TRABAJO COLABORATIVO 2Ferney cordoba segura GRUPO 201423_9 Tutor PABLO ANDRES GUERRA GONZALEZ UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA ANALISIS DE CIRCUITOS AC INGENIERIA ELECTRONICA NOVIEMBRE 2010 INTRODUCCION El presente trabajo contiene laboratorios de las prácticas propuestas para la unidad dos, con las cuales entraremos a analizar el comportamiento de impedancia y corriente Es de anotar que durante el desarrollo de los laboratorios se mostrara el voltaje con respecto de la corriente o viceversa cuando trabajemos ya sea con un inductor o un capacitor. . utilizaremos los conceptos de fasor y el de impedancia. los cuales relacionan linealmente la corriente y el voltaje fasoriales de un elemento de los circuitos planteados.OBJETIVO El objetivo principal radica en estudiar la respuesta de un circuito en estado estable senoidal. para lo cual. 005 6.05 Angulo de fase . en las cuales se trabajara con un inductor de 47 milihenrios Tabla 3.DESARROLLO LABORATORIO 2 Circuito propuesto 47mh 3. grados 0. Resistencia. R.3K Ω)RL. divisiones 360º. 10 D 360º. Verificación de la formula de impedancia para el circuito (3.92º .036º 43. Ω Valor Nominal 47 100 Valor Medido 47 099 Ancho de la onda senoidal D. divisiones 0. 10 D Distancia entre puntos cero d.3 K Ω Resultados de la practica de laboratorio 2. XL . que nos mostro el osciloscopio. 9. o I. V 10 10 4. 1. en el inductor al cual se le ha aplicado un voltaje senoidal en su entrada.66º 9. con un inductor de 47mH.02).43 3142 17.06 Vpp 1. de 1 K Ω.7 En las graficas.3 k 1k Voltaje aplicado Vpp. Montaje con: R. se logro apreciar que al aumento de la resistencia el ángulo de fase disminuye. de 3.Tabla 4.90 Vpp 9. (calculad (calculado (calculad 43. Verificación de la formula de impedancia para el circuito (1K Ω)RL.03 Voltaje en el resistor VR. Ω 3. Valor nominal del resisto r.56 mA 3145 10. se realizo el montaje en workbench. I de 47mH Montaje con: R. la corriente P-P disminuye y el voltaje P-P se mantiene normal. Para observar el efecto.69 Voltaje en el inductor VL . a) a. Corrient Reactanc Angulo Voltaj e ia de e (calculad Inductiv aplicad fase.5º 1.3 K Ω y 1 K Ω.3 K Ω. y utilizando las resistencias de 3. de cada uno de los procedimientos con los dos valores de las resistencias propuestas. I de 47mH . VR.Por otra parte se verifico las relaciones entre el voltaje aplicado. V. y el voltaje en L. Diagrama fasorial para R 3. Inductor de 100mH . son casi iguales los cálculos matemáticos a los prácticos. aunque los valores varían un poco. y se logro establecer que. Inductor de 100mH Diagrama fasorial para R 1 K Ω. VL. de acuerdo a las formulas planteadas en el objetivo 2. el voltaje en R.3 K Ω. Inductor de 47mH DESARROLLO LABORATORIO 3 Circuito propuesto 0. Valor del capacitor. 4237Ω 4230 2800 .033 0.033 μF 2KΩ Tabla 5. Ohm VT/IT .Diagrama fasorial para R 1 K Ω. Ω p 2.032 10 Vent .720 Voltaje en el capacit or VCp p Corrient Reactanc e ia calculad capacitiv a a VR/R (calculad mAp a) Xc . Inductor de 47mH Diagrama fasorial para R 3. ) Ley de Ω a) Vc/Ic . µF Nomina Medido l . Vp -p Voltaje en el resistor VRp . Determinacion de la impedancia de un circuito RC en serie.3 K Ω.36 4800 10 Reactanc Impedanc Impedanc ia del ia ia del capacitiv circuito circuito a (calculada (calculada (calculad ) R .p 4.Xc . 