Manual Sel II

UNIVERSIDAD TECNICA LATINOAMERICANA

FACULTAD DE INGENIERIA

Hacia el desarrollo a

través de la formación integral

ALUMN@:__________________________________________

CICLO:________________ TURNO:_____________________

SERVELAB – PRC – 01 - FOR- 06

2

CONTENIDO PAG.

REGLAMENTO DEL LABORATORIO Y SISTEMA DE EVALUACION 3

GUIA 1 MEDICION DE POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA 4

GUIA 2 MEDICION DE POTENCIA TRIFASICA 9

GUIA 3 INDUCTANCIA MUTUA 14

GUIA 4 REDES DEDOS PUERTOS EN PSPICE 21

GUIA 5 ANALISIS TRANSITORIO RL, RC Y RLC CON EWB 5. 12 30

GUIA 6 SERIES DE FOURIER EN MATLAB 38


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REGLAMENTO DEL LABORATORIO Y SISTEMA DE EVALUACION

De él reglamente interno del laboratorio de Eléctrica electrónica y Física. Se establecen las siguientes medidas de seguridad y protección durante la realización de las prácticas en los laboratorios.

a) En el laboratorio no se puede ingerir ningún alimento o bebida.

b) No se repiten prácticas de laboratorio solo se realizaran en la fechas programadas(ver reglamente )

c) Está prohibido fumar.

d) Las sustancias no se pueden probar, ni oler.

e) Al comenzar cada sesión del laboratorio el docente/instructor podrá

evaluar la preparación del estudiante en lo referente a la práctica a realizar

f) Una vez transcurrido quince minutos después del inicio de la práctica de

laboratorio el estudiante pierde el derecho a la misma

g) Cada estudiante debe tener su propia guía de laboratorio durante la practica

h) No se permite intercambio de información ni la intervención en otros

grupos de trabajo

i) Los estudiantes no podrán comenzar las prácticas y experimentos sin la presencia, orientación y autorización del docente o instructor.

j) Si algún equipo presenta algún problema en su funcionamiento se debe

desconectar de la fuente de corriente eléctrica y reportarla al jefe del laboratorio para que la revise un personal calificado

Las nota de laboratorio se obtiene así:

60%: participación en la práctica (20%), asistencia, (20%) reporte de laboratorio (20%)

40%: evaluación práctica de los temas desarrollados primer evaluado (10%) segundo (15%) tercer evaluado (15%)


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I. OBJETIVOS.

1. Verificar y medir la potencia aparente, potencia activa y potencia reactiva.

2. Cuantificar la carga eléctrica y el factor de potencia.

3. Verificar el procedimiento usualmente seguido para llevar a cabo la corrección del

factor de potencia.

II. INTRODUCCIÓN.

Si la corriente i (t) y el voltaje v (t) a través de una impedancia Z están dados por y

respectivamente, se puede afirmar que la potencia asociada a esa puerta se expresa como:

donde siempre es mayor que cero y su valor promedio se define como potencia activa o

potencia real P y se puede interpretar como aquella potencia que se convierte en trabajo

útil. Mientras que es la componente de la potencia que no se traduce en trabajo útil y su

amplitud, máxima se define como potencia reactiva Q.

El factor de potencia, Cos Ø, representa una medida de la cantidad de energía que se

transforma en trabajo útil y éste puede ser de adelanto o de atraso.

III. MATERIALES Y EQUIPO. Amperímetro y voltímetro

Inductancia, resistencia y capacitancia

Fuente de corriente alterna 120 VAC 60Hz

Conectores

IV. PROCEDIMIENTO.

NO ENERGIZAR NINGÚN CIRCUITO SIN LA PREVIA REVISIÓN DEL INSTRUCTOR

UNIVERSIDAD TECNICA LATINOAMERICANA FACULTAD DE INGENIERIA

MATERIA: SISTEMAS ELECTRICOS LINEALES II PRACTICA N° 1 TEMA: MEDICION DE POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA

LUGAR DE EJECUCION: LABORATORIO DE ELECTRICA


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1. Armar el circuito mostrado en la figura 1, considerando los valores proporcionados.

Circuito resistivo.

Figura 1

Magnitud Valor V A

Cos Ø VA W Ø

VA VAR

Tabla 1

2. Armar el Circuito ver figura 2, y completar la tabla 2. Circuito inductivo.


6

Figura 2

Magnitud Valor

V A

Cos Ø VA W Ø

VA VAR

Tabla 2

Circuito capacitivo.

Figura 3


7

Magnitud Valor V A

Cos Ø VA W Ø

VA VAR

Tabla 3

3. Instale el circuito mostrado en la figura 4 considerando los valores especificados, y

con capacitor desconectado.

4. Una vez armado el circuito proceder al realizar las mediciones y completar la tabla

4.

5. Determine el valor del capacitor para llevar el Cos Ø 1 actual , a Cos Ø 2 = 0.95.

6. Conecte e capacitor al circuito y complete la tabla 5.

Carga resistiva inductiva y capacitiva

Magnitud Valor V A

Cos Ø VA W Ø

VA VAR

Tabla 4


8

Magnitud Valor V A

Cos Ø VA W Ø

VA VAR

Tabla 5

V. PRUEBA DE CONOCIMIENTO.

1. ¿Qué es un vatímetro y cómo debe conectarse en un circuito? Lleve a cabo diagramas explicativos.

2. Para los circuitos mostrados en las figuras 1, 2 y 3, calcule las potencias absorbidas por los elementos que lo conforman. De igual forma, haga el cálculo de factor de potencia, de la potencia activa, reactiva y aparente

3. En el circuito de la figura 2, encuentre una expresión para la inductancia L en función del factor de potencia () en la carga utilizando los datos:

4. Teniendo en cuenta esta ecuación suponga un factor de potencia de modo que

obtenga una inductancia que exista en el laboratorio (diferente a 280 mH), cuyo devanado soporte la corriente que circula a través de él para un voltaje de 100 V y 60 Hz.


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MATERIA: SISTEMAS ELECTRICOS LINEALES II PRACTICA N° 2 TEMA: MEDICION DE POTENCIA TRIFASICA


I. OBJETIVOS.

1. Estudiar los circuitos trifásicos equilibrados y desequilibrados, mediante mediciones

de tensiones, corrientes y potencia en los mismos.

2. Medir de la potencia de una carga trifásica equilibrada inductiva.

3. Determinar de la Potencia reactiva.

II. INTRODUCCIÓN. La potencia demandada por una carga trifásica es igual a la suma de las potencias

suministradas por cada una de las fases. Esto se cumple para cualquier tipo de conexión de

la carga y características de ésta. Luego, la potencia del sistema trifásico puede medirse con

tres vatímetros monofásicos conectados en la forma indicada en el esquema. Obsérvese que

esto requiere tener acceso al punto neutro del sistema. Ver figura 1.

Figura 1 Conexión de watimetros

La potencia total instantánea será:


10

III. MATERIALES Y EQUIPO.

Amperímetro y voltímetro Inductancia, resistencia y capacitancia Fuente trifásica 60 Hz Conectores

IV. PROCEDIMIENTO.

Medición en circuito resistivo conexión estrella

1. El instructor explicara la conexión del vatímetro el su guía dibuje el esquema de

conexión y anotar las características del watimetro.

2. Armar el diagrama de conexión ,ver figura 2 no energizar sin previa revisión del

instructor

Figura 2

3. Una vez se ha verificado por el instructor la conexión proceda a energizar la carga y completar la tabla 1.

Carga Estrella

VLL1-2 VLL1-3 VLL-2-3 IL1 IL2 IL3

Tabla 1


11

Medición en circuito inductivo conexión estrella.

1. Armar el diagrama de conexión ,ver figura 3 no energizar solicitar revisión del

instructor

2. Completar la tabla 2.

Figura 3

Carga

Estrella VLL1-2 VLL1-3 VLL-2-3 IL1 IL2 IL3

Tabla 2

Medición en circuito resistivo conexión delta

1. Armar el diagrama de conexión ,ver figura 4

2. Completar los datos solicitados en la tabla 3.


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Figura 4

Carga Delta


Tabla 3 Medición en circuito inductivo conexión delta

1. Armar el diagrama de conexión similar al de la figura 4, con la variante que la

carga a sustituir es de carácter inductivo, no energizar solicitar revisión del

instructor

2. Completar los datos de la tabla 4.

Carga Delta


Tabla 4


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IV. PRUEBA DE CONOCIMIENTO.

1. Para cada una de las cargas determine el factor de potencia, y potencia

aparente.

2. Encontrar el valor de la capacitancia en uf y kvar para corregir el factor de

potencia de medido en la practica a un factor de potencia igual a 0.99 en el

caso de la carga inductiva.

3. Mencione las características que diferencian una conexión estrella de una

delta.


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MATERIA: SISTEMAS ELECTRICOS LINEALES II PRACTICA N° 3 TEMA:

PINDUCTANCIA MUTUA


I. OBJETIVO 1. Comprobar experimentalmente la Inducción mutua

2. Cuantificar los efectos producidos por corrientes eléctricas variables, en particular la

corriente alterna sobre una bobina

II. INTRODUCCION Si por una bobina circula una corriente que varía con el tiempo (Fig.1), produce en el interior de ella un campo magnético variable y por tanto un flujo magnéticoφ también variable que por la ley de Faraday-Henry, creará una fem inducida (autoinducida).

d dIN L

dt dt

φ= − = −ε

Siendo L el coeficiente de autoinducción y el signo negativo indica que el sentido de la fem inducida es tal, que por sus efectos electromagnéticos se opone a la variación de dicho flujo (Ley de Lenz). Una bobina en un circuito de AC provoca un desfase de π 2 entre V e I, estando relacionadas la tensión y la corriente por la reactancia inductiva de la bobina que vale X L = 2 fLL = ω π , es decir ef L efV X I= y por tanto

L =V

Ief

efω Si dos bobinas se colocan acopladas en el núcleo (Fig.2) y por la bobina 1 circula una corriente variable I1 producirá, como hemos visto anteriormente, un flujo magnético variable que atravesará la bobina 2 e inducirá una fem.

212 2

dN

dt

φ= −ε

El flujo magnético es proporcional a la corriente que lo produce

N d M dI2 2 21 1φ = Con lo cual

12 21

dIM

dt= −ε

Análogamente se puede escribir:


15

21 12

dIM

dt= −ε

Se demuestra que M M M12 21= = , siendo M la inductancia mutua que está relacionada con

las autoinductancias de ambas bobinas por M = L L1 2 . En la práctica el coeficiente de inducción mutua es algo menor que el valor teórico M. Por eso se introduce un coeficiente k de acoplamiento, menor que 1, quedando definida la inductancia mutua como

M k L LP 1 2=

El valor de MP se puede calcular experimentalmente del mismo modo que el coeficiente de autoinducción.

efP

ef

VM

I=

ω

Siendo Vef la tensión inducida en la bobina 2 y Ief la corriente variable que pasa por la bobina 1. Las dos bobinas acopladas de la Fig.2 son, por otro lado, el fundamento de un transformador cumpliéndose que.

V

V

N

N2

1

2

1

=

Siendo V1 la tensión de entrada al transformador y V2 la de salida, N1 y N2 el número de espiras del primario y secundario, respectivamente. También se producen corrientes inducidas si se conecta una bobina a una corriente continua, pero solo en los instantes de cierre y apertura del circuito.

III. MATERIALES Y EQUIPO.

1- Amperímetro y voltímetro 1- Transformador con núcleo ferro magnético 1- Fuente de corriente alterna variac

Conectores varios

IV. PROCEDIMIENTO

RECUERDE NO ENERGIZAR NINGÚN ELEMENTO SIN LA REVISIÓN Y

APROBACIÓN DEL INSTRUCTOR


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Identificación de las marcas de polaridad

1. Armar el circuito de la figura 1, se alimenta al primario del transformador con voltaje nominal, previamente se conecta una terminal del primario con la del secundario como se muestra en la figura 1.

Figura 1

2. Conectar un voltmetro entre las terminales del primario y secundario que están disponibles. Completar la tabla 1.

V1 Voltímetro

Tabla 1

3. Sí la lectura obtenida corresponde a la resta del voltaje del primario y del secundario, las marcas se colocan en las terminales donde está conectado el voltmetro. Sí la lectura es la suma, las marcas de polaridad deberán estar una en la terminal donde está el voltmetro y la otra en la terminal donde se unió el primario y el secundario.

Resistencias de los devanados

1. Medir la resistencia de cada devanado, previamente con un multímetro para tener una referencia de su valor. Completar la tabla 2.


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R devanado primario R devanado secundario

Tabla 2

2. Aplica el método volt-amperímetro alimentando con una fuente de corriente directa al

devanado de ver figura 2. Al aplicar la ley de Ohm se relacionan las mediciones del voltmetro y del amperímetro y se determina la resistencia. Este proceso debe de realizarse para ambos devanados.

Figura 2

Inductancias propias del devanado primario y secundario

1. Para un circuito acoplado se debe considerar ,ver figura 3

Figura 3

L11 es la inductancia propia del primario.

L22 la inductancia propia del secundario.

L12 la inductancia mutua de ambos devanados.


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2. Aplica el método volt-amperímetro, alimentando con corriente alterna a voltaje nominal, para definir la impedancia, ver Figura 4.

Figura 4

3. Posteriormente se calcula la reactancia en función de la impedancia y de la resistencia

del devanado. La reactancia al relacionarla con la frecuencia de alimentación establece la inductancia del devanado.

4. Realizar el mismo procedimiento para el devanado secundario

Procedimiento para determinar la inductancia mutua.

1. Realizar el arreglo La del arreglo mostrado en la figura 4, en donde de acuerdo a la ubicación de las marcas de polaridad, el voltaje de alimentación debe de corresponder a la diferencia de los voltajes nominales de los devanados.

Figura 4


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2. Completar la tabla 3

V I

Tabla 3

3. Realizar el arreglo Lb mostrado en la figura 5, las marcas de polaridad están cruzadas, por lo que el voltaje de alimentación debe de corresponder a la suma de los voltajes nominales de los devanados, esto con la finalidad de establecer el mismo grado de saturación del inciso anterior.

Figura 5

4. Se aplican las siguientes relaciones de las ecuaciones mostradas para ambos arreglos,

completar la tabla 4

V I

Tabla 4


20

V. PRUEBA DE CONOCIMIENTO.

1. Cite dos ecuaciones diferentes para la inductancia de un elemento de circuito.

2. ¿Cómo depende la energía magnética almacenada por un inductor de la corriente que pasa por él?


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MATERIA: SISTEMAS ELECTRICOS LINEALES II PRACTICA N° 4 TEMA:

PREDES DE DOS PUERTOS EN PSPICE


I. OBJETIVOS

1. Utilizar Pspice como herramienta para la simulación de circuitos eléctricos 2. Determinar por medio de las mediciones, las ecuaciones con los parámetros de

admitancia.

II. INTRODUCCION. El origen del simulador SPICE puede remontarse a hace más de treinta años. A mediados de la década de los 60 IBM desarrolló el programa ECAP, que más tarde serviría como punto de partida para que la Universidad de Berkeley desarrollara el programa CANCER. Hasta principios los años 70 los circuitos electrónicos se analizaban casi exclusivamente de forma manual, mientras que de forma progresiva, la complejidad de éstos iba en aumento fue en ese momento cuando un grupo de la Universidad de Berkeley, tomando como base el programa CANCER, desarrolló la primera versión de SPICE (Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis). Un simulador de propósito general que permitía analizar sobre grandes ordenadores y workstations, circuitos analógicos sin necesidad de montarlos físicamente. El éxito alcanzado por el programa, así como por su utilización generalizada, originó la aparición de numerosas versiones de SPICE. En 1984 nace de manos de MicroSim Corporation la primera adaptación para ordenadores personales: PSpice. Desde entonces, PSpice ha ido renovándose hasta llegar a las versiones actuales PSpice está considerado como el estándar en análisis electrónico. Es referencia y base de numerosos simuladores del mercado.

III. MATERIALES Y EQUIPO

1. Computadora con sistema operativo Windows xp 2. Disco de almacenamiento flexible o memoria USB


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IV. PROCEDIMIENTO

Dibujo de circuitos en el programa schematics. Para arrancar un nuevo proyecto de simulación de transitorio utilizando el programa Schematics de MicroSim Corporation usted debe ir al menú de inicio en la barra de tareas de Microsoft Windows, hacer click y posteriormente a programas/DesignLab Eval 8 en el cual debe seleccionar la opción Schematics que presenta el siguiente icono:

Una vez realizado esto aparecerá una ventana similar a la mostrada en la figura 1, que representa la interfaz gráfica del programa Schematics.

Figura 1 interface de Pspice

El programa Schematics presenta una barra de menús similar a la de cualquier programa o aplicación de Windows, tal y como puede observarse en la figura 1 (caracterizada por los nombres File, Edit, Draw, Navigate, etc...). Debajo de esta barra aparece la barra de herramientas, con una serie de botones que permiten acceder fácilmente a las opciones más importantes de la barra de menús. En la figura 1 se observan los botones que contiene la barra de herramientas de la aplicación Shematics, necesarios para realizar las simulaciones requeridas y de los cuales se dará una breve descripción a continuación.


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Número de botón

Descripción de función

Botón Zoom In : Permite incrementar el tamaño del circuito diseñado, mediante la aplicación de un Zoom. Es equivalente en la barra de menús a hacer click en View/In.

Botón Zoom Out : Permite decrementar el tamaño del circuito diseñado. Equivalente en la barra de menús: View/Out.

Botón Zoom Area : Aplica un Zoom (Incremento de tamaño) al área marcada por el mouse. Primero se hace click en el botón y luego se marca el área deseada con el mouse. Equivalente en la barra de menús: View/Area.

Botón Zoom to Fit Page : Se aplica un Zoom optimo tal que el tamaño del circuito diseñado abarca por completo la pantalla de dibujo en Schematics. Equivalente en la barra de menús: View/Fit.

Botón Draw Wire : Permite realizar la conexión entre los diferentes pines de los dispositivos que conforman el circuito diseñado. Equivalente en la barra de menús: Draw/Wire.

Botón Draw Bus : Permite realizar la conexión de buses en un circuito, es decir de varios pines. Equivalente en la barra de menús: Draw/Bus.

Botón Draw Block : Permite dibujar una caja en la cual se puede introducir un circuito para hacer una especie de circuito integrado, es decir, toda una circuiteria puede ser representada por una caja Draw Block. Equivalente en la barra de menús: Draw/Block.

Botón Get New Part : Permite acceder de forma inmediata a la librería de componentes o dispositivos analógicos y digitales. Equivalente en la barra de menús: Draw/Get New Part.

Botón Edit Attributes : Permite acceder a las propiedades del elemento o dispositivo seleccionado. Equivalente en la barra de menús: Edit/Attributes...También puede hacerse doble click el el elemento para mostrar sus propiedades.

Botón Edit Symbol : Permite editar el elemento seleccionado para modificar el dibujo del mismo. Equivalente en la barra de menús: Edit/Symbol.

Combo Get Recent Part : En esta caja quedan almacenado los últimos dispositivos o componentes cargados desde la librería. También sirve para cargar directamente un componente con solo colocar el nombre del mismo en el combo y presionar la tecla Enter.

Botón Setup Analysis : Permite establecer que tipo de análisis se va a realizar sobre el circuito diseñado. Equivalente en la barra de menús: Analisis/Setup.

Botón Simulate : Permite iniciar la simulación del circuito diseñado. Equivalente en la barra de menús: Analisis/Simulate (tecla F11).

Botón Voltaje/Level Marker : Con este botón se puede obtener la gráfica del voltaje transitorio en cualquier parte del circuito donde sea ubicado el icono correspondiente, una vez realizada la simulación, es decir, basta colocar el icono de voltaje/Llevel Marker en el nodo donde se quiera obtener la gráfica de voltaje y realizada la simulación, aparecerá por defecto la gráfica correspondiente. Equivalente en la barra de menús: Markers / Mark Voltaje Level.

Botón Current Marker : Idem al caso anterior, con la salvedad de que la gráfica en este caso es de la corriente. Equivalente en la barra de menús: Markers / Mark Current into Pin.


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Botón Enable Bias Voltaje Display: Permite obtener el voltaje puntual en los diferentes nodos del circuito en un momento específico, generalmente en el punto inicial de la simulación.

Botón Enable Bias Current Display : Idem al caso anterior, con la salvedad de que en este caso el parámetro medido es la corriente

Para dibujar componentes eléctricos y/o electrónicos en el programa Schematics, es necesario recurrir a la librería del mismo. Por ejemplo si queremos dibujar una fuente debemos hacer click en el botón Get New Part,

con lo cual se abrirá una ventana similar a la de la figura 2.Esta es la ventana sencilla de la librería de Shematics. En la parte inferior izquierda pueden observarse los componentes con los cuales está dotada esta librería y a la derecha de estos se observan una serie de botones que cumplen las siguientes funciones (figura 2):

Figura 2

Close : Cierra la ventana de librería Place : Permite pegar en la interfaz gráfica de Schematics, el componente seleccionado de la librería mediante el mouse, a la vez que deja activa la ventana de esta librería. Help : Llama la ayuda de la librería Libraries... : Este botón abre otra ventana de librería semejante a la mostrada en la figura 2, en la que se muestran todos los componentes organizados por categorías. Advanced>> : Haciendo click en este botón, se habré una ventana avanzada de la librería como la mostrada en la figura 3 en la cual además se edita el símbolo del componente seleccionado. Es recomendable usar esta ventana al seleccionar componentes para el diseño del circuito.


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Figura 3 Librería de Schematics con componentes

Siguiendo el ejemplo, en la figura 5 se ha seleccionado una fuente sinusoidal. Una vez seleccionado el componente se hace click en Place (en caso de querer mantener activa la ventana de librería) o en Place & Close (para cerrar esta ventana), y arrastramos el mouse sobre la ventana de Schematics hasta el sitio donde queremos colocar el componente y hacemos click. Podemos colocar este componente tantas veces como queramos con solo hacer click con el mouse. Para obviar el componente seleccionado, presionamos la tecla ESC...

Figura 4. Dibujo de circuito RC en Schematics.-


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Cada componente como es obvio, posee ciertas propiedades a las que se puede acceder seleccionando (color rojo) el componente o dispositivo y haciendo doble click con el mouse. Esto abre una ventana con las propiedades de dicho componente de manera que el usuario pueda modificar las que necesite. En la figura 4 se muestra el dibujo de un circuito RC con una fuente sinusoidal, la respectiva tierra del circuito (GND_EARTH, de la librería), y la forma como unir los diferentes nodos del circuito (utilizando el botón Draw Wire de la barra de herramientas). En caso de querer cambiar el valor de una resistencia, condensador, inductor, etc.. se debe hacer doble click en el valor correspondiente, con lo que se abrirá una ventana en la cual se debe introducir el nuevo valor. Las unidades aceptadas por el programa Schematics son: (p) para pico, (n) para nano, (u) para micro, (m) para mili , (k) para kilo , (M) para mega. Los nombres de los dispositivos o elementos también pueden ser cambiados de manera análoga al de los valores. Preparación de circuitos para análisis transitorio.

1. Antes de iniciar la simulación del circuito diseñado es necesario almacenar éste en el computador. Para ello utilizamos el icono de la barra de herramienta (Save). El archivo almacenado en este caso tiene extensión *.sch. Luego de almacenado el archivo es necesario establecer el rango de tiempo en el cual se hará el análisis transitorio. Para esto se puede hacer click en el botón Setup Analysis

2. Como solo es de interés en este momento el análisis transitorio de circuitos,

debemos seleccionar la casilla Transient... ver figura 6 y pulsar en dicho botón, así aparecerá la ventana de la figura 2. En esta ventana debemos introducir los valores de tiempo inicial para el análisis (Print Step), que por defecto es de 20 ns, y el valor de tiempo final del análisis (Final Time) que por defecto es de 1000 ns. Por ahora estos dos valores son los únicos en los cuales concentraremos nuestro interés.

Figura 5 Ventana de Setup Analisis.


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3. Introducidos los límites inicial y final de tiempo para la simulación, pulsamos en OK, y el circuito esta ya listo para realizar la simulación. Para hacer esto pulsamos en el botón Simulate de la barra de herramientas, ó pulsamos F11.

4. Luego de realizada la simulación, se abrirá la ventana del programa MicroSim

Probe, en el cual se graficarán los resultados.

5. Para que el programa MicroSim Probe se habrá automáticamente al finalizar la simulación del circuito se debe hacer lo siguiente: en la barra de menús seleccione Analysis y luego Probe Setup, con lo cual se abrirá una ventana. En esta nueva ventana seleccione la solapa Probe Startup y en ésta debe seleccionar la opción Automatically run Probe after simulation.

6. Simular el circuito de la figura 7 realizar el análisis de la carga y descarga de condensador y captura con la opción en el teclado impr pant petsis

Figura 6

Redes de dos puertos.

1. Utilizando el simulador Pspice construya el circuito de la figura 7. Donde: R1: 270 Ω, R2:150 Ω, R3:220 Ω, R4:47 Ω, R5:47 Ω, R6:150Ω.


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Figura7 2. Usando una fuente de energía utilizar la salida de 24 VDC con los cuales se tendrá

V1.ajustar la otra fuente hasta 12vdc lógicamente deberá utilizar las salidas de VDC.

3. Sustituya la fuente V2 de 12 VDC por un cortocircuito y proceda a medir los valores

siguientes: V1=______________ volt I1=_______________ A I2=_______________A

4. A continuación encuentre la admitancia, tomando como red de dos puertos el circuito encerrado.

5. Utilizar la ecuación Y11= (I1/V1) v2= 0 calcular la valor de la admitancia

Y11 =___________ Y21=____________

6. Determine la ecuación para la admitancia de Y21 7. Sustituya la fuente V1 de 24 VDC por un cortocircuito y proceda a medir los valores

siguientes V2=______________ volt I1=_______________ A I2=_______________A


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8. A continuación encuentre los parámetros de admitancia, tomando como red de dos

puertos el circuito Utilizar la ecuación.Y12 = (I1/V2 v1 = 0 Y12 =__________ Y22 =___________

9. Con el valor de V2 e I2 calcule el valor de v1 recuerde que I2 será la suma de las corriente I2 generadas individualmente por las fuentes de VDC es decir, la suma algebraica de las corrientes I2 obtenidas en el pasos 3 y paso 7 anteriores

V1= _________Volt

V. PRUEBA DE CONOCIMIENTO

1. Que aplicaciones tienen las redes de dos puertos. 2. Investigar a que se refiere el término parámetros híbridos en un circuito. 3. Pueden realizarse los análisis realizados con una fuente alterna. 4. Que indican los parámetros obtenidos en la practica.explique que puede concluir

acerca de ellas.


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MATERIA: SISTEMAS ELECTRICOS LINEALES II PRACTICA N° 5 TEMA: ANALISIS TRANSITORIO RL, RC Y RLC CON EWB 5.12

LUGAR DE EJECUCION: LABORATORIO DE ELECTRICA I.OBJETIVOS

3. Conocer el simulador EWB “Electrónic Workbench” versión 5.12 e identificar sus capacidades

4. Construir los diagrama esquemático de circuitos RL,RCy RLC

II. INTRODUCCION. Electronics Workbench es una herramienta de simulación que provee todos los componentes e instrumentos necesarios para crear diseños electrónicos en su computadora, sin usar tabletas experimentales, componentes e instrumentos reales. Electronics Workbench cuenta con la simulación mezclada analógica - digital y el análisis gráfico de formas de onda, ayuda a diseñar y analizar los circuitos usando diferentes instrumentos simulados y opciones del análisis. Simplemente con seleccionar y desplazar los componentes con el ratón, se pueden editar los circuitos de manera fácil y rápida. Debido a que Electronics Workbench es totalmente integrado e interactivo, puede cambiar las condiciones de su circuito rápidamente durante la simulación y analizarlo. Por ejemplo, se pueden abrir interruptores o mover potenciómetros mientras el circuito se está simulando. Las formas de onda están disponibles durante la simulación y no sólo después de que ésta haya sido terminada.


31

Conocimiento de la interface de EWB 5.12.

Figura 1 inteface de EBW 5.12

Componentes mas importantes a utilizar en la presente practica.

Figura 2

Barra de herramientas

Menús desplegables

Barra de herramienta de circuitos

Swicht para la realizar la simulación o deternerla

SEVLAB-PRC-01-FOR-03

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1. La tierra. 2. La batería 3. Fuente de corriente DC 4. Fuente de voltaje AC 5. Fuente de corriente AC 6. Voltaje Fuente de voltaje controlada 7. Voltaje Fuente de corriente controlada 8. Corriente Fuente de voltaje controlada 9. Corriente Fuente de corriente controlada 10. Fuente de VccFuente de Vdd 11. Reloj

12. Fuente de AM. 13. Fuente de FM: 14. Voltaje –Onda seno controlada en el

oscilador 15. Voltaje – Onda triangular controlada en el

oscilador 16. Condensador variable 17. Inductor variable 18. Coreless Coil 19. Centro magnético 20. Transformador no lineal

En la barra de herramienta de compoentes de puede encontrar el generador de funciones y el osciloscopio se puede en la figura 3.

Figura 3

Componentes básicos.

Figura 4


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1. Conector 2. Resistencia 3. Condensador 4. Inductor 5. Transformador 6. Parada 7. Interruptor 8. Tiempo de retraso del interruptor 9. Voltaje controlado en el interruptor 10. Interruptor actualmente controlado

11. Tirar a resistencia 12. Potenciómetro 13. Paquete de resistencias 14. Voltaje – interruptor analógico controlado 15. Condensador polarizado 16. Condensador variable 17. Inductor variable 18. Coreless Coil 19. Centro magnético 20. Transformador no lineal

III. MATERIALES Y EQUIPO

Computadora con Simulador EWB versión 5.12 Disco de almacenamiento flexible o memoria USB

IV. PROCEDIMIENTO

Análisis RL, RC y RLC.

1. Graficar el voltaje de descargas del capacitir como condición inicial que el voltaje

almacenado es VC (0)=10V realizar el montaje del circuito de la figura 5

Figura 5

2. Para indicar las condiciones iníciales 3. Colocar el cursor sobre el cable de conexión de las terminales superiores de los componentes

y oprimir dos veces seguidas el botón izquierdo del mouse 4. Una vez desplegada la opción de propiedades del cable seleccionar el comando Node 5. En el recuadro de Analysis (en la parte inferior) activar la opción Use initial conditions 6. Escribir en el renglón Transient analysis (IC) el valor de la condición inicial (en este caso 10

V) 7. Para configurar el análisis transitorio


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8. Seleccionar en el menú Analysis la opción Transient 9. En el recuadro Initial conditions activar el comando User-defined 10. En el recuadro Analysis poner el tiempo en el que debe terminar la simulación (poner en este

caso End time = 0.01 seg 11. En la parte inferior seleccionar el número 1 en recuadro Nodes in circuit 12. Hacer CLICK en la opción Add de manera que en el recuadro Nodes for analysis aparezca el

1. Esto indica que se va a graficar el voltaje en el nodo 1 13. Hacer CLICK en el comando Simulate 14. Una vez terminada la simulación se despliega la gráfica con el resultado 15. Dibuje la grafica obtenida del circuito de la figura 5


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Circuito RLC subamortiguado.

1. Simular el circuito subamortiguado de la figura 6

Figura 6

2. Realizar los pasos anteriores con la diferencia que el tiempo final de simulación será de 0.01 seg.haciendo click sobre el comando simúlate

Se debe obtener una grafica similar al de la figura 7


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Figura 7 Respuesta en frecuencia.

1. Realizar el diagrama de la figura que corresponde a un circuito RC y obtendremos su diagrama de respuesta en frecuencia. Analizaremos un circuito con una fuente de voltaje se 10 V de amplitud y 45 grados de fase

Figura 8

2. Construir el circuito y editar la fuente de voltaje. En la opción Value escribir los parámetros correspondientes a la fuente de alterna (10 V, 45 grados y 1 kHz). Estos valores nos sirven sólo como referencia, ya que éstos se utilizan sólo para el análisis transitorio. El resultado del análisis transitorio se muestra en la siguiente gráfica 3. Para obtener el diagrama de respuesta en frecuencia hay que editar nuevamente la fuente de alterna haciendo un doble CLICK sobre ésta y seleccionar la opción Analysis Setup. En la parte


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superior derecha tenemos dos recuadros, el primero dice AC Magnitude, en éste escribimos el valor de la amplitud (10 V); en el recuadro inferior (AC Phase) escribimos la fase de 45 grados. Estos son los parámetros que se utilizan para el análisis de respuesta en frecuencia (en el Workbench se designa este análisis como AC Frequency)

PRUEBA DE CONOCIMIENTO

1. Imprima las graficas obtenidas del circuito de la figura 8 2. Para obtener las gráficas de respuesta a. Seleccionar del menú Analysis la opción AC Frequency b. Poner como frecuencia final 10 KHz (FSTOP) c. Sweep type indica el tipo de escala que se va a utilizar en el eje horizontal (décadas, octavas o

lineal), seleccionar décadas d. Number of points indica los puntos que se van a calcular para hacer la gráfica (entre más

puntos mejor resolución) usaremos el valor ya asignado de 100 e. En Vertical scale se define la escala en el eje vertical (elegir decibeles) f. Seleccionar los nodos de entrada y salida para la gráfica g. Seleccionar Simulate para realizar la simulación 3. Imprima las graficas y anexarlas al reporte 4. Del circuito la figura, 6 colocar un interruptor se cierra en t = 0.001 seg, graficar el voltaje en el Capacitor.


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I. OBJETIVOS

1. Conocer el entorno de matlab 2. Analizar las series de Fourier con matlab

II. INTRODUCCION.

El análisis de Fourier fue introducido en 1822 en la “Théorie analyitique de la chaleur” para tratar la solución de problemas de valores en la frontera en la conducción del calor. Más de siglo y medio después las aplicaciones de esta teoría son muy bastas: Sistemas Lineales, Comunicaciones, Física moderna, Electrónica, Óptica y por supuesto, Redes Eléctricas entre muchas otras. La Serie de Fourier establece que cualquier señal expresada en el dominio del tiempo puede expresarse como una suma, discreta o continua, de sinusoides de distintas frecuencias. De este modo, la señal queda determinada como un conjunto, discreto o continúo, de parejas amplitud/fase (una pareja por frecuencia) que forma el espectro en frecuencia de la señal. Además, se dice que la señal está representada en el dominio de la frecuencia. En el caso de señales periódicas se tendrá un espectro formado por un conjunto discreto de frecuencias (serie de Fourier). En cualquier otro caso y en general, el espectro es continuo (suma continua o integral) y se obtiene mediante la transformada de Fourier de la señal. Esta práctica está orientada al estudio de señales en el dominio de la frecuencia en las dos modalidades mencionadas, discreta y continua. Cualquier se.nal periódica g (t), de periodo T0 (frecuencia f0 = 1/T0), puede desarrollarse en serie de Fourier:

Donde los coeficientes del desarrollo en serie se calculan como:


MATERIA: SISTEMAS ELECTRICOS LINEALES II PRACTICA N° 6 TEMA: SERIES DE FOURIER EN MATLAB



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Donde w0 = 2∏f0. La serie trigonométrica de Fourier viene expresada por: F(t) = 1/2 a0 + a1 cos wt + a2 cos 2wt + a3 cos 3wt + .... + b1 sen wt + b2 sen 2wt + b3 sen 3wt + ..... En esta práctica se realizara el Análisis de señales con MATLAB como una herramienta para visualizar señales en forma gráfica. Las siguientes instrucciones de MATLAB son ampliamente utilizadas en la generación y procesamiento digital de señales, esto permite de manera rápida y fácil la observación de ciertas características de la señal.

III. MATERIALES Y EQUIPO Computadora con MATLAB Disco de almacenamiento flexible o memoria USB

IV. PROCEDIMIENTO

Funciones coseno, seno y exponencial.

1. Ingresando al computadora 2. Programando las funciones matemáticas tales como coseno, seno y exponencial, ya vienen

programadas en MATLAB así que solamente hay que llamarlas. Realizando la programación que de describe.

Generemos una señal senoidal x (t) = Asen (ωt + φ). Con los siguientes parámetros:

A= 4; %Amplitud, la adición del carácter (;) evita que se

Despliegue el número en pantalla

omega = 30; %Frecuencia angular

phi = pi/4; %Angulo de defasamiento

y = A*sin(omega*t + phi);

plot(t,y) %gráfica en forma continua


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grid %adiciona a la gráfica una malla

title(‘Señal senoidal’)

xlabel('tiempo(seg)') %pone la etiqueta al eje X

ylabel('voltaje') %pone etiqueta al eje Y

gtext('punto máximo') %pone una leyenda que se puede colocar con el mouse

3. Dibujar la grafica obtenida de la función

4. Obtener gráficas logarítmicas programando las siguientes funciones

text(xo, yo,’punto’) %pone una leyenda dadas las coordenadas (xo , yo ) loglog( ) %gráfica en escala logarítmica semilog( ) %gráfica en escala semilogarítmica 5. Graficar la secuencia x(n) = 0.9n , 0 ≤ n ≤ 10 n = 0:10; x = (0.9).^n; % aquí el símbolo ^ indica que n es un exponente stem(n,x) %Gráfica en forma discreta grid xlabel('numero de muestra') ylabel('voltaje') title('Secuencia')


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Figura 3

6. Cambiar la escala de la gráfica usamos las siguientes instrucciones

set(gca,’xtick’,[0 1 2 3 4 5]); set(gca,’ytick’,[0 .1 .2 .3]);

7. Generemos ahora la secuencia compleja 10n10- ,)( )3.01.0( ≤≤= +− njenx . Graficar su magnitud, fase, parte real y parte imaginaria. En MATLAB tendríamos lo siguiente

n=-10:10; alfa=-0.1+0.3j; x=exp(alfa*n); subplot(221),stem(n,real(x)); title('parte real'), xlabel('n') subplot(222),stem(n,imag(x)); title('parte imaginaria'), xlabel('n') subplot(223),stem(n,abs(x)); title('magnitud'), xlabel('n') subplot(224),stem(n,(180/pi)*angle(x)); title('ángulo de fase'), xlabel('n')


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Figura 4

Series de Fourier.

1. Utilizando el análisis de Fourier descomponer una señal en sus componentes armónicos, por ejemplo si tenemos una señal cuadrada la cual podemos escribir como.

tsennn

vtf

n0

1

14)( ω

π ∑∞

=

= ...)55

13

3

1(

4000 +++= tsentsentsen

v ωωωπ

2. Graficar los armónicos de esta función generando uno por uno y posteriormente haremos un programa para obtenerlos.

t = 0:.1:10;

y = sin(t);

plot(t,y),

3. Dibujar la grafica de la frecuencia fundamental


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4. Adicionando dos armónicos dibujar la grafica obtenida y = sin(t) + sin(3*t)/3; plot(t,y)

.


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5. Adición de tercera armónica

y = sin(t) + sin(3*t)/3 + sin(5*t)/5 + sin(7*t)/7 + sin(9*t)/9; plot(t,y)

t = 0:.02:3.14; y = zeros(10,max(size(t))); %abriendo espacio para almacenar los Valores de los armónicos x = zeros(size(t));

V. PRUEBA DE CONOCIMIENTOS

1. Discutir si los resultados experimentales confirman los cálculos teóricos realizados 2. Imprima las graficas obtenidas y anexarlas al reporte

Manual Sel II

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