Lab de circuito

INTRODUCCION

En esta práctica se estudiaran:

• El teorema de Thevenin, establece que si una parte de un circuito eléctrico lineal está comprendida entre dos terminales A y B, esta parte en cuestión puede sustituirse por un circuito equivalente que esté constituido únicamente por un generador de tensión en serie con una impedancia.
• El teorema de Norton, establece que cualquier circuito lineal se puede sustituir por una fuente equivalente de intensidad en paralelo con una impedancia equivalente. Al sustituir un generador de corriente por uno de tensión, el borne positivo del generador de tensión deberá coincidir con el borne positivo del generador de corriente y viceversa.
• El teorema de superposición, establece que el efecto que dos o más fuentes tienen sobre una impedancia es igual, a la suma de cada uno de los efectos de cada fuente tomados por separado, sustituyendo todas las fuentes de voltaje restantes por un corto circuito, y todas las fuentes de corriente restantes por un circuito abierto

En esta práctica podremos demostrar si se cumplen los valores calculados con los teoremas antes mencionados coinciden con los valores obtenidos en la experiencia, debido a que se necesita conocer como trabaja cada teorema para poder realizar los cálculos y obtendremos valores medidos por los instrumentos de medición eléctrica para realizar una respectiva comparación de los datos.

Objetivos.

Que el alumno sea capaz de:

• Encontrar el equivalente de Thevenin y Norton en un circuito eléctrico.
• Comprobar la validez del circuito equivalente de Thevenin y Norton a través de la comparación de los valores medidos en este, con los obtenidos en el circuito original.
• Aplicar el teorema de superposición en un circuito, alimentado por fuentes activas.
• Comprobar la utilidad y validez del teorema de superposición mediante la comparación de los resultados experimentales y los analíticos.

MARCO TEORICO

Teorema de Thévenin

En la teoría de circuitos eléctricos, el teorema de Thévenin establece que si una parte de un circuito eléctrico lineal está comprendida entre dos terminales A y B, esta parte en cuestión puede sustituirse por un circuito equivalente que esté constituido únicamente por un generador de tensión en serie con una impedancia, de forma que al conectar un elemento entre los dos terminales A y B, la tensión que cae en él y la intensidad que lo atraviesa son las mismas tanto en el circuito real como en el equivalente.

El teorema de Thévenin fue enunciado por primera vez por el científico alemán Hermann von Helmholtz en el año 1853,1 pero fue redescubierto en 1883 por el ingeniero de telégrafos francés Léon Charles Thévenin (1857–1926), de quien toma su nombre.2 3 El teorema de Thévenin es el dual del teorema de Norton.

[pic 1]

Cálculo de la tensión de Thévenin

Para calcular la tensión de Thévenin, Vth, se desconecta la carga (es decir, la resistencia de la carga) y se calcula VAB. Al desconectar la carga, la intensidad que atraviesa Rth en el circuito equivalente es nula y por tanto la tensión de Rth también es nula, por lo que ahora VAB = Vth por la segunda ley de Kirchhoff.

Debido a que la tensión de Thévenin se define como la tensión que aparece entre los terminales de la carga cuando se desconecta la resistencia de la carga también se puede denominar tensión en circuito abierto.

Cálculo de la resistencia (impedancia) de Thévenin

La impedancia de Thévenin simula la caída de potencial que se observa entre las terminales A y B cuando fluye corriente a través de ellos. La impedancia de Thévenin es tal que:

[pic 2]

Siendo [pic 3] el voltaje que aparece entre los terminales A y B cuando fluye por ellos una corriente [pic 4] y [pic 5] el voltaje entre los mismos terminales cuando fluye una corriente [pic 6]

Para calcular la impedancia de Thévenin se puede reemplazar la impedancia de la carga por un cortocircuito y luego calcular la corriente [pic 7] ( IAB ). Como por el cortocircuito la tensión VAB es nula, la tensión de Thévenin tiene que ser igual a la tensión de Rth. La impedancia de Thévenin ( Rth = Zth ) será

[pic 8]

De esta manera se puede obtener la impedancia de Thévenin con mediciones directas sobre el circuito real a simular

LABORATORIO

Ejercicio N° 1. Teorema de Thevenin y Norton.

Procedimiento.

        C[pic 9][pic 10][pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19][pic 20][pic 21][pic 22][pic 23][pic 24]

        I    40Ω                     60Ω        [pic 25][pic 26]

   Va         100 Ω        200 Ω        RL[pic 27][pic 28][pic 29][pic 30][pic 31][pic 32][pic 33][pic 34][pic 35][pic 36][pic 37][pic 38][pic 39]

                  D[pic 40][pic 41][pic 42]

• Coloque el multímetro digital ajustado como voltímetro entre los puntos C y D del circuito, encienda la fuente, ajuste el voltaje (Va) en 20 voltios y mida el valor equivalente al voltaje de Thevenin. Tome nota del valor medido.
• Apague la fuente y cambie el selector del multímetro conectada en los terminales C y D para medir corriente y mida el valor equivalente a la corriente de Norton, usando el mismo valor de tensión de la fuente. Tome nota del valor medido.
• Apague la fuente y cambie el selector del multímetro conectado en los terminales C y D para medir la resistencia, desconecte la fuente de alimentación de los terminales A y B, cortocircuite estos terminales y mida el valor equivalente a la resistencia de Thevenin. Tome nota del valor medido.
• Conecte nuevamente la fuente entre los terminales A y B, conecte la resistencia de carga RL a los terminales C y D del circuito.
• Energice la fuente, mantenga constante el voltaje (Va) en 20 voltios mientras le asigna valores a RL de 100, 200, 300, 400 y 500 ohmios, y para cada caso, mida el voltaje en sus terminales. Elabore una tabla y anote los valores obtenidos.
• Desconecte el circuito.
• Realice el montaje del circuito equivalente de Thevenin, estando conectada la resistencia de carga RL, como se indica, asígnele a la resistencia RTH el valor equivalente a la resistencia de Thevenin medido en el punto anterior.

[pic 43][pic 44][pic 45][pic 46][pic 47][pic 48][pic 49][pic 50][pic 51]

        I    Rth           C[pic 52][pic 53]

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