Colaborativo 1 Analisis AC

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

Análisis de Circuitos AC

Trabajo Colaborativo 1

Presenta

Alejandro Muñoz

C.C

Carlos Darley Castillo

C.C

Hans Adalberto Gil Sierra

C.C 79899983 de Bogotá

Tutor

PABLO ANDRES GUERRA GONZALEZ

Grupo: 201423_30

CEAD

JAG Bogotá

Bogotá Abril de 2012

INTRODUCCION

El análisis de AC es un tema primordial en la ingeniería. Sus principios aplicados en su estudio son muy similares a los de corriente continua, pero estos requieren el manejo de algunas técnicas y conocimientos especializados, como son las funcionales senoidales y los fasores. También, el estudio de los circuitos derivados, que incluyen resistencias, inductores y capacitores, genera una diversidad de fenómenos y relaciones entre el voltaje y la corriente que deben ser estudiados a profundidad. Las prácticas de laboratorio aquí estudiadas fueron desarrolladas con base en la guía del curso académico Análisis de Circuitos AC, en forma presencial en el respectivo CEAD, así como a través de la utilización de software de simulación: Proteus.

OBJETIVOS

Verificar mediante experimentos que la impedancia, Z, de un circuito RL serie esta dada por la formula Z = RAIZ (R^2 + XL^2) 2. Estudiar la relación entre impedancia, resistencia, reactancia inductiva y ángulo de fase. 3. Medir el ángulo de fase θ entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un circuito RL serie. 4. Verificar las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, VR, y el voltaje en L, VL. 5. Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RC serie esta dada por la formula Z = RAIZ (R^2 + XC^2). 6. Estudiar las relaciones entre impedancias, resistencia, reactancia capacitiva y ángulo de fase. 7. Medir el ángulo de fase θ entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un circuito RC serie. 8. Verificar las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, VR, y el voltaje en C, VC. 9. Diferenciar Potencia real de potencia aparente en circuitos AC. 10. Medir la potencia en un circuito AC.

COMPONENTE PRÁCTICO ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC – 201423

UNIDAD 1

 PROCEDIMIENTO 1

Objetivos

1. Verificar mediante experimentos que la impedancia, Z, de un circuito RL serie está dada por la formula Z

2. Estudiar la relación entre impedancia, resistencia, reactancia inductiva y ángulo de fase.

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos

• Multímetro Digital

• Generador de funciones

RESISTORES

• 1 de 3.3 kΩ, ½ W, 5%

INDUCTORES

• 1 de 47 mH

• 1 de 100 mH

1. Mida los inductores de 47 mH y 100 mH para verificar sus valores. Registre los valores medidos en la tabla 1.

2. Con el interruptor de alimentación del generador de funciones en la posición apagado, arme el circuito de la figura 1.

3. Encienda el generador de funciones y ajuste su salida con el osciloscopio a un valor de 5 Vp-p a una frecuencia de 5kHz. Anote este valor de entrada en la tabla 1, columna Vent.

4. Mida los valores de Vp-p en el resistor y el inductor. Recuerde usar el modo ADD y el botón INVERT del osciloscopio para medir en L1. Registre estos valores en la tabla 1.

Voltaje de la Fuente Voltaje en el resistor

5. Con el voltaje medido en R1 y el valor de su resistencia, calcule y registre la corriente por el circuito en serie. Como el resistor y el inductor están en serie, esta corriente calculada para R1 es la misma para L1.

(R1)

(L1)

6. Con la caída de voltaje medida en el inductor y el valor de su corriente en serie, calcule y registre la reactancia inductiva en L1.

=3.33Ω

=3.12Ω

7. Con la ley de Ohm y la ecuación de reactancias en serie (tabla 2) obtenga la impedancia del circuito. Anote ambos valores en la tabla 1.

8. Remplace el inductor de 47mH por el de 100 mH medido en el paso 1.

9. Repita los pasos del 2 al 7; registre todos los valores en el renglón de 100 mH de la tabla 1

Voltaje de la Fuente Voltaje en el resistor

100 mH

Voltaje en el inductor

Tabla 1. Verificación de la fórmula de la impedancia para un circuito RL

VALOR DEL INDUCTOR

mH Vent

Vp-p Voltaje

En el

Resistor

VR,VP-P Voltaje

En el inductor

VL, VP-P Corriente

Calculada

VR/R

mA Reactancia

Inductiva

(calculada)

VL/IL,Ω Impedancia

Del circuito

(calculada)

Ley de ohm

VT/IT,Ω Impedancia

Del circuito

(calculada)

Z

NOMINAL Medido

47 49.5 5v 3.5 5v 1.5 3.33 3.298KΩ 3.2KΩ

100 100 5v 3.0 5v 1.6 3.12 3.1KΩ 3.2KΩ

10. Examine la tabla 2. Con los valores de la impedancia (calculados a partir de VL / IL) de la tabla 1, calcule el ángulo de fase y la impedancia con las relaciones de ángulo de fase. Llene la tabla 2 para los circuitos con inductores de 47 mH Y 100 mH.

11. En el espacio bajo la tabla 2 trace los diagramas fasoriales de impedancia de los circuitos respectivos. Si los lados del triángulo se dibujan a una escala determinada, los ángulos de impedancia serán más claros.

Tabla 2. Determinación del ángulo de fase y la impedancia.

VALOR DEL INDUCTOR

mH Reactancia inductiva

(de la tabla 1)

Ω tanɵ=

Angulo de fase, grados Impedancia

NOMINAL Medido

47 49.5 3.33 0.0670 1.052 6.71

100 100 3.12 0.0312 3.12 3.120

Tanɵ = 0.0670=1.052

Tanɵ = 0.0312=3.12

Z = Ω=

Z = Ω=

 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=

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.

voltaje de la fuente Voltaje en el resistor

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

Valor Nominal Valor Medido Ancho de la onda senoidal D, divisiones Distancia entre puntos cero d, divisiones Angulo de fase grados

3.3k 13,2 1,6 43,6

1K 10 2 72

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

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