Laboratorio 2

MEDIDA DE VALORES MEDIOS Y EFICACES

I.-OBJETIVO.-

Analizar y determinar en forma experimental los valores medios y eficaces en un circuito con rectificador de media onda y onda completa.

II.-FUNDAMENTO TEORICO.-

La siguiente práctica de laboratorio se basa en la comparación de valores medios y eficaces para lo cual debemos tener en cuenta una teoría base, esta se presenta a continuación:

VALOR EFICAZ:

En electricidad y electrónica, en corriente alterna, a la raíz cuadrada del valor cuadrático medio (en inglés root mean square, abreviado RMS o rms), de una corriente variable se denomina valor eficaz y se define como el valor de una corriente rigurosamente constante (corriente continua) que al circular por una determinada resistencia óhmica pura produce los mismos efectos caloríficos (igual potencia disipada) que dicha corriente variable (corriente alterna).

El valor eficaz de una corriente sinusoidal se mide por el calor que proporciona una resistencia cuando pasa la corriente por ella, y es equivalente al mismo calor que suministraría una fuente de corriente continua sobre dicha resistencia. Al ser la intensidad de esta corriente variable una función continua i(t) se puede calcular:

Donde: T es el periodo de la señal.

Esta expresión es válida para cualquier forma de onda, sea ésta sinusoidal o no, siendo por tanto aplicable a señales de radiofrecuencia y de audio o vídeo.

En el caso de una corriente alterna sinusoidal (como lo es, con bastante aproximación, la de la red eléctrica) con una amplitud máxima o de pico Imax, el valor eficaz Ief es:

En el caso de una señal triangular con una amplitud máxima Amax, el valor eficaz Aef es:

VALOR MEDIO : Se llama valor medio de una tensión (o corriente) alterna a la media aritmética de todos los valores instantáneos de tensión ( o corriente), medidos en un cierto intervalo de tiempo.

En una corriente alterna sinusoidal, el valor medio durante un período es nulo: en efecto, los valores positivos se compensan con los negativos. Vm = 0

En cambio, durante medio periodo, el valor medio es:

Siendo V0 el valor máximo.

VALOR PROMEDIO:

El valor promedio de un ciclo complete de voltaje o corriente es cero. Si se toma en cuenta solo un semiciclo (supongamos el positivo) el valor promedio es:

VPR=VPICO X 0.636

La relación que existe entre los valores RMS y promedio es:

VRMS=VPR X 1.11

VPR=VRMS X 0.9

EJEMPLO.-Valor promedio del sinusoide=50voltios, entonces:

VRMS=50 x 1.11 = 55.5 voltios

Vpico=50 x 1.57 = 78.5 voltios

Resumiendo en una tabla:

LA FRECUENCIA:

Es el número de ciclos por unidad de tiempo, se identifica con la letra “f” y

la unidad usada en el sistema internacional es el ciclo por segundo,

bautizado como Hertz. Las frecuencias industriales más usadas son:

60 Hz Perú, EEUU, México; 50hz Europa, Ecuador, Paraguay.

Además se trabaja con valores más altos en la transmisión de datos o en

telecomunicaciones, pero no serán mencionadas aquí.

El valor instantáneo: De una tensión alterna sinusoidal es el valor de la

fuerza electromotriz producida en un instante cualquiera. Es importante

notar que todos los valores instantáneos ya sean de corriente o de tensión

alterna se indican generalmente por las letras minúsculas. En una onda

sinusoidal vemos que a 0º, el valor instantáneo “e” de la fuerza

electromotriz es cero. Entre cero grados y 90º el valor de “e” aumenta de

cero al valor máximo, es decir a Emax.

Potencia instantánea: en el estudio de la corriente continua se ha

demostrado que la potencia disipada como calor es una resistencia “R” es

igual al cuadrado de la corriente multiplicada por la resistencia o sea se

tiene “ I2.R”. pero cuando fluye una corriente alterna a través de una

resistencia la potencia disipada no permanece constante durante un ciclo

completo, puesto que la corriente instantánea cambia constantemente con

relación al tiempo. Sin embargo la potencia absorbida por la resistencia en

cualquier instante es igual al cuadrado de la corriente instantánea

multiplicada por la resistencia o sea

“i2 .R”

III.-MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS.-

Un autotransformador o transformador.-Un autotransformador es simplemente un transformador ordinario que tiene los arrollamientos primario y secundario conectados en serie.Las dos bobinas son alimentadas desde una fuente de tensión mientras que la carga se conecta a una de las bobinas o viceversa. Sus funciones son análogas a las de un transformador, la de transformar(reflejar) tensiones, corrientes e impedancias.

Un generador de señales. –El generador de señal es un equipo electrónico auxiliar utilizado para producir señales eléctricas que se usan como estímulo en las pruebas de un determinado equipo o subsistema bajo ensayo. Es una de las piezas clave de cualquier laboratorio de diseño o test de sistemas electrónicos del que sólo se puede prescindir cuando trabajemos con circuitos que trabajen únicamente en dc.

