Aporte tc1 201423_wilmar_hernandez

TRABAJO COLABORATIVO No 1

ANALISIS DE CIRCUITOS AC

GRUPO: 201423_38

PRESENTADO POR:

WILMAR JHIOVANY HERNADEZ

CODIGO: 91448383

TUTOR:

PABLO ANDRÉS GUERRA GONZÁLEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA “UNAD”

ESCUALA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

INGENIERIA ELECTRONICA

CEAD BUCARAMANGA

2012

ABSTRAC According to previous analysis of the thematic content of the arguments demonstrate practice phasors, impedance, reactance and capacitive and try to gather detailed data, this with the help of some instruments of measurement (signal generator, oscilloscope, digital multimeter, resistors, inductors and capacitors etc.). Similarly, applications will try to clarify concepts about phase angle and the phenomena encountered during experiments on sinusoidal signals.

Resumen

Según análisis previo del contenido temático de la práctica se demostraran argumentos sobre fasores, impedancias, reactancias inductivas y capacitivas y se trataran de reunir datos detallados, esto con ayuda de algunos instrumentos de medición (generador de señales, osciloscopio, multímetro digital, resistores, inductores y capacitores etc.). De igual manera, trataremos de aclarar conceptos aplicativos acerca de ángulo de fase y los fenómenos encontrados a lo largo de experimentos en señales sinusoidales.

Introducción En el desarrollo de esta actividad se verán reflejados procedimientos 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 en diferentes experimentos propuestos de acuerdo a la guía de actividades, se comprobaran mediciones de potencias reales y aparentes con las cuales se obtendrá el factor de potencia.

1. Componente Practico procedimiento 1 1.1 Objetivos

1.1.1 Verificar mediante experimentos que la impedancia, Z, de un circuito RL serie está dada por la formula

1.1.2. Estudiar la relación entre impedancia, resistencia, reactancia inductiva y ángulo de fase. MATERIAL NECESARIO Instrumentos

Multímetro Digital

Generador de funciones

Analizador de capacitores/inductores o medidor LCR Resistores

1 de 3.3 k8, ½ W, 5% Inductores

1 de 47 mH

1 de 100 Mh PROCEDIMIENTO

1. Mida los inductores de 47 mH y 100 mH para verificar sus valores. Registre los valores medidos en la tabla 1. 2. Con el interruptor de alimentación del generador de funciones en la posición apagado, arme el circuito de la figura 1. 3.3k_ 47mH

Figura 1 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 L 1 . 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 de ángulo de fase. Llene la tabla 2 para los circuitos con inductores de 47 mH Y 100 mH. 11. 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.

Tabla 2. Determinación del ángulo de fase e impedancia.

Despejando: Procedimiento 1 con inductor de 47 mH Para tener en cuenta

Voltaje en el resistor

Voltaje en el inductor

Corriente calculada

Reactancia inductiva

Impedancia del circuito


Donde

Entonces XL=

Angulo de fase

Diagrama fasorial inductor 47 mH

Figura 1.1.1 Procedimiento 1 con inductor de 100 mH Voltaje en el resistor


Corriente calculada





Donde

Entonces XL=

Angulo de fase


Componente practico procedimiento

2 2.1Objetivos 2.1.1. Medir el ángulo de fase _ entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un circuito RL serie. 2.1.2 verificar que las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, VR, y el voltaje en L, VL, se describen por las formulas

Material Necesario Instrumentos

Osciloscopio de doble traza

Multímetro Digital

Generador de funciones Resistores (½ W, 5%)

1 de 1 k8

1 de 3.3 k8 Inductores

1 de 100 mH 1. Mida

1. Mida con un óhmetro la resistencia de los resistores de 3.3 k8 y 1 k8. Registre los valores en la tabla 3. 2. Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 2.

Figura 2 3. 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 VR 1 llene 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 tiene 10 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 3.3k8. 7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 1k8 en lugar del de 3.3k8. 8.

