procedimiento 2 y 5

ANALISIS DE CIRCUITOA AC APORTE INDIVIDUAL

INGENIERIA ELECTRONICA JOSE RICARDO OSPINO HERNANDEZ

PROCEDIMIENTO 2

Objetivos

Medir el ángulo de fase ϴ entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un Circuito RL serie.

Verificar que las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, VR, y el voltaje en L, VL, se describen por las formulas

v=√v R2 +v L2

vR=v∗RZ

v L=v¿∗X LZ

¿

MATERIAL NECESARIO Instrumentos Osciloscopio de doble traza Multímetro Digital Generador de funciones

Resistores (½ W, 5%) 1 de 1 kΩ 1 de 3.3 kΩ

Inductores 1 de 100 mH

Mida con un óhmetro la resistencia de los resistores de 3.3 kΩ y 1 kΩ. Registre los valores en la tabla 3.

Con el generador de funciones apagado, arme el circuito de la figura 2.



3. Encienda el generador de funciones y con el canal núm. 1 del osciloscopio ajuste su salida en 10Vpp a una frecuencia de 5kHz. Ajuste los controles del osciloscopio para que aparezca un ciclo completo que cubra la retícula en forma horizontal.

4. Observe que la entrada del disparo se debe ajustar en el canal núm. 2. En un circuito en serie la corriente es la misma en todas partes. Así pues, en un circuito en serie la corriente del circuito se usará como punto de referencia, es decir 0° cuando se hagan mediciones y se tracen los diagramas fasoriales. La caída del voltaje en R1 es resultado de la corriente que fluye por el mismo.



5. Ajuste los controles NIVEL (LEVEL) y PENDIENTE (SLOPE) del osciloscopio de modo que VR1llene la retícula con un ciclo completo. La mayoría de los osciloscopios tienen 10 divisiones de ancho y un ciclo completo ocurre en 360°. Si la pantalla tiene 10 divisiones, a cada división le corresponderán 36°.

6. Con el selector de MODO (MODE) vertical puesto en DUAL-ALT mida el desfasamiento resultante entre la corriente del circuito (representada por la onda senoidal VR1) y el voltaje de entrada (Vent). Anote los resultados en la tabla 3, renglón de 3.3kΩ.



Tabla 3. Uso del osciloscopio para hallar el ángulo de fase, ɵ, en un circuito RL en serie

7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 1kΩ en lugar del de 3.3kΩ



8. Mida la caída de voltaje en el resistor de 1kΩ (VR) y en el inductor (VL). Escriba estos valores en la tabla 4, renglón de 1kΩ. apague el osciloscopio y el generador de funciones.

9. Calcule la corriente por el circuito mediante la ley de Ohm con los valores medidos de VR y R. anote su respuesta en la tabla 4 para el resistor de 1kΩ.

I=VR

= 10 v3300Ω

=3.030mA

I=VR

= 10 v1000Ω

=1mA

10. Calcule la reactancia inductiva, XL, del inductor según la ley de Ohm para inductores con el valor medido de VL y el valor calculado de I. Registre su respuesta en la tabla 4.

X L=V L

I L= 10v3.030mA

=3.3Ω



X L=V L

I L= 5v1mA

=5Ω

11. Con el valor de XL calculado en el paso 10 y el valor medido de R, calcule el ángulo de fase θ.

θ=tan−1( XLR )

θ=tan−1( 3.33300 )=40.52ο

θ=tan−1( 51000 )=202.47ο

Escriba su respuesta en la tabla 4 para el resistor de 1kΩ.

12. Repita los pasos de 8 al 11 para el resistor de 3.3 kΩ.

13. Con los valores medidos de VR y VL para el resistor de 1 kΩ, calcule Vp-p según la fórmula de la raíz cuadrada

V=√V R2 +V L

2

V=√1.32+100

V=√100 .69=10.68

V=√42+52

V=√16+25

V=√41=6.40



Registre su respuesta en la columna “Voltaje aplicado (calculado)” de la tabla 4. Repita los cálculos para VR y VL con el resistor de 3.3 kΩ. Anote su respuesta en la tabla 4.

14. En el espacio debajo de la tabla 4 trace los respectivos diagramas fasoriales para la impedancia y el voltaje en los circuitos de 3.3 kΩ y 1 kΩ.



PROCEDIMIENTO 5

Objetivos

1. Diferenciar Potencia real de potencia aparente en circuitos AC

2. Medir la potencia en un circuito AC

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos

Osciloscopio de doble traza Multímetro Digital Amperímetro de 0 – 25 mA o un segundo MMD con escalas de amperímetro de CA Fuente de alimentación

Resistor (½ W, 5%)

1 de 100 Ω, 5 W

Capacitores

1 de 5 μF o 4.7 μF, 100 V 1 de 10 μF, 100 V

Otros

Interruptor de un polo un tiro

A. Medición de la potencia por el método de voltaje-corriente

A1. Con un óhmetro mida la resistencia del resistor de 100 Ω y anote el valor en la tabla 9.

A2. Con S1 abierto, arme el circuito de la figura 5. Ponga la fuente en su voltaje de salida mínimo y el amperímetro de CA en la escala de 25 mA.



