Actividad Inicial

ANALISIS DELCIRCUITO AC

Carlos Alberto arias palacios

Código: 82 361481

Tutor: Pablo Andrés Guerra González

Grupo Colaborativo: 201423 - 48

Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD.

Programa: tecnología Electrónica

Caed: Quibdó choco

Febrero 2015

INTRODUCION

En el desarrollo de la actividad inicial se verán desarrollados elementos sobre circuitos R L y R C serie obteniendo datos de verificación con las diferentes fórmulas

y ecuaciones, se manejaran datos de frecuencia y señales De acuerdo con el análisis previo de los contenidos temáticos, de los argumentos demostrar factores de la práctica, la impedancia, reactancia y capacitiva y tratar de reunir datos detallados, esto con la ayuda de algunos instrumentos de medición (generador de señales, osciloscopio, multímetro digital, resistencias, inductores y condensadores,

CUADRO COMPARATIVO SEGÚN CADA PROCEDIMIENTO

Procedimientos Esquemas del circuito Objetivos Herramienta de verificación Descripción del CircuitoProcedimiento 1 Verificar mediante experimentos que la

impedancia, Z de un circuito RL serie está dada por la formula

Z=√R2+X L2

Estudiar la relación entre impedancia, resistencia, reactancia inductiva y ángulo de fase.

Multímetro digital Generador de funciones Osciloscopio Software para prueba virtual,

Multisim, Proteus etc.

3. Encienda el generador de funciones y ajuste su salida con el osciloscopio a un valor de 5 Vp-p a una frecuencia de 5kHz. Anote este valor de entrada en la tabla 1, columna Vent.

4. Mida los valores de Vp-p en el resistor y el inductor. Recuerde usar el modo ADD y el botón INVERT del osciloscopio para medir en L1. Registre estos valores en la tabla 1.

5. Con el voltaje medido en R1 y el valor de su resistencia, calcule y registre la corriente por el circuito en serie. Como el resistor y el inductor están en serie, esta corriente calculada para R1 es la misma para L1.

6. Con la caída de voltaje medida en el inductor y el valor de su corriente en serie, calcule y registre la reactancia inductiva en L1.

7. Con la ley de Ohm y la ecuación de reactancias en serie (tabla 2) obtenga la impedancia del circuito. Anote ambos valores en la tabla 1.

8. Remplace el inductor de 47mH por el de 100 mH medido en el paso 1.

9. Repita los pasos del 2 al 7; registre todos los valores en el renglón de 100 mH de la tabla 1.

10. Examine la tabla 2. Con los valores de la impedancia (calculados a partir de VL / IL) de la tabla 1, calcule el ángulo de fase y la impedancia con las relaciones deÁngulo de fase. Llene la tabla 2 para los circuitos con inductores de 47 mH Y 100 mH.

En el espacio bajo la tabla 2 trace los diagramas fasoriales de impedancia de los circuitos respectivos. Si los lados del triángulo se dibujan a una escala determinada, los ángulos de impedancia serán más claros

Procedimiento 2 Medir el ángulo de fase ∅ entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un circuito RL serie.

Verificar que las relaciones entre el voltaje aplica, V el voltaje en R, V R y

el voltaje en L, V L, se describen por las formulas:

V=√V R2 +V L

2

V R=VxRZ

V R=VxX1

Z

Multímetro digital Generador de funciones Osciloscopio de doble traza Software para prueba virtual,

Multisim, Proteus etc. óhmetro

Mida con un óhmetro la resistencia de los resistores de 3.3 kΩ y 1 kΩ. Registre los valores en la tabla 3.

3. Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 2 Encienda el generador de funciones y con el canal núm. 1 del osciloscopio ajuste su salida en 10Vpp a una frecuencia de 5kHz. Ajuste los controles del osciloscopio para que aparezca un ciclo completo que cubra la retícula en forma horizontal.

4. Observe que la entrada del disparo se debe ajustar en el canal núm. 2. En un circuito en serie la corriente es la misma en todas partes. Así pues, en un circuito en serie la corriente del circuito se usará como punto de referencia, es decir 0° cuando se hagan mediciones y se tracen los diagramas fasoriales. La caída del voltaje en R1 es resultado de la corriente que fluye por el mismo.

