Objetivos :

Laboratorio de Ingeniera Elctrica 2

Laboratorio de Ingeniera Elctrica 2

Carreras de Ingeniera 4to Ciclo

Ingeniera Elctrica 2

Gua de Laboratorio 2Circuitos Elctricos Complejos

Equipos de Proteccin Personal y de las Instalaciones

Equipos de Proteccin Personal y de las Instalaciones

2014

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Circuitos Elctricos Complejos

1. IntroduccinEN este laboratorio resolveremos circuitos elctricos complejos utilizando circuitos reales, el clculo y los mtodos para resolver circuitos. Tambin aplicaremos software, como Multisim y Matlab, para luego comparar los resultados reales obtenidos con la simulacin y los clculos. El uso de software como los mencionados, permite agilizar y hacer ms interactiva la solucin de circuitos elctricos complejos.En una primera parte se hablar del Matlab, de sus sentencias, comandos y combinaciones de estas. EL ingreso de datos y la interactividad que tiene con su interface.

Operaciones con nmeros complejosComo ejemplo se tiene: >> g=3+2i;>> h=4-i;Suma: Se utiliza el smbolo +.>> g+hans = 7.0000 + 1.0000iResta: Se utiliza el smbolo -.>> g-hans = -1.0000 + 3.0000iProducto: se utiliza el smbolo *. >> g*hans = 14.0000 + 5.0000iDivisin: Se utiliza el smbolo /.>> g/hans = 0.5882 + 0.6471i Graficas 2DPara realizar graficas en 2D primero se crea una tabla de valores del eje x para luego dibujar la funcin con el eje y. >> x=linspace(0,2*pi,200);Ahora se calculan los valores del eje y.>> y=sin(x);Y por ltimo, se dibuja.>> plot(x,y)

Transformada de LaplacePara realizar el clculo simblico de la transformada de Laplace se debe utilizar el comando f=laplace(F), donde F corresponde a una funcin escalar cuya variable de trabajo es t mientras que f es una funcin cuya variable por defecto es s.Ejemplo Clculo de la transformada de Laplace.>>syms a;>>laplace(exp(-a*t),t,s)ans =1/(s+a)

Transformada inversa de LaplaceMATLAB se utiliza para determinar los residuos de funciones racionales en el dominio de s, lo cual hace que el proceso inverso de la transformada de Laplace sea ms sencillo. Sin embargo, MATLAB dispone de numerosas rutinas incorporadas para la manipulacin de las expresiones algebraicas, de hecho, puede efectuar de manera directa las transformadas inversas de Laplace a travs de las funciones racionales que se obtienen gracias al anlisis de circuitos elctricos.

Expresiones polinmicas En Matlab, una expresin polinmica se puede representar como un vector.>> p=[1 0 -12 6]

Tambin se puede representar de manera simblica.>> p=s^3-12*s+6

Estas dos representaciones son conceptos distintos en MATLAB. Cuando se desea manipular simblicamente una expresin algebraica, se requiere la segunda representacin. Esta capacidad resulta en especial til al trabajar con ecuaciones simultneas. Por ejemplo:

>> ec1=(3*s+10)*I1-10*I2=4/(s+2);>>ec2=-10*I1+(4*s+10)*I2=-2/(s+1);

Para resolver las dos ecuaciones de las variables I1 e I2 MATLAB proporciona una rutina especial, solve(), que manipula tales ecuaciones:>> resultado = solve(ec1,ec2,I1,I2);

La respuesta se almacena en la variable resultado. Luego para extraer la respuesta, se tiene:>> I1=resultado.I1

Entonces la respuesta es:I1= 2*(4*s+9)/(s+1)/(6*s^2+47*s+70)

Que indica que se asign una expresin del polinomio en s a la variable I1; similar para la variable I2.Para la transformada inversa de Laplace se utiliza la funcin ilaplace():>> i1=ilaplace(I1)

I1= 10/29*exp(-t)-172/667*exp(-35/6*t)-2/23*exp(-2*t)

De esta manera, se obtiene la solucin de las ecuaciones simultneas, con la transformadas inversas de Laplace.

2. Objetivos Revisar distintas frecuencias y formas e ondas Comprobar el comportamiento transitorio de los capacitores Confeccionar grficos de respuesta en frecuencia (en decibeles) y de fase (en grados) en funcin de W (en escala logartmica). Utilizar el mtodo de diagramas de Bode para la realizacin de las grficas de respuesta en frecuencia y fase, comparando los mismos con el mtodo tradicional. Comparar las diferentes grficas de respuesta en frecuencia con las obtenidas en el Multisim utilizando la herramienta Bode Plotter

3. Competencia

Desarrolla e implementa circuitos elctricos respetando las normas tcnicas y de seguridad. Utiliza equipos, herramientas, instrumentos de medicin y componentes elctricos para la implementacin de circuitos elctricos Trabaja en equipo para el desarrollo e implementacin de circuitos elctricos.

4. Equipos, materiales y otrosNo DescripcinCant.

1Software de simulacin Multisim y Matlab2

3Modulo con fuente Lab Volt (EMS 8821-10).1

4Interface de datos Lab Volt (9062-12).1

5Cargas resistivas Lab Volt2

6Multmetro digital2

7Conector USB y cable de alimentacin a interfaz de adquisicin de datos.1

8PC personal o porttil (que tenga instalado el software LVDAM-EMS).1

9Cables con conectores10

5. Orientaciones de Seguridad en el Taller Respete las recomendaciones del docente y las indicadas en carteles de sealizacin. Use los EPP durante su prctica. Utilice las herramientas y equipos se acuerdo a las recomendaciones. Respete las recomendaciones para el uso del ambiente (leer apndice)

6. Procedimiento6.1. Compensacin ReactivaCon los siguientes datos considere el siguiente circuito.

Tensin V (Voltios)Resistencia R ()Reactancia XL ()

a) Arme fsicamente el circuito y realice la compensacin segn la tabla siguiente.

b) Utilizando el software Multisim, realice el circuito anterior y complete la tabla siguiente.

c) Utilizando el cdigo siguiente en Matlab del circuito anterior, y complete la tabla siguiente.

disp('____________________Ingreso de Datos iniciales__________________')Vef=input('introduce el valor de Tensin Eficaz (Voltios):');R=input('introduce el valor de Resistencia R (Ohmios):');XL=input('introduce el valor de Reactancia Inductiva XL (Ohmios):');disp('-------------------------------------------------------------')disp('La impedancia y la corriente Ief son:')Z=R+XL*idisp('Ohmios')Ief=V/Zdisp('Amperios')lIefl=abs(Ief)ang=angle(Ief)*180/pidisp('-------------------------------------------------------------')disp('Valores de las Potencias')S=Vef*conj(Ief)disp('VA')P=real(S)disp('Watts')Q=imag(S)disp('VAR')disp('-------------------------------------------------------------')% El factor de potencia antes de conectar la batera de condensadores es:disp('Factor de potencia inicial')fp1=P/abs(S)theta1=acos(fp1)*180/pifp2=input('introduce el valor del nuevo factor de potencia (0