Un amperímetro analógico de corriente continua.

Un amperímetro analógico de corriente alterna.

Dos resistores de cerámica.

Un osciloscopio de doble canal.

Cables de conexión.-

IV.-PROCEDIMIENTO.-1. Armar el circuito de la figura # 01:

RESISTENCIAS VALORESR1 47ΩR2 100Ω

2. Conectar entre los bornes A1 el Amperímetro analógico de C.A (corriente alterna) y entre los bornes A2 el Amperímetro analógico de C.C(corriente continua).

3. Variar la tensión de salida del autotransformador, desde cero .Tener cuidado de no sobrecalentar los resistores R1 y R2.

4. Aumentando desde cero la tensión de salida del autotransformador, conseguir una serie de valores tenga cuidado de no exceder al rango de los instrumentos.

5. Para cada valor de tensión tomar la lectura de los amperímetros tanto a la entrada, R1, como a la salida del circuito R2. Tomar un juego de 10 valores.

N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9V(voltios) 6.32v 19.87v 28v 37v 38.3v 48.4v 56.5v 65v 73.7v

A1(C.a) 25mA 60mA 94mA120m

A144m

A 150mA175m

A 200mA 225mA

A2(C.c) 30mA 50mA 75mA105m

A120m

A 132mA152m

A 175mA 195mA

6. Medir asimismo con el osciloscopio, obtener las formas de ondas, los

valores de las amplitudes de VR1 y vR2.7. Utilizar el generador de señales en lugar del transformador o

autotransformador. En la función triangular.

V.-CUESTIONARIO.-1. Explique el principio de funcionamiento del amperímetro de c.c,

empleado en la práctica.

El amperímetro seleccionado para nuestra práctica se utiliza de acuerdo con la variación de voltaje del autotransformador conforme variemos el voltaje del autotransformador el amperímetro de corriente continua también variara en la medición de corriente siempre con un cierto límite para no deteriorar los equipos. Esta medida de c.c se logra gracias al diodo rectificador ya que el amperímetro es colocado después del diodo.

2. Explique el funcionamiento del amperímetro de a.c, empleado en la práctica.

Al igual que el amperímetro de corriente continua este amperímetro medirá la corriente alterna ya que es colocado antes del diodo rectificador.

El amperímetro de CA mide la corriente en forma alterna desde 0 hasta los 250 A, o sea corrientes eléctricas más elevadas que en la continua que como máximo mide hasta 30 A.

3. Describa el funcionamiento de un amperímetro de hierro móvil.

Los principios generales de funcionamiento son:

De atracción: Consiste en una pieza de hierro dulce, liviana, que está montada excéntricamente sobre un eje que gira sobre pivotes y colocada en el campo de la bobina estacionaria. Cuando circula corriente por la bobina, la pieza de hierro es atraída hacia el interior de la bobina.

La aguja indicadora está unida al eje y corre sobre una escala, y un espiral proporciona la cupla antagónica necesaria.Este instrumento presenta algunas desventajas constructivas.

De repulsión: Consiste en dos láminas de hierro dulce (una fija y la otra gira sobre un eje), que en ausencia de corriente están muy próximas entre sí, y son imantadas simultáneamente por la acción de una bobina que las rodea y que conduce la corriente a medir. Como son de tamaño semejante, y por su proximidad, queda igualmente imantada, por lo tanto se rechazan mutuamente y la lámina móvil se aleja de la fija.

La aguja indicadora está unida al eje donde se monta la lámina móvil, y se desplaza sobre una escala. También posee un espiral para la cupla antagónica y un amortiguador de aire o magnético.

4. Determinar la relación que existe entre los valores obtenidos por los dos amperímetros analógicos.

N° A1/A21 0.832 1.23 1.254 1.145 1.26 1.137 1.158 1.1439 1.154

VI.-CONCLUSIONES.-

En esta práctica hemos logrado conocer el autotransformador asi como el diodo rectificador.

También hemos podido conocer las formas de medir los valores medio y eficaz.

Si medimos corriente alterna se debe rectificar previamente, con los instrumentos de hierro móvil se puede medir corriente continua y alterna

VII.-BIBLIOGRAFIA.-

http://www.unicrom.com/Tut_rms_promedio.asp http://hierromovilujap.blogspot.com/ http://es.wikipedia.org/wiki/Micr%C3%B3fono_de_bobina_m

%C3%B3vil. Libro: Teoría y análisis de máquinas eléctricas….Ing. Agustín

Gutiérrez Páucar.

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I

M

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Facultad de Ingeniería Mecánica MEDIDA DE VALORES MEDIOS Y

EFICACES

CURSO : LABORATORIO DE CIRCUITOS II

DOCENTE : GUTIERREZ ATOCHE EGBERTO

ALUMNO :

ACOSTA DE LA CRUZ JHON

CICLO : 2011-I

Lambayeque, octubre del 2011