032 0.38 21. grados 67.92 7950 3420 3421 1200 Tabla 6. Determinacion de la impedancia en un circuito RC en serie Valor del capacitor µF Nominal Medido . Montaje con: R. de 1 K Ω.1 0.840 10 2.1 10 5.0.033 0. la corriente es la que adelanta el voltaje. cuando la trabajamos en un circuito RC.4 0.1 Reactanc ia capacitiv a (de la tabla 4800 7910 tan = XC /R Angulo de fase .37 Es importante observar el comportamiento que tiene la señal senoidal.67 Impedanci a R Ω V Z= COS 2168 2152 2. C de 0. nos podemos dar cuenta que ahora es lo contrario. con respecto al inductor.33μF .1 0. aquí. Montaje con: R. Condensador de 0.033μF Diagrama fasorial para R 2 K Ω. Condensador de 0.1μF Diagrama fasorial para R 2 K Ω. C de 0.1μF . de 2 K Ω. 8 46.033 D. en un circuito RC serie Resistencia R. Voltaje aplicado (calculad o) Vp-p.033 Voltaje aplica do Vp-p. grados 77.96 9. θ. V Voltaje en el resistor VR.033 μF 2KΩ Tabla 7.DESARROLLO LABORATORIO 4 Circuito propuesto 0. cm Ancho de la onda senoidal.18 6.2º 9. Vp-p Voltaje en el capacit or VC Vp-p 9.975 78.7 9. Angulo de fase. cm Angulo de fase .63 0.28º . Ω 4822. cm Distancia entre puntos cero. nominal) Ωl C. Uso del osciloscopio para hallar el ángulo de fase. Ω Capacitanc ia C. y relaciones de voltaje en un circuitoRC serie Resisten Capacitanc cia (valor ia (valor nomina).033 6. (calculad o con XC y R).98 Corriente (calcula da) I. mA Reactanc ia capacitiv a (calculad a) XC . V 10 10 1. Valor Valor µF Nomina Medido 1l k 1 0.8 k 6.78 0.7 7092.033 0. µF 1k 6.08º Tabla 8.54 0.9º 46.4 Angulo de fase. θ.8 k 0. se monto un circuito con un condensador de 0. y por otra parte las fotografías de la practica en laboratorio no se lograron realizar debido a que me quede sin pila de la cámara. ya que en el software de workbench no se tenia el valor del condensador. Montaje con: R.Se desarrollo la practica 4 en laoratorio y en workbench. C de 0.8K Ω. de 6.33μF . Utilizando el condensador en mención de se obtuvo la siguiente grafica.33. 033Μf .33μF Las graficas anteriores nos logran demostrar una vez más como la corriente adelanta el Voltaje y que si variamos el valor de la resistencia utilizando el mismo valor del condensador. de 1K Ω. C de 0. teniendo en cuenta que si elevamos el valor de la resistencia el valor del ángulo fase se hace menor y si realizamos lo contrario. el angulo de fase varia. Condensador de 0.8 K Ω. este sube. Diagrama fasorial para R 6.Montaje con: R. Diagrama fasorial para R 1 K Ω.033Μf DESARROLLO LABORATORIO 5 LABORATORIO 5 Objetivos . Condensador de 0. 5%) : • 1 de 100 8. 5W Capacitores: . Diferenciar potencia real de potencia aparente en circuitos AC 2. Medir la potencia en un circuito AC MATERIAL NECESARIO Fuentes de alimentación: • • Transformador de aislamiento Autotransformador de voltaje variable (variac o equivalente) Instrumentos: • • • Osciloscopio de doble traza Multímetro digital Amperímetro de 0 – 25 o un segundo MMD con escalas de amperímetro de C.1.A Resistor ( ½ W. VR e l en sus cálculos. VR. P. conecte el capacitor de 10 µF. Registre las respuestas en la tabla 9 en el renglón 5 µF. A4.7 µ F. A5. el interruptor de línea en posición de apagado y S1. Mida el voltaje en el resistor. Ponga el autotransformador en su voltaje de salida mínimo y el perímetro de ca en la escala de 25 mA. Calcule la potencia aparente. abierto. . 100 V Otros: Interruptor de un polo un tiro Cable de línea polarizado con interruptor de encendido/ apagado y fusible A. arme el circuito de figura 5. A3. A2. 100 V 1 de 10 µ F. y la corriente I. Con S1 abierto y el autotransformador en su voltaje de salida menor. Medición de la potencia por el método de voltaje – corriente A1. en serie con el resistor de 100 8.cierre S 1 . Con el cable de línea desconectado. el factor de potencia y el ángulo de fase del circuito. P A. Registre los valores en la tabla 9 en el renglón de 5µF.