5. Ajuste los controles NIVEL (LEVEL) y PENDIENTE (SLOPE) del osciloscopio de modo que VR1llene la retícula con un ciclo completo. La mayoría de los osciloscopios tienen 10 divisiones de ancho y un ciclo completo ocurre en 360°. Si la pantalla tiene10 divisiones, a cada división le corresponderán 36°.

6. Con el selector de MODO (MODE) vertical puesto en DUAL-ALT mida el desfasamiento resultante entre la corriente del circuito (representada por la onda senoidal VR1) y el voltaje de entrada (Vent). Anote los resultados en la tabla 3, renglón de 3.3kΩ.

7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 1kΩ en lugar del de

3.3kΩ.8. Mida la caída de voltaje en el

resistor de 1kΩ (VR) y en el inductor (VL). Escriba estos valores en la tabla 4, renglón de 1kΩ. apague el osciloscopio y el generador de funciones.

9. Calcule la corriente por el circuito mediante la ley de Ohm con los valores medidos de VR y R. anote su respuesta en la tabla 4 para el resistor de 1kΩ.

Calcule la reactancia inductiva, XL, del inductor según la ley de Ohm para inductores con el valor medido de VL y el valor calculado de I. Registre su respuesta.

Procedimiento 3 Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RC serie está dada por la

formula √R2+XC2

Estudiar las relaciones entre impedancia, resistencia, reactancia capacitiva y ángulo de fase.

Generador de funciones Osciloscopio Software para prueba virtual,

Multisim, Proteus etc. Analizador de

capacitores/Inductores Medidor LCR

Con un analizador de capacitores/inductores o un medidor LCR mida los capacitores de 0.033 µF y 0.1 µF para verificar sus valores. Registre los valores medidos en la tabla 5.

3. Con el interruptor del generador de funciones en la posición de apagado, arme el circuito de la figura 3 Encienda el generador de funciones y con el osciloscopio ajuste su salida en un valor de 10 Vp-p a una frecuencia de 1kHz. Anote el valor de entrada en la columnaVent de la tabla 5.

4. Mida los valores de Vpp en el resistor y el capacitor. Recuerde que para medir en C1 en el osciloscopio debe usar el modo ADD y el botón INVERT. Registre estos valores en la tabla 5.

5. Con el voltaje medido en R1 y el valor de su resistencia, calcule y registre la corriente por el circuito en serie. Dado que el resistor y el capacitor están en serie, la

corriente calculada para R1 es la misma que para C1.

Calcule y registre el valor de la reactancia capacitiva de C1 mediante la fórmula También calcule y registre, a partir de la caída de voltaje medida en el

Capacitor y de su corriente en serie, la reactancia capacitiva de C1.

7. Después utilice la ley de Ohm y la ecuación de la reactancia en serie (tabla 5) para calcular la impedancia del circuito. Registre ambos valores en la tabla 5.

8. Sustituya el capacitor de 0.033 µF, medido en el paso 1, por el de 0.1 µF.

9. Repita los pasos del 3 al 7 y anote todos los valores en el renglón respectivo de 0.1 µF de la tabla 5.

10. A partir de los valores de impedancia de la tabla 5 (calculados mediante Vc/Ic), calcule el ángulo de fase, , y la impedancia con las relaciones del ángulo de fase. Llene la tabla 6 para los capacitores de 0.033 µF y 0.1 µF.

11. En el espacio bajo la tabla 6 trace los diagramas fasoriales de impedancia para los circuitos respectivos. Si los lados de los triángulos se trazan a cierta escala, los ángulos de impidencia

Procedimiento 4 Medir el ángulo de fase ∅ entre el voltaje aplicado, V y la corriente I, en un circuito RC serie

Verificar que las relaciones entre el voltaje aplicado, V, y el voltaje en R, V R y el voltaje en C, V C, se describen por las formulas:

V=√V R2 +V C

2

V R=VxRZ

V c=VxXCZ

Multímetro digital Generador de funciones Osciloscopio de doble traza Software para prueba virtual,

Multisim, Proteus etc. óhmetro

Mida con un óhmetro la resistencia de los resistores de 1 kΩ y 6.8 kΩ. Anote los valores en la tabla 7.

Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura mediciones y se dibujen los diagramas fasoriales. La caída de voltaje en R1 se debe a la corriente que fluye por ella.

5. Ajuste los controles de NIVEL (LEVEL) y PENDIENTE (SLOPE) del osciloscopio de modo que VR1 cubra la retícula con un ciclo completo. La mayoría de los osciloscopios tienen 10 divisiones horizontales y un ciclo completo ocurre en 360°. Si el despliegue se ajusta a 10 divisiones, en el osciloscopio habrá 36°/div.

6. Con el selector de MODO (MODE) vertical puesto en DUAL-ALT, mida el desfasamiento que resulta entre la corriente del circuito (representada por la ondaVR1) y el voltaje de entrada (Vent). Registre los resultados en la tabla 7, renglón 1 kΩ.Apague el osciloscopio y el generador de funciones.

7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 6.8 kΩ. No apague el generador de funciones.

8. Mida la caída de voltaje en el resistor de 6.8 kΩ (VR) y en el capacitor (Vc). Registre estos valores en la tabla 8, renglón 6.8 kΩ. Apague el generador de funciones.

9. Calcule la corriente en el circuito para cada valor de V mediante la ley de Ohm con los valores medidos de VR y R. Registre sus respuestas en la tabla 45-2 para el resistor de 6.8 kΩ.

10. Calcule la reactancia capacitiva, XC

del capacitor con la ley de Ohm para capacitores con el valor medido de VC y el valor calculado de I. Registre sus respuestas en la tabla 8 para el resistor de 6.8 kΩ.

A partir de los valores calculados de XC en el paso 10 y el valor medido de R, calcule el ángulo de fase, , para cada valor de Vpp.

Procedimiento 5 Diferenciar Potencia real de potencia aparente en circuitos AC

Medir la potencia en un circuito AC

Osciloscopio de doble traza

Multímetro Digital Amperímetro de 0 – 25

mA o un segundo MMD con escalas de amperímetro de CA

Fuente de alimentación

Software para prueba virtual, Multisim, Proteus etc.

A. Medición de la potencia por el método de voltaje-corrienteA1. Con un óhmetro mida la resistencia del resistor de 100 Ω y anote el valor en la tabla 9.A2. Con S1 abierto, arme el circuito de la figura 5. Ponga la fuente en su voltaje de salida mínimo y el amperímetro de CA en la escala de 25 mA.A3. Cierre S1. Aumente el voltaje de salida de la fuente hasta que VAB = 50 V. Mida el voltaje en el resistor, VR, y la corriente I. Registre los valores en la tabla 9 en el renglón de 5 µF. Abra S1 y desconecte el capacitor de 5 µF.A4. Calcule la potencia aparente, PA, la potencia real, P, el factor de potencia y elÁngulo de fase del circuito. Utilice de manera adecuada los valores medidos de VAB, VR e I en sus cálculos. Registre las respuestas en la tabla 9 en el renglón 5 µF.A5. Con S1 abierto y la fuente en su voltaje de salida menor, conecte el capacitor de 10 µF. en serie con el resistor de 100 Ω.

A6. Cierre S1. Incremente la salida de la fuente hasta que VAB = 25V. Mida VR e I y registre los valores en la tabla 9 en el renglón de 10 µF. Después de la última medición, abra S1.

.

Procedimiento 6Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RLC serie.

Z=√R2+¿¿

Multímetro Digital Generador de funciones Software para prueba virtual,

Multisim, Proteus etc.

1. Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 8a. Ajuste el generador en su voltaje de salida más bajo.

3. Encienda el generador de funciones. Aumente el voltaje de salida hasta que VAB = 10 Vpp. Mantenga este voltaje en todo el experimento. Verifíquelo de vez en cuando y ajústelo si es necesario Mida el voltaje en el resistor, VR, y en el inductor, VL. Registre los valores en la tabla 11 para el circuito RL. Apague el generador.

