LCEII 2-4 practicas

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

PRACTICAS %

1.-MANEJO DE EQUIPO 5

2.- CIRCUITOS RESISTIVOS 5

3.- CIRCUITOS INDUCTIVOS 5

4.- CIRCUITOS CAPACITIVOS 5

5.- CIRCUITOS MIXTOS 10

6.- MEDICION DE POTENCIA MONOFASICA 10

7.-CORRECION DEL FACTOR DE POTENCIA 10

8.- SISTEMAS TRIFASICOS BALANCEADOS 10

9.- SISTEMAS TRIFASICOS DESBALANCEADOS 10

10.- CIRCUITO TRIFASICO MIXTO 10

11.- MEDICION DE POTENCIA EN CARGAS TRIFASICAS POR EL METODO

DE (N-1) WATTMETROS. 10

12.- MOTOR TRIFASICO 10

MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____


PRACTICA 2 CIRCUITOS RESISTIVOS

OBJETIVO: Conocer las características eléctricas principales de un circuito resistivo en conexión serie y paralelo en cuanto a voltaje y corriente. Así como determinar su impedancia expresándola en sus formas polar y rectangular.

Recordamos que una resistencia es un elemento que se opone al paso de la corriente y al aplicarle alterna no produce ningún desfasamiento entre el voltaje y la corriente, por lo que su impedancia tiene un ángulo de cero grados.

Para el desarrollo de nuestra práctica los pasos a seguir son los siguientes:

1. En el tablero de nodos, arme el siguiente circuito (circuito serie paralelo) utilizado como cargas resistencias o lámparas (focos). Energícelo con 127 volt (V. C. A. ) obteniendo las líneas.

SERIE PARALELO

2. Mida con el voltímetro o amperímetro de alterna según corresponda lo siguiente:

VT = _ VT = ______VF1 = IF1 = ____VF2 = ___ IF2 = _____IT = _ IT = _____

Diagramas fasoriales de:

Voltajes (serie) Corrientes (paralelo)

V⃗T=V⃗F1+V⃗F2 ¿⃗= I⃗F1+ I⃗F 2

REPORTE:



Calcular las impedancias del circuito serie armado en el paso 1 y con los datos medidos en el paso 2, aplicándolo a la ley de ohm.

POLAR RECTANGULAR

ZF1 = VF1 <0˚ = _________ <0˚ = _____ = __________

IF1

ZF2 = VF2 <0˚ = __________ <0˚ = ____ = ________

IF2

ZFT = VT <0˚ = __________ <0˚ = ______ = _________

IT

CALCULOS

ZF1= 87 V /0.21 A= 414.28 OHMS = 414.28 + 0J

ZF2= 40.7 V/0.21 A= 193.80 OHMS = 193.80 + 0J

ZFT= 127 V/0.21 A= 604.76 OHMS = 604.76 + 0J

Comprobar

ZT = ZF1 + ZF2 = ____) _______ = ___ ______ V⃗T=V⃗F1+V⃗F2=______________________ = ____________

4. Calcular las impedancias del circuito paralelo armado en el paso 1 y con los datos medidos en el paso 2, aplicándolo a la ley de ohm.

POLAR RECTANGULAR

ZF1 = VF1 <0˚ = _____ <0˚ = ___ _____ = ____________

IF1

ZF2 = VF2 <0˚ = ____ ___ <0˚ = __________ = _______________

IF2

ZFT = VT <0˚ = _____0˚ = _______ = ___________

IT

CALCULOS:

ZFI= 127 V/ 3.73 A=34.04 OHMS

ZF2= 127 V/ 5.29 A= 24 OHMS

ZFT = 127 V/ 9.02 A= 14.07 HOMS



Comprobar

ZT = ZF1 ZF2 = __________________ = ________________

ZF1 + ZF2

¿⃗= I⃗F1+ I⃗F 2= ____________________ = _________________

SIMULACION

PRACTICA 3 CIRCUITOS INDUCTIVOS

OBJETIVO.- Conocer las características eléctricas principales de un circuito inductivo en conexiones serie y paralelo en cuanto a voltaje y corriente, así como determinar su impedancia compleja expresándola en sus formas polar y rectangular.

