ANÁLISIS DE SEÑALES EN FASE Y EN DESFASE SOBRE CIRCUITOS RL Y RC.

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÈ DE CALDAS

FACULTAD DE INGENIERÍA INGENIERÍA ELÉCTRICA

PREINFORME PRACTICA II

ANÁLISIS DE SEÑALES EN FASE Y EN DESFASE SOBRE CIRCUITOS RL Y RC.

--Estupiñán Barrera Juan Carlos--

(--20112007052--)

RESUMEN

Puesto que el objetivo del curso es el manejo de las señales sinusoidales AC, en este

laboratorio se desarrollara o se montara un esquema en el cual, se pueda analizar el

desfase producido por los componentes conocidos como condensadores e inductores

sobre un circuito simple anexo a esto se graficaran, las señales de fase y desfase para

dichos circuitos, y se visualizaran en el osciloscopio las gráficas de Lissajous, y como

un complemento adicional se hará un estudio completo sobre la potencia que se

involucra en dichos circuitos, es decir la potencia entregada y la potencia absorbida.

1. INTRODUCCIÓN.

Siguiendo los temas plantados en el

curso, y a la vez finalizando este, es

menester evidenciar los cálculos de

potencia en señales AC, para

evidenciar la potencia en este caso la

Activa puesto que solo disponemos del

vatímetro, se usara un circuito RL

evidenciando que en el inductor no

existe potencia Real.

2. OBJETIVOS.

1) Medir el periodo, la frecuencia, el valor pico y el valor eficaz de una señal AC.

2) Medir la Potencia real del circuito Rl y comprar con los cálculos teóricos

3) Evidenciar la teoría de potencia vista en clase

4) Visualizar las gráficas de Lissajous en el osciloscopio y medir su desfase.



3. MARCO TEORICO.

Vatímetro:

El vatímetro es un instrumento para

calcular la potencia eléctrica o la de

un circuito eléctrico. El dispositivo

consiste en un par de bobinas fijas,

llamadas bobinas de corriente, y una

bobina móvil llamada bobina de

potencial.

Las bobinas fijas se conectan

en serie con el circuito, mientras la

móvil se conecta en paralelo. Además,

en los vatímetros analógicos la bobina

móvil tiene una aguja que se mueve

sobre una escala para indicar la

potencia medida. Una corriente que

circule por las bobinas fijas genera

un campo electromagnético cuya

potencia es proporcional a la corriente

y está en fase con ella. La bobina móvil

tiene, por regla general,

una resistencia grande conectada en

serie para reducir la corriente que

circula por ella.

Vatímetro CA 404 (disponible en la

universidad).

Este Vatímetro se usara en la práctica,

al igual que en la explicación ya dada

se abre el circuito como si se midiese

corriente, se conectan las bobinas fijas

en serie y la móvil en paralelo a nuestro

circuito.

Potencia:

La potencia eléctrica es la relación de

paso de energía de un flujo por unidad

de tiempo; es decir, la cantidad

de energía entregada o absorbida por

un elemento en un tiempo determinado.

Potencia Real

Es la capacidad de un circuito en

transformar energía eléctrica en

trabajo, por lo general solo se evidencia

en las fuentes y resistores, en cambio

elementos como el capacitor e inductor

no a poseen, se puede calcular

teóricamente como:

W

DEMOSTRACIÓN

∫

∫



∫

∫ (

)∫

Si W= 2 π/T

Potencia aparente:

La potencia aparente de un circuito

eléctrico de corriente alterna, es la

suma de la energía que disipa dicho

circuito en cierto tiempo en forma de

calor o trabajo se calcula como:

VA

Factor de potencia:

Da una medida de la capacidad de una

carga de absorber potencia activa. Por

esta razón f.d.p = 1 en cargas

puramente resistivas y en elementos

inductivos y capacitivos ideales sin

resistencia f.d.p = 0.

Potencia Reactiva:

Esta potencia no tiene tampoco el

carácter realmente de ser consumida y

sólo aparecerá cuando existan bobinas

o condensadores en los circuitos. La

potencia reactiva tiene un valor medio

nulo, por lo que no produce trabajo

necesario:



Potencia compleja:

Es una potencia que no posee

unidades, se expresa como un número

complejo es decir con parte imaginaria,

lo que representa en un circuito

eléctrico es que este posee tanto

potencia real como reactiva, en

magnitud esta potencia debe ser igual

a la potencia aparente del circuito,

aparece en sistemas monofásicos

RCRL o RCL.

Decade Inductor (caja de inductancia)

Es un elemento considerado muy útil

debido a que resisten un rango alto de

potencia, además de poder ser

graduables, de ahí su nombre década,

es decir ajustable en escalas de a 10.

En la práctica se usara la década: Type

D13A No.11086

La inductancia es ajustada mediante 3

diales de fácil lectura que están

divididos en 3 décadas y proveen

pasos de, 10mH, 100mH y 1H.