• • 1 de 5 µ F o 4. Abra S1 y desconecte el capacitor de 5 µF.Aumenta el voltaje de salida del autotransformador hasta que VAB=50 V. la potencia real. Utilice de manera adecuada los valores medios de VAB. Con un óhmetro mida la resistencia del resistor de 100 8 y anote el valor en la tabla 9. de 0 a 360° de la onda senoidal de voltaje. Registre sus respuestas en la tabla 9 en el renglón de 10 µF. de unas 4 divisiones de pico a pico. Determinación del factor de potencia con un osciloscopio B1. Repita el paso A4 para el circuito en serie de 100 8/ 10 µF. encienda el osciloscopio. Después de la ultima medición. Conecte el osciloscopio de doble traza al circuito RC en serie. Con una escala en centímetros mida con precisión la distancia horizontal. Observe donde las curvas cruzan el eje horizontal (x).Cambie al canal 2. No utilice el control horizontal. Estos son los puntos cero de las dos ondas senoidales. A7. D.Cierre S1.A6.Aumente la salida del autotransformador a 10V rms. Use el control vertical para centrar la onda de manera vertical. Ajuste sus controles de modo que una sola onda senoidal. B3. Ajuste los controles de forma que una sola onda senoidal. B. ocupe el ancho de la pantalla. B2. También mida la distancia. ocupe el ancho de la pantalla. de unas 6 divisiones de pico a pico. Utilice los controles verticales y horizontales para centrar la onda en la pantalla. El selector de disparo debe ponerse en EXT. B4.Registre la medición en la tabla 10 en el renglón de 5 µF. Incremente la salida del autotransformador hasta que VAB=25V. Cierre S 1. Las señales de los canales 1 y 2 deben aparecer juntas. Mida VR e l y registre los valores en la tabla 9 en el renglón de 10 µF. d. Compruebe su medición midiendo la distancia entre los puntos cero correspondientes a las dos ondas (figura 6) . abra S1. Registre el valor en la .Ponga el osciloscopio en el modo de doble canal. como en la figura 6. entre los dos picos positivos o negativos de las ondas senoidales. El autotransformador debe estar en su voltaje de salida menor. que es el canal de corriente. El canal 1 es el de referencia de voltaje. W Valor Medido Valor (Valor Nomi . Cierre S1. FP. entre voltaje y corriente en el circuito de la figura 6. Apague el osciloscopio.tabla 10 para el resistor de 100 8. desconecte el capacitor de 5 µF. mA Pote Ncia apa Rente PA VA Potencia real P. abra S1. Tabla 9. Repita el paso B5 para el circuito serie de 10 µ F y 100 8. V Voltaje en el resistor VR. Con la formula de la figura 7 calcule el ángulo de fase. Registre sus respuestas en la tabla 10. del circuito. B6. calcule el factor de potencia. Después de la última medición. Medición de potencia por el método de voltaje – corriente. B5. Reemplace el capacitor de 5 µ F por uno de 10 µ F en el circuito de la figura 6. V Corrien te (MEDID A I. B7. Resistencia R Capac i tancia Vol-taje Apli cado VAC. abra S1 y desconecte el osciloscopio del circuito. 5 µ F. apague el osciloscopio. repita los pasos del B3 al B5 para el capacitor de10 µ F. B8. 20 mA 523.093798 A X-C = Vc/Ic= 49.6785 Ω/100 Ω) = -79.8599 Ω I = VR/R = 9.11V² = 49.38V Vс = V*Xc/Z = 50V*5 23.1833 Ω= 49.093798A = 5 23.12V/0.19º= 533.19º Z = R/cos θ= 100 Ω/cos – 79.67 85 Ω/533.11V V= √ V²R + V²c = √ 9.12 V 23.67 85 Ω θ = tan -¹( -Xc/R) = tan-¹ ( -523.6785 Ω 261.38V²+ 49.36 V 93.9208 V 49.089208ª .9977649500455V I= vr/r = 8.3798V/100 Ω= 0.9208v/100 Ω= 0. µ F 10 µ F 50 V 25 V 9.3798 V 8.183321997735 Ω VR = V*R/Z=50V*100 Ω/533.1833 Ω= 9.1 5.Nominal nal) CµF 100 MΩ 100 MΩ 938 892.798m A 89. 