 ESP
1200 ESP
=
49.01º
=
69.3º
=
53.71º
=
81.96º
=
50.50º
=
78.79º
CÁLCULO DE XC [OMH]:
XC= V/I
XC=
59.8
/
0.72
=
83.06
XC= V/I
XC=
59.4
/
0.72
=
82.50
CÁLCULO DE L [Hy]: 300 ESP
600 ESP
1200 ESP
=
0.005
=
0.012
=
0.011
=
0.046
=
0.047
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CÁLCULO DE C [uF]:
V.
=
38
C
=
39
CONCLUSIONES
VI.
C
Después de la realización del experimento, se llega a la conclusión de que un buen aprendizaje en conceptos y usos de los materiales del laboratorio nos ayudan en la realización y obtención de datos más exactos y de forma más fácil. El conocimiento de la Ley de Ohm, además de otros conceptos tales como resistencia, capacitor y bobina y su aplicación nos ayuda al cálculo de ciertas incógnitas en el laboratorio, además de poder utilizar las misma para por ver las propiedades de los elementos utilizados en el circuito, y como varían según su uso Se logró determinar las propiedades mediante la medición de tensiones en los diferentes elementos componentes
CUESTIONARIO
1. ¿Por qué la intensidad medida en corriente continua en el capacitor marca igual a cero? La intensidad medida en corriente continua en el capacitor marca igual a cero debido a que al instalar un capacitor en el circuito, este se convierte en un circuito abierto, en el cual no la corriente no puede circular. Al utilizar este circuito en corriente continua, la intensidad no logra pasar por el capacitor, y por eso adquiere un valor de cero, por eso también se utiliza el capacitor al utilizar corriente alterna, debido a que la corriente puede cambiar de sentido, esta genera un campo eléctrico
2. Al suministrar energía eléctrica ¿Que campos se producen en la bobina y en el capacitor?
La principal característica de la bobina es convertir la energía eléctrica en un campo magnético La principal característica del capacitor es convertir la energía eléctrica en un campo eléctrico
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3. Indicar cuál de los parámetros son fasores: V, I, Z De los parámetros dados, todos son fasores, debido a que V e I describen un eje de coordenadas, y debido a que Z tiene módulo, sentido y dirección, aunque debería escribirse: ̇ ̇ ̇
4. Definir que es un fasor Fasor es un vector que gira sobre un eje y describe funciones senoidales: De otra forma, un fasor es un vector utilizado para representar una onda, de forma que el vector suma de varios fasores puede ser utilizado para determinar la magnitud y fase de varias ondas después de procesos de interferencia. Los fasores se utilizan directamente en óptica, ingeniería de telecomunicaciones y acústica. La longitud del fasor da la amplitud y el ángulo entre el mismo y el eje- x la fase angular. Debido a las propiedades de la matemática de ondas, en electrónica los fasores se utilizan habitualmente en el análisis rudimentario de circuitos en AC. Finalmente, los fasores pueden ser utilizados para describir el movimiento de un oscilador. Las proyecciones del fasor en los ejes x e y tiene diferentes significados físicos. Diagrama vectorial de la impedancia de distintos elementos de un circuito expresada de forma fasorial. El vector rojo es la impedancia total en serie, suma de los otros tres fasores.
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5. Si Xc y XL están en serie, y XL es mayor a Xc entonces ¿Qué tipo de circuito es? Es un circuito inductivo, debido a que
VII.
Bibliografía Circuitos Eléctricos- Joseph A. Edminister (2º Edición) Manual para tratamiento de datos en física experimental http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctrico http://es.wikipedia.org/wiki/Reactancia http://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia http://es.wikipedia.org/wiki/Condensador_el%C3%A9ctrico