Valores:

Rango Inductancia: 1mH a 1H (3

décadas)

Precisó a 1kHz: 3% de ajuste

Resistencia final: Menos de 0.2Ω

Inductancia final: Menos de 1uH

Max corriente por década: 30mA

(1mH), 70mA (10mH), 100mA

(100mH), 150mA (1H)

Promedio resistencia por paso: 0.1Ω

(1mH), 0.5Ω (10mH), 3.4Ω (100mH),

20.5Ω (1H)

Típico Factor Q a 1kHz: 75 (1mH), 175

(10mH), 280 (100mH), 250 (1H)

Max. Voltaje: 130V AC rms (no

conmutado). Sujeto al radio de máxima

corriente.

Desfase:

El desfase entre dos ondas es la

diferencia entre sus dos fases.

Comúnmente, dicha diferencia de fase,

se calcula en un mismo instante para

las dos ondas, pero no siempre en un

mismo lugar del espacio.

Un desfase se puede medir como:

Un ángulo (radianes o grados)

En tiempo (en segundos o

fracción de periodo)

Una distancia (en metros o en

múltiplo de fracción de longitud

de onda)

Un desfase no es solo en las señales

sinusoidales, también en cualquier tipo

de onda que posea un periodo.

http://es.wikipedia.org/wiki/Fase_(onda)



Lissajous:

Figuras descritas por el matemático

francés Jules Antoine Lissajous.

Las figuras de lissajous son la

combinación de dos movimientos

armónicos, que dan lugar a este

fenómeno. Se pueden reproducir estas

curvas en el osciloscopio, poniéndolo

en posición X-Y, y aplicando dos

señales de distinta o igual frecuencia y

desfase.

Aplicando dos sinusoides se pueden

lograr demasiadas figuras.

Las ecuaciones que describen las

señales son

Y según la proporción que guarden

entre sí las variables a y b, y la

frecuencia angular ω se obtendrán las

diferentes figuras.

4. MATERIALES.

1) OSCILOSCOPIO ANALOGO

2) PROTOBOARD

3) DECADA DE INDUCTANCIA

4) DECADA DE CAPACITANCIA

5) VATIMETRO

6) MULTIMETRO

7) CONECTORES

8) FUENTES DE TENSION

http://www-history.mcs.st-andrews.ac.uk/Biographies/Lissajous.html



5. CONDICIONES INÍCIALES DATOS TEÓRICOS Y SIMULACIONES:

Vf(rms) = 110 V F = 60 Hz R = 10 Ω L = 250mH

Xl = = = j94.2477Ω

Irms =

=

= 1.1606 - 83.94 A

Ip = 1.6413 - 83.94 A

RESISTENCIA:

Vrms = (1.1606 - 83.94 A)*(10 Ω) = 11.606 - 83.94 V

Vp = 16.413 - 83.94 V

P = (11.606V)( 1.1606A)Cos(-83.94 + 83.94)= 13.469 W

Q = 0 VAR

S = 13.469 VA

S = 13.469+ j0

Fp = Cos (0) = 1

INDUCTOR:

Vrms = (1.1606 -83.94 A)*(j94.2477Ω) = 109.3838 6.06 V

Vp = 154.692 6.06 V

P = (109.3838 V)*(1.1606 A) Cos (6.06 + 83.94) = 0 W

Q = 120.3878 VAR

S = 120.3878 VA

S = 0 + j120.3878

Fp = Cos (90) = 0

Fp = Cos (83.94) = 0.1055 (-)



CONDICIONES INICIALES (DATOS TEÓRICOS):

Vf(rms) = 110 V F = 60 Hz R = 10 Ω L = 30 uF

Xc =

= -j88.419Ω

Irms =

=

= 1.2361 83.54 A

Ip = 1.74823 83.54 A

RESISTENCIA:

Vrms = (1.2361 83.54 A)*(10 Ω) = 12.361 83.54 V

Vp = 17.4823 83.54 V

P = (12.361V)(1.2361 A) Cos (83.54 -83.54)= 15.279 W

Q = 0 VAR

S = 15.279 VA

S = 15.279 + j0

Fp = Cos (0) = 1

Inductor:

Vrms = (1.2361 83.54 A)*(-j88.419Ω) = 109.2947 -6.46 V

Vp = 154.566 -6.46 V

P = (109.2947 V)*(1.2361 A) Cos (-6.46 -83.54) = 0 W

Q = (109.2947 V)*(1.2361 A) Sin (-6.46 - 83.54) = -135.0991 VAR

S = (109.2947 V)*(1.2361 A) = 135.0991 VAR

S = 0 -j135.0991 VAR

Fp = Cos (90) = 0

Fp = Cos (-83.54) = 0.1125 (+)

ANÁLISIS DE SEÑALES EN FASE Y EN DESFASE SOBRE CIRCUITOS RL Y RC.

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