4. Calcule la corriente en el circuito con el valor medido de VR y el valor nominal de R.Anote la respuesta en la tabla 11 para el circuito RL.

5. Con el valor calculado de I y el valor medido de VL, calcule XL. registre su respuesta en el renglón “RL” de la tabla 11.

6. Calcule la impedancia total del circuito con dos métodos: la ley de Ohm (con el valor calculado de I y el voltaje aplicado, VAB) y la fórmula de la raíz cuadrada (con R y XL).Escriba sus respuestas en el renglón “RL” de la tabla 11.

7. Añada un capacitor de 0.022 µF en serie con el resistor y el inductor, como en el circuito de la figura 8b.

Procedimiento 7Determinar la impedancia de un circuito que contiene una resistencia, R, en paralelo con una inductancia, L, en paralelo con una capacitancia, C.

Generador de funciones Osciloscopio Resistores Capacitores Inductores Software para prueba virtual,

Multisim, Proteus etc.

1. Con el generador de funciones apagado y los interruptores de S1 a S3, abiertos, arme el circuito de la figura 9. El canal 2 del osciloscopio se conecta al resistor indicador.Midiendo la caída de voltaje en Rindic. Y según la ley de Ohm, la corriente en el circuito se puede calcular en forma indirecta.

2. Encienda el generador. Incremente el voltaje de salida, V, hasta V= 10 VPP A 5 kHz.Mantenga este voltaje en todo el experimento. De vez en cuando compruebe el voltaje y ajústelo si es necesario.

3. Cierre S1. Compruebe que V= 10 Vpp y ajuste si es necesario. Mida la corriente y el ángulo de fase. Como S2 y S3 están abiertos, la única corriente en el circuito es la del resistor, IR. Registre el valor en la tabla 12. Abra S1.

4. Cierre S2. Compruebe que V= 10 Vpp. Mida la corriente y el ángulo de fase. Puesto que S1 y S3 están abiertos, la única corriente en el circuito es la del inductor, IL. Anote su valor en la tabla 12. Abra S2.

5. Cierre S3. Compruebe V y ajuste si hace falta. Mida la corriente y el ángulo de fase. dado que S1 y S2 están abiertos, la única corriente en el circuito es la de la rama del capacitor, IC . Escriba su valor en la tabla 12.

6. Cierre S1 (S3 sigue cerrado). Verifique que V= 10 VPP. Mida la corriente y el ángulo de fase del circuito. Con S1 y S3 cerrados y S2 abierto, la corriente en el circuito es la suma de IR e IC, o sea IRC. Registre el valor en la tabla 12. Abra S3.

7. Cierre S2 (S1 continúa cerrado). V = 10 Vpp. Mida la corriente del circuito. Con S1 y S2 cerrados y S3 abierto, la corriente en el circuito es la suma de IR más IL, es decir IRL. Anote el valor en la tabla 12.

8. Cierre S3. Ahora S1, S2 y S3 están cerrados. Compruebe V. Mida la corriente y elÁngulo en el circuito. Dado que los interruptores de todas las ramas del circuito están cerrados, el amperímetro medirá la corriente total, IT, del circuito RLC en paralelo. Registre el valor en la tabla 6. Abra todos los interruptores y apague el generador de funciones.

9. Calcule la corriente de línea, IT, con los valores medidos de IR, I L e IC y la formula de la raíz cuadrada. Escriba su respuesta en la tabla 12.

10. Con el valor medido de V (debe ser de 10Vpp) y el valor medido de IT, calcule la impedancia del circuito e indique si éste es inductivo, capacitivo o resistivo. Registre sus respuestas en la tabla 12.

11. Calcule el ángulo de fase y el factor de potencia en el circuito RLC en paralelo e indique si tiene un factor de potencia en adelanto o en retraso. Anote sus respuestas en la tabla 12.

BIBLIO GRAFIA

Trabajo PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC