Objetivos Material Realizacion´ - isp.uv.esisp.uv.es/courses/tre/  · PDF...

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  • Teora de Redes ElectricasPractica 1. Resolucion de circuitos de continua

    Objetivos

    Montar circuitos de continua y medir sus magnitudes de tension y corriente.Analizar los circuitos de mediante las leyes de Kirchhoff y realizar un balance com-pleto de potencias.Aplicar los teoremas de las redes y de superposicion.Contrastar los resultados analticos con los medidos en la placa de montaje.

    Material

    Placa de montaje.Generador de contnua.Multmetro.

    Realizacion

    1. Montar en la placa de montaje el circuito de la figura.

    a) Calcular analticamente la tension en cada punto del circuito y las corrientesque circulan por sus elementos.

    b) Utilizando el multmetro, medir las diferencias de potencial y las corrientes encada elemento del circuito. Comprobar que se obtienen, aproximadamente, losmismos valores que en el apartado anterior.

    c) Con los valores medidos, comprobar que la potencia consumida por las resis-tencias coincide con la potencia entregada por el generador.

  • 2. En este apartado vamos a analizar el circuito que se muestra en la figura.

    a) Calcular de forma analtica las tensiones y corrientes en el circuito.

    b) Montar el circuito en la placa de montaje.Nota: como no se dispone de generador de corriente, hemos de utilizar el teorema deThevenin para encontrar el circuito equivalente, compuesto por un generador de tensiony una resistencia en serie, del generador de corriente I1 y la resistencia R5.

    c) Medir con el multmetro las magnitudes de tension y corriente en cada elemen-to del circuito. Comprobar que se obtienen los mismos valores previstos por loscalculos analticos.

    d) Con los valores obtenidos realizar el balance de potencias del circuito.

    3. En este ultimo apartado vamos a combinar los dos generadores de tension y corrien-te, como se muestra en la figura.

    a) Utilizando los resultados de los dos apartados anteriores y aplicando el teoremade superposicion, calcular las corrientes y tensiones en cada punto del circuito.

    b) Medir con el multmetro las corrientes y tensiones y comprobar que coincidencon los valores teoricos.

    c) Realizar el balance de potencias final del circuito completo.

  • Teora de Redes ElectricasPractica 2. Analsisi mediante ecuaciones diferenciales.

    Objetivos

    Utilizar ecuaciones diferenciales para resolver circuitos electronicos.Estudiar circuitos de primer y segundo orden.

    Material

    Ordenador con simulador de circuitos instalado.

    Realizacion

    1. Sea el circuito de la figura:

    10V

    1k

    1F

    Figura 1: Circuito RC de primer orden.

    Determina la expresion de la corriente de forma analtica mediante ecuaciones diferenciales.Calcula el valor de la corriente en t=1 ms.

    2. Monta el circuito de la Figura 1.

    a) Obten la corriente por el circuito mediante un analisis transitorio. Obten el valor parat=1 ms y comparalo con el valor obtenido analticamente.

    b) Determina mediante un analisis parametrico la representacion de la corriente entre 0 y4 ms cuando la resistencia vara entre 1 y 10 k.

    3. Una vez visto el proceso de carga de un condensador se estudiara el proceso de descarga.Para ello se propone el siguiente circuito:

    1F 1k

    Figura 2: Descarga de un condensador a traves de una resistencia.

    Considerando una carga inicial del condensador de 10 voltios, obten la expresion de la co-rriente por el circuito. Calcula el valor de dicha corriente para t=1 ms.

  • 4. Monta el circuito de la Figura 2.

    Para fijar voltaje inicial del condensador en el simulador hay que fijar el parametro IC (toma-remos 10 voltios).

    a) Comprueba experimentalmente el voltaje en la resistencia para t=1 ms.

    b) Determina, mediante un analisis parametrico la representacion del voltaje entre 0 y 4 mscuando la resistencia vara entre 1 y 10 k.

    5. Vamos a ver ahora mediante un ejemplo sencillo los terminos transitorio y estacionario de uncircuito. V1 = 10 cos(1000 t) V.

    V1

    1k

    1F

    Figura 3: Circuito RC con generador de alterna.

    a) Obten los terminos transitorio (solucion homogenea de la ec. diferencial) y estacionario(solucion particular) de la corriente de malla por el circuito.

    b) Compara el termino estacionario obtenido mediante metodos de alterna con el obtenidoen el apartado anterior.

    c) Determina la corriente de malla para t=0,5 ms.

    6. Monta el circuito de la Figura 3.

    a) Representa la respuesta transitoria del circuito entre 0 y 4 ms.

    b) Obten el valor para t=0,5 ms y comprueba que se obtiene el mismo valor que en lasolucion analtica.

    7. Vamos a ver otro circuito de segundo orden donde puede aparecer un tipo de respuestaque nunca tendremos en un sistema de primer orden: una respuesta oscilatoria. Para elloestudiaremos el circuito donde pueden aparecer los tres comportamientos que se pueden daren un sistema de segundo orden: amortiguado, crticamente amortiguado y subamortiguado.

    10V

    1F1mH

    R

    a) Determina teoricamente las condiciones sobre el valor de la resistencia R para que lacorriente de malla presente una respuesta oscilatoria.

    b) En funcion de los valores obtenidos realiza un analisis parametrico sobre el valor de laresistencia comprobando su papel sobre la respuesta temporal de la corriente.

  • Teora de Redes ElectricasPractica 3. Resolucion de circuitos de alterna

    Objetivos

    Montar circuitos de alterna y medir sus magnitudes de tension y corriente.Analizar los circuitos mediante las leyes de Kirchhoff y realizar el balance de potencias.Aplicar el teorema de superposicion para analizar circuitos con generadores de distintas fre-cuencias.Contrastar los resultados analticos con los medidos en la placa de montaje.

    Material

    Placa de montaje.Generadores de continua y alterna.Multmetro y osciloscopio.

    Realizacion

    1. Montar en la placa de montaje el circuito de la figura.

    +

    -

    V110V

    1kR2

    100uH

    L1

    R1 1k

    R5

    3k3

    R3

    4k7

    R4 2k2

    C1

    100nF0

    Nota: comprobar que al tratarse de un circuito de continua la cada de tension en la bobinaes practicamente nula, y que la corriente que pasa por la resistencia R5 es tambien casi nula,al estar el condensador actuando como un abierto.

    a) Calcular analticamente la tension en cada punto del circuito y las corrientes que circulanpor sus elementos.

    b) Utilizando el multmetro, medir las diferencias de potencial y las corrientes en cada ele-mento del circuito. Comprobar que se obtienen, aproximadamente, los mismos valoresque en el apartado anterior.

    c) Con los valores medidos, comprobar que la potencia que consumen las resistencias y laque entrega el generador de continua coinciden.

  • 2. En este apartado vamos a trabajar en corriente alterna. Para ello desconectamos el generadorde continua y conectamos un generador de senal sinusoidal, tal y como muestra la figura.

    100uH

    L1

    1kR1

    3k3

    R5

    4k7

    R3

    1kR2+

    -

    V2

    C1

    100nF

    R4 2k2

    0a) Calcular analticamente las tensiones y corrientes en cada elemento del circuito.

    b) Utilizando de nuevo el multmetro, pero ahora trabajando con valores de tension y co-rriente eficaces, medir las magnitudes de tension y corriente en cada elemento del circui-to. Comprobar que se obtienen los mismos valores previstos por los calculos analticos.

    c) Con los valores medidos, calcular que la potencia media en alterna que consumen lasresistencias y la que entrega el generador de alterna coinciden.

    3. En este apartado vamos a combinar los generadores de tension continua y alterna, como semuestra en la figura.

    100uH

    L1

    3k3

    R5

    4k7

    R3

    1kR2+

    -

    V21kR1

    +

    -

    V3

    10V

    C1

    100nF

    R4 2k2

    0

    5 Vef

    100 Hz

    a) Con los resultados de los dos apartados anteriores, y aplicando el teorema de superpo-sicion, calcular las corrientes y tensiones en cada punto del circuito.

    b) Medir ahora con el multmetro las corrientes y tensiones. Coinciden con los valoresteoricos? Razonar la respuesta.

    4. Para finalizar, vamos a utilizar la sonda del osciloscopio para medir la tension en los nudosdel circuito.

    a) Obtener los valores medios, valor de pico y valor pico a pico de las ondas medidas.

    b) Utilizando los dos canales del osciloscopio medir la diferencia de fase entre la onda delgenerador sinusoidal y las ondas en cada nudo del circuito. Comprobar que las fasescoinciden con los valores teoricos calculados en el segundo apartado.

  • Teora de Redes ElectricasPractica 4. Transformador monofasico.

    Introduccion

    En esta practica se analiza el funcionamiento del transformador monofasico, ejemplo de maquinaelectrica estatica. Es interesante que el alumno de Teora de Redes Electricas, sea capaz de insertareste elemento en el contexto de la teora estudiada en clase.Un transformador es un convertidor de energa, construido de hierro (nucleo) y cobre (devana-dos). Se denomina primario al devanado por donde entra la energa, y secundario al devanado pordonde sale esta hacia la carga. Se dice, pues, que el transformador monofasico es un cuadripolo,ya que posee dos terminales electricos de entrada y dos terminales electricos de salida. El nucleode hierro, que soporta a ambos devanados, almacena la energa magnetica que proviene de laprimera conversion electro-magnetica en el primario. Esta energa almacenada, vuelve a conver-tirse a electrica en el secundario y es entregada a la carga.El transformador monofasico se puede considerar ideal o real1. Aqu se hara un primer analisisdel transitorio mediante una simulacion con PSPICE de un transformador semi-ideal2. Posterior