Inductancia o bobina es un elemento que se opone a las variaciones de corriente y al aplicarle alterna hace que el voltaje se adelante a la corriente 90 grados, por lo que su impedancia, tomándola como elemento puro, tendrá este mismo ángulo. Se considera pura cuando su resistencia interna se desprecia, por esta razón su impedancia real es:

ZL = xL <90˚ = L <90˚ = O + j L

En realidad una bobina es un alambre conductor enrollado sobre un núcleo ( hierro, aire, etc.), debido a que esto tiene cierta resistencia interna y una determinada inductancia.

ZL = R L + j x L

Donde: RL = Resistencia interna de la bobina, XL = Reactancia inductiva

Para el desarrollo de esta práctica los pasos a seguir son los siguientes:

1. En el tablero de nodos arme los siguientes circuitos (serie y paralelo) utilizando como cargas una resistencia o lámpara y un motor de inducción o una bobina. Energícelo con 127 volts (V. C. A.) que será el VT.



2. Efectué las siguientes mediciones.

VT = _________________ VT = _________________VF = _________________ IF = _________________VM = _________________ IM = _________________IT = _________________ IT = _________________

Diagramas fasoriales de:

Voltajes (serie) Corrientes (paralelo)

Ley de los Cosenos

VT² =VF² + VM² - 2VF VM CosØ

Ø =Cos-1 VT² - VF² - VM² = ___________

-2 VF VM

Por lo tanto Ø = 180˚ –

= 180˚ - ________ = __________

Ley de los Senos

Senα = Sen Ø

VM VT

α = Sen-1 VM Sen Ø = __________

VT

REPORTE:I.- Calcular las impedancias del circuito serie armado en el paso 1 y con los datos medidos en el paso 2, aplicándolo a la ley de ohm.

POLAR RECTANGULAR

ZF = VF <0˚ = _________________ <0˚ = __________________ = _______________



IF

ZM = VM <˚ = _________________ <0˚ = __________________ = _______________

IM

ZT = VT <˚ = ___________________ <0˚ = __________________ = _______________

IT

Comprobar

ZT = ZF + ZM = ___________________________________ = __________________ V⃗T=V⃗F+ V⃗M=_________________________________ = __________________

II.- Calcular las impedancias del circuito paralelo armado en el paso 1 y con los datos medidos en el paso 2, aplicándolo a la ley de ohm.

POLAR RECTANGULAR

ZF = VF <0˚ = _________________ <0˚ = __________________ = _______________

IF

ZM = VM <˚ = _________________ <0˚ = __________________ = _______________

IM

ZFT = VT <˚ = ___________________ <0˚ = __________________ = _______________

IT

Comprobar

ZT = ZF ZM = ____________________________________ = ___________________

ZF + ZM

¿⃗= I⃗F+ℑ⃗= ___________________________________ = ____________________

Para poder conocer los ángulos de la impedancia del motor ( ℓ ) y el de la impedancia total () es necesario trazar el diagrama vectorial de voltajes, debido que se trata de un circuito serie tomemos como referencia la corriente total, ( IT ) ya que es la misma para todo el circuito, aplicando la ley de voltajes de kirchhoff ( L. V. K.) tendremos:

VT = VF + VM

Diagrama vectorial de voltajes



Voltaje del foco ( en fase con IT) + voltaje del motor (adelantado de la IT) = voltaje total (adelantado de IT).

Con este diagrama vectorial utilizando la ley de los Cosenos calculemos el angulo y por la ley de los Senos el ánguloα˚.

3. Para calcular la impedancia de las cargas utilizadas en el circuito paralelo del paso 4 con los datos medidos en el paso 5, así como la impedancia total.

Aplicando la ley de Ohm tenemos:

ZF = VF < 0˚ ZM = VM< ˚ ZT = VT<˚

I1 I2 IT

ZF = _________< 0˚ = _______ + J O ZF = _________< 0˚ = _______ + J O

ZM = ________< = _______ + J ______ ZM = _________< = _______ + J _____

ZT = _________< =________ + J _______ ZT = __________< =________ + J _____

Para poder conocer los ángulos de la impedancia del motor (β) y el de la impedancia total (Ø) es necesario trazar el diagrama vectorial de corrientes. Debido que se trata de un circuito paralelo tomemos como referencia el voltaje total (VT) ya que este es el mismo para las cargas y aplicando la ley de las corrientes de kirchhoff (L. I. K. ) tendremos:

IT = I1 + I2

Diagrama vectorial de corrientes

Corriente del foco (en fase con VT) + corriente del motor (atrasadaβ del VT) = corriente total (atrasada Ø de VT).