A3. Cierre S1. Aumente el voltaje de salida de la fuente hasta que VAB = 50 V. Mida el voltaje en el resistor, VR, y la corriente I. Registre los valores en la tabla 9 en el renglón de 5 μF. Abra S1 y desconecte el capacitor de 5 μF.

A4. Calcule la potencia aparente, PA, la potencia real, P, el factor de potencia y el ángulo de fase del circuito. Utilice de manera adecuada los valores medidos de VAB, VR e I en sus cálculos. Registre las respuestas en la tabla 9 en el renglón 5 μF.

A5. Con S1 abierto y la fuente en su voltaje de salida menor, conecte el capacitor de 10 μF. en serie con el resistor de 100 Ω.



A6. Cierre S1. Incremente la salida de la fuente hasta que VAB = 25V. Mida VR e I y registre los valores en la tabla 9 en el renglón de 10 μF. Después de la última medición, abra S1.

A7. Repita el paso A4 para el circuito en serie de 100 Ω / 10 μF. Registre sus respuestas en la tabla 9 en el renglón de 10 μF.

Resistencia R, Ω Capacitancia

(valor

nominal)C,μF

Voltaje aplicado

VAC, V

Voltaje en el resistor VR, V

Corriente(MEDIDA) I, mA

PotenciaAparente PA, VA

Potencia Real P, W

Factor de potencia FP

Angulo de fase, Ø grados

Valor nominal

Valor medido

100

5 50 9.37 9.37 4.68 3,96 0.84 32,09

100

10 25 8.88 8.88 2,22 1,71 0.77 39,57

B. Determinación del factor de potencia con un osciloscopio

B1. Conecte el osciloscopio de doble traza al circuito RC en serie, como en la figura 6. La fuente debe estar en su voltaje de salida menor. El selector de disparo debe ponerse en EXT.



B2. Cierre S1. Aumente la salida de la fuente a 10V rms. El canal 1 es el de referencia de voltaje; encienda el osciloscopio. Ajuste sus controles de modo que una sola onda senoidal, de unas 6 divisiones de pico a pico, ocupe el ancho de la pantalla. Utilice los controles vertical y horizontal para centrar la onda en la pantalla.

B3. Cambie al canal 2, que es el canal de corriente. Ajuste los controles de forma que una sola onda senoidal, de unas 4 divisiones de pico a pico, ocupe el ancho de la pantalla. Use el control vertical para centrar la onda de manera vertical. No utilice el control horizontal.

B4. Ponga el osciloscopio en el modo de doble canal. Las señales de los canales 1 y 2 deben aparecer juntas. Observe donde las curvas cruzan el eje horizontal (x). Estos son los puntos cero de las dos ondas senoidales. Con una escala en centímetros mida con precisión la distancia horizontal, d, entre los dos picos positivos o negativos de las ondas senoidales. Compruebe su medición midiendo la distancia entre los puntos cero correspondientes a las dos ondas (figura 6). Registre la medición en la tabla 10 en el renglón de 5 μF. También mida la distancia, D, de 0 a 360° de la onda senoidal de voltaje. Registre el valor en la tabla 10 para el resistor de 100 Ω. Apague el osciloscopio; abra S1; desconecte el capacitor de 5 μF.



B5. Con la formula de la figura 7 calcule el ángulo de fase, ϴ, entre voltaje y corriente en el circuito de la figura 6. Con el valor de ϴ, calcule el factor de potencia, FP, del circuito. Registre sus respuestas en la tabla 10.

B6. Reemplace el capacitor de 5 μF por uno de 10 μF en el circuito de la figura6.

B7. Cierre S1. Repita los pasos del B3 al B5 para el capacitor de 10 μF. después de la última medición, apague el osciloscopio, 5 μF, abra, S1 y desconecte el osciloscopio del circuito.

B8. Repita el paso B5 para el circuito serie de 10 μF y 100 Ω. Tabla 9. Medición de potencia por el método de voltaje-corriente

Resistencia R, Ω Capacitancia

(valor

nominal)C,μF

Voltaje aplicado

VAC, V

Voltaje en el resistor VR, V

Corriente(MEDIDA) I, mA

PotenciaAparente PA, VA

Potencia Real P, W

Factor de potencia FP

Angulo de fase, Ø grados

Valor nominal

Valor medido

100

10 7.23 6,92 6.95 48.09 0.50 0.09 13.09

100

6.8 7.23 6.64 6.67 44.28 0.48 0.17 21.8



10µF 5μF

Tabla 10. Determinación del factor de potencia con osciloscopio

Resistencia(valor nominal)

R, Ω

Capacitancia(valor nominal)

C, µF

Distancia entrepuntos cero

d, cm

Ancho de la onda

senoidalD, cm

Angulo de fase(calculado)Ø , grados

Factor de potencia

(calculado)FP, %

100 5 2,6 12,3 76.09 24100 10 2,2 12,3 64,3 43

procedimiento 2 y 5

Documents

circuito rl serie

circuito representada

osciloscopio de modo

voltaje de entrada vent

valor calculado

inductor vl

valor medido

valor de xl calculado