Mida la caída de voltaje en el resistor de 1k8 (VR) y en el inductor (VL). Escriba estos valores en la tabla 4, renglón de 1k8. 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 1k8. 10. Calcule la reactancia inductiva, X L , del inductor según la ley de Ohm para inductores con el valor medido de VL y el valor calculado de I. Registre su respuesta en la tabla 4. 11. Con el valor de XL calculado en el paso y el valor medido de R, calcule el ángulo de fase

Escriba su respuesta en la tabla 4 para el resistor de 1k8. 12. Repita los pasos de 8 al 11 para el resistor de 3.3 k8. 13. Con los valores medidos de VR y VL para el resistor de 1 k8, calcule Vp-p según la fórmula de la raíz cuadrada Registre su respuesta en la columna “Voltaje aplicado (calculado)” de la tabla 4.

Repita los cálculos para VR y VL con el resistor de 3.3 k8. Anote su respuesta en la tabla 4. 14. En el espacio debajo de la tabla 4 trace los respectivos diagramas fasoriales para la impedancia y el voltaje en los circuitos de 3.3 k8 y 1 k8. Tabla 3.

Tabla 3. Uso del osciloscopio para hallar el ángulo de fase, en un circuito RL en serie

Tabla 4. Relaciones entre el ángulo de fase, y el voltaje en un circuito RL en serie

Procedimiento 2.1 (resistencia 3.3k) Para tener en cuenta



Entonces XL=


Voltaje aplicado calculado


Donde

COMPONENTE PRACTICO PROCEDIMIENTO 3 Objetivos

3.2 Estudiar las relaciones entre impedancias, resistencia, reactancia capacitiva y ángulo de fase. MATERIAL NECESARIO Instrumentos

2. Con el interruptor del generador de funciones en la posición de apagado, arme el circuito de la figura 3.

Figura 3

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 columna Vent 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. 6. 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 la impedancia serán más claros.

Tabla 5. Determinación de la impedancia en un circuito RC en serie

Tabla 6. Determinación del ángulo de fase y la impedancia en un circuito RC en serie Procedimiento 3.1 (capacitor 0.033) Voltaje en el resistor



Voltaje en el capacitor



COMPONENTE PRACTICO PROCEDIMIENTO 4 4.1Objetivos 4.1.1. Medir el ángulo de fase, entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un circuito RC serie. 4.1.2. verificar que las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, VR, y el voltaje en C, VC, se describen por las formulas

2. Con el generador de funciones apagado

arme el circuito de la figura 4.

Figura 4 3. Encienda el generador de funciones y con el canal 1 del osciloscopio ajuste su salida en 10 Vpp a una frecuencia de 1kHz. Ajuste los controles del

osciloscopio para desplegar un ciclo completo que ocupe la retícula en forma horizontal. 4. Para la entrada de disparo debe seleccionarse el canal 2. En un circuito en serie la corriente es la misma en todo el circuito. Por tanto, en un circuito en serie la corriente se usará como línea de referencia o de base (0°) cuando se hagan las 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 onda VR1) y el voltaje de entrada (Vent). Registre los resultados en la tabla 7, renglón 1 k8. Apague el osciloscopio y el generador de funciones. 7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 6.8 k8. No apague el generador de funciones. 8. Mida la caída de voltaje en el resistor de 6.8 k8 (VR) y en el capacitor (Vc). Registre estos valores en la tabla 8, renglón 6.8 k8. 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 k8. 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 k8. 11. 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 Vp-p.

Anote sus respuestas en la tabla 8 para el resistor de 6.8 k8. 12. Encienda el generador de funciones y ajuste la salida como en el paso 3. Repita los pasos del 8 al 11 para el resistor de 1 k8. 13. Con los valores medidos de VR y VC para el resistor de 1 k8, calcule la Vpp con la fórmula de la raíz cuadrada

Registre sus respuestas en la columna

“Voltaje aplicado (calculado)” de la tabla 8. Repita el cálculo de VR y VC con el resistor de 6.8 k8 y anote sus respuestas en la tabla 8. 14. En el espacio bajo la tabla 8 trace los diagramas fasoriales de impedancia y voltaje para los circuitos de 1 k8 y 6.8 k8. Tabla 7. Uso del osciloscopio para hallar el ángulo de fase en un circuito RC serie

Corriente calculada

Procedimiento 4 con resistor de 6.8 k y capacitor de 0.033


Para el condensador de 5 uf

Para el de 10 uf

7. Referencias [1] libro de análisis de circuitos de Robert Boilestad [2] http://es.wikipedia.or/fasor [3] www.fisicapractica.com/rlc.php

http://es.wikipedia.or/fasor

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