Con este diagrama vectorial utilizando la ley de los Cosenos calculemos el anguloβ y por la ley de los Senos el ánguloα.

Ley de los Cosenos

IT² =1F² + IM² - 2IFIMCos

=Cos-1IT² - IF² - IM² = ___________

- 2IFIM

Por lo tanto = 180 – = _____



Ley de los Senos

SenØ= Sen α

IMIT

Ø =Sen-1 IM Sen α =________

IT

Valores de las impedancias en sus dos formas

4. Para comprobar que la impedancia total obtenida del diagrama vectorial es igual a la obtenida por la formula de paralelo.

ZT = ZF ZM

ZF + ZM

5. Anote sus observaciones.

PRACTICA 4 CIRCUITOS CAPACITIVOS



OBJETIVO: Conocer las características eléctricas principales de un circuito en cuanto a voltaje y corriente, así como determinar su impedancia compleja expresándola en sus formas polar y rectangular.

Recordemos que un circuito capacitor es un elemento que se opone a las variaciones de voltaje y al aplicarle alterna hace que la corriente se adelante al voltaje 90 grados.

Físicamente un capacitor son dos placas metálicas paralelas separadas por un material dieléctrico por lo que su impedancia en terminales será infinita siempre y cuando la frecuencia de la señal que se le aplique sea cero (corriente directa), como en este laboratorio trabajaremos con una frecuencia de 60Hz (corriente alterna), la impedancia de el capacitor tendrá un valor que debe tomarse en cuenta, y que dependerá del valor de el capacitor.

En las practicas de los sistemas de potencia eléctrica un capacitor real se aproxima mucho a un puro, debido a que su resistencia interna es casi despreciable, por que durante su carga y descarga la corriente circula por el camino externo al capacitor y no atraves de el. Por esa razón su impedancia real es:

Polar Rectangular

Zc =1<-90˚ Zc = 0 – J Xc

wC

Donde:

Xc = 1 = Reactancia capacitiva

wC

Para el desarrollo de nuestra práctica y un mejor comprensión del comportamiento de un condensador, utilizaremos conectando a este una resistencia externa. Los pasos a seguir son:

1. En el tablero de nodos arme el siguiente circuito (circuito serie) utilizando como cargas una resistencia o lámpara (foco) y un capacitor, energizelo con 127 volts (V. C. A.) y este será VT.

2. Efectué las siguientes mediciones: LAB - VOLT

VT = _Volts_______ VT = ____________________VF = _Volts_______ VF = ____________________VC = _____ IT = ____________________



3. Arme en el tablero de nodos el siguiente circuito (circuito paralelo) agregándole únicamente al anterior un condensador en paralelo.

CIRCUITO REAL CIRCUITO ELECTRICO

4. Efectué las siguientes mediciones.

IT = _0. _____ IA = _________________IB = _0.63 VT = _________________

5. Para calcular las impedancias de las cargas utilizadas en el circuito serie armado en el paso 1 con los datos medidos en el paso 2.

Aplicando la ley de ohm tenemos:

ZF = VF < 0˚ ZM = VM< ˚ ZT = VT<˚

IT ITIT

CALCULOS

ZF= 104.2Volts/0.42 Amperes= 248 Ohms

ZM =78.5 Volts/0.42 Amperes=186.9 Ohms

ZF __< 0˚ = _8___ + J O ZF = _________< 0˚ = _______ + J O

ZM =

_< =_248_ ZT = __________< =________ + J _____

Para encontrar el ángulo Ø de la impedancia total, es necesario trazar el diagrama vectorial de voltajes. Utilizando las leyes de los voltajes de Kirchhoff (L. V. K.) y debido que se trata de un circuito serie tomemos como referencia la corriente total (IT).

VT = VF + VC

Diagrama vectorial de voltajes



Ø˚= TanVC = Tan ___ = ________

VF

Voltaje del foco (en fase con IT) + voltaje del capacitor (90 grados atrás de IT) = voltaje total (atrasado Ø de IT).