0051194758193V .089208A = 261.8599 Ω θ = tan-¹ (Xc/R)= tan-¹ ( -261.8599 Ω = 23.8599 Ω/100 Ω) = -69.36 V² = 25.92 V² + 23.36V V= √ V²R + V²c = √ 8.10º = 280.36V/0.10º Z= R/cos θ= 100 Ω/ cos -69.92V Vс = V*Xc/Z = 25V*261.Xc = Vc/Ic= 23.3177 Ω = 8.317768756682 Ω VR = V*R/Z= 25V*100 Ω/280. cm Angulo de fase (calculado ) grados Factor de potencia (calculado ) FP. µ F Distancia entre puntos cero d.% . cm Ancho de la onda senoidal D. Determinación del factor de potencia con osciloscopio Resistenci a (valor Nominal) R Capacitan cia (Valor Nominal) C.Tabla 10. Con la variación de la resistencia en los circuitos RL si cambia la reactancia inductiva. En un circuito RC se observa que la XC es inversamente proporcional a la frecuencia. Con la variación de los valores de la resistencia en los circuitos RC la reactancia capacitiva es la misma. En los circuitos RC la corriente se adelanta con respecto al voltaje.CONCLUSIONES: Observamos que en los circuitos RL la corriente se atrasa con respecto al voltaje. En los circuitos RL observamos que la XL es directamente proporcional a la frecuencia. . Escuela de ciencias básicas. Escuela de ciencias básicas. .REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS • • • GUERRA GONZALEZ. UNAD. Modulo: Análisis de Circuitos AC. Protocolo académico: Análisis de circuitos AC. 2009. 2009. Modulo Análisis de circuitos AC. tecnología e ingeniería. Aula virtual: Análisis de circuitos AC. Pablo Andrés. GUERRA GONZALEZ. UNAD. UNAD. Pablo Andrés. tecnología e ingeniería. CONCLUSIONES • Se logro comprobar que al utilizar un inductor en un circuito serie con una resistencia. por medio de otros elementos que se encuentran a nuestra disposición y que son de herramientas muy útiles dentro de nuestra carrera. hago referencia a los voltajes y las corrientes que participan dentro de los circuitos propuestos. Por otra parte en un circuito serie. proporcionaron el ángulo en cada uno de ellos. Realizando los diagramas fasoriales. el voltaje adelanta la corriente. propuestas en cada uno de los procedimientos. los cuales eran prácticamente iguales a los que se calculaban matemáticamente. y en un circuito serie de un condensador con una resistencia. la corriente adelanta el voltaje. Teniendo en cuenta que se podía comprobar. haciéndose su valor menor. teniendo en cuenta una escala apropiada. los valores de las reactancias con las resistencias. se procedió a montar los circuitos propuestos y se pudo comprobar que aunque existe una variación en los valores esta es muy mínima si logramos utilizar las • • • • . se comprobó que esos valores varían muy poco con los arrojados en cada una de las prácticas. De igual forma realizando matemáticamente. se logro observar que al aumento del valor de la resistencia. de un condensador o un inductor con una resistencia. se pudo constatar que. hablo del software que nos ofrece Workbench. se aprecia que varía inmediatamente el ángulo de fase. y tomando los valores establecidos en cada uno de los procedimientos. sin embargo lo monte en workbench y logre observar el porqué se requería uno de este valor.herramientas que se nos ofrecen dentro de ese software de una manera adecuada. . 47mH. la importante posición que juega el voltaje en el circuito y la cual es como este adelanta la corriente. ya que en el marcado que lo busque no encontré el que se requería para la práctica. puesto que el utilizado en la práctica no dejaba apreciar. • Es de anotar que se utilice un inductor de 47 micro henrios.