Valores de las impedancias en sus dos formas:

Polar Rectangular

ZF = ZF = ___ + J O

ZC = ____ ZC = O + J_

ZT = _ZT = ___ + J _

6.- Comprobar que la impedancia total es igual a la suma de la del foco y la del capacitor

ZT = ZF + ZC

7.- Calcular las impedancias de las cargas utilizadas en el circuito paralelo armado en el paso3 con los datos medidos en el paso 4.

Aplicando la ley de ohm tenemos:

ZF = VF∟0˚ ZC1 = VC1∟90˚ ZC2 = VT∟90˚ ZC2 = VT∟90˚

IA IA IB IT

CALCULOS

ZF= 125.8/0.44= 285.90

ZC1= 78.5/0.44 = 178.40

ZC2= 128.5/0.63= 199.6

ZT= 125.8/ 0.67= 187.76

ZF =V∟0˚ ZC1 = V∟-90˚ ZC2 =_V∟-90˚ ZT = _V∟

A AAA

ZF = _∟0˚ ZC1 =_∟-90˚ ZT = ∟0˚ ZT = ∟0˚



Para calcular el ángulo de la impedancia total, como ya se conoce el ángulo Ø calculado en el paso 5 (ángulo de desfasamiento de la rama A), trazaremos el diagrama fasorial de corrientes utilizando la ley de las corrientes de Kirchhoff (L. I. K.) tomando como referencia el voltaje total, por tratarse de un circuito paralelo.

IT = IA + IB Nota IA = IT del circuito anterior

Diagrama vectorial de corrientes

Corriente de la rama A (adelante Ø de VT) + corriente de la rama B (adelante 90 grados de VT) = Corriente total (adelantada de VT)

Para encontrar el ángulo es necesario primero conocer el ángulo y este lo obtenemos utilizando la ley de los Cosenos.

IB² = IT² + IA² - 2 IT IA Cos

Cos α= IT² + IA² - IB²

2 IT IA = (

Cos α = _0.408________

α = Cos _______

α = arctan(__________

Por lo tanto

ℓ = Ø + α = ____ + ___

ℓ = _

Es el ángulo de desfasamiento entre el voltaje total (VT) y la corriente total (IT)

Valores de las impedancias en sus dos formas:



Polar Rectangular

ZF = ________ ZF = + JO

ZC1 = ZC1 = O - J ___

ZC2 = _ZC2 =O - J _

ZT = _ZT =_

ZT = __

8.- Comprobar que la impedancia total (ZT) es igual a la obtenida por la formula de paralelo:

ZT = ZA ZC2= ____(

ZA + ZC2 CALCULOS

ZA= 285.90 0º + 178.40 -90º = 285.9 -178.4 J = 336.99 -31.19º

ZC2= 199.6 -90º = -199.6J

ZT = ___234 63.01º____

9. Anote sus observaciones.

PRACTICA 5

ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS EN SERIE, PARALELO Y MIXTOS

Objetivo: Determinar quetienen los circuitos serie, paralelo y mixtos RLC, cuando se le aplica un voltaje alterno.

1) Circuito Serie RLC

Armar un circuito serie que contenga un elemento resisivo, u inductivo y un capacitivo, suministrarle un voltaje alterno de 220 volts, 60 Hz. Determinar el comportamiento que tiene el circuito.

Utilizando el Multimetro

Medir

VF=

V M=



VC=

VX=

VT=

IT=

Ley de Kirchhoff

VT= VX + VC

VT= [VF + V M] + VC = V ab = ITZT

Como sabemos que el circuito tiene elementos RLC, la corriente (Ir) puede estar en fase con el voltaje (Vr) o puede adelantarse o atrasarse, entonces el angulo de desfasamiento “θ” puede tener el valor de 0º +- 90º = VTIT

Representación de voltajes y corrientes, (IT= IF = IM = IC)

2) Circuito Paralelo RLC

Armar un circuito serie que contenga un elemento resistivo, u inductivo y un capacitivo, suministrarle un voltaje alterno de 220 volts, 60 Hz. Determinar el comportamiento que tiene el circuito.

Utilizando el multímetro


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