TRABJO COLABORATIVO

TRABAJO COLABORATIVO

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ACT 6

ANALISIS DE CIRCUITOS AC

CEAD:

JOSE ACEVEDO Y GOMEZ

(TUTOR)

PABLO ANDRES GUERRA GONZALEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

UNAD

BOGOTÁ 2012

OBJETIVOS

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

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

Medir el ángulo de fase  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:

5. Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RC serie está dada por la fórmula:

6.Estudiar las relaciones entre impedancias, resistencia, reactancia capacitiva y ángulo de fase.

7.Medir el ángulo de fase  entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un circuito RC serie.

8.Verificar que las relaciones entre el voltaje aplicado, V, el voltaje en R, VR, y el voltaje en C, VC, se describen por las formulas:

9. Diferenciar potencia real de potencia aparente en circuitos AC

10. Medir la potencia en un circuito AC

11. Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RLC serie es:

12. Determinar la impedancia de un circuito que contiene una resistencia, R, en paralelo con una inductancia, L, en paralelo con una capacitancia, C. 

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo fue desarrollado a partir de una buena comprensión del módulo guía Análisis de Circuitos AC, debido a que en él se encuentran los conceptos fundamentales para poder entender como es el comportamiento de cada una de las partes que conforman los circuitos.

Las herramientas utilizadas en la presente práctica correspondiente a la unidad uno, se son:

Protoboard

Osciloscopio

Generador de frecuencia

Multímetro

Simulador

Además de los dispositivos propios para la realización de las prácticas (resistencias, condensadores y bobinas).

Después de cada práctica se presenta un cuadro de comprobación, en el cual se muestran los resultados obtenidos, lo cual nos permite demostrar en la práctica, los datos obtenidos teóricamente.

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BASE TEORICA

FASORES

La función de excitación

v=Vm sen ωt

O en el caso de una fuente de corriente,

i= Im sen ωt,

El valor máximo es Vm y su frecuencia en radianes es ω (rad/s).

La función senoidal es periódica definida por la propiedad x(t + T) = x(t) , para todo t, donde T es el periodo de oscilación.

El reciproco de T define la frecuencia o número de ciclo por segundo y se representa por:

f = 1 /T

La frecuencia f esta en ciclos por segundos, más comúnmente llamados Hertz (Hz). Por tanto la frecuencia angular (en radianes) de la función senoidal es:

Si la función senoidal tiene asociado un desfasamiento, o ángulo en radianes la función senoidal es v = V sen (ωt + ),

INDUCTANCIA

Es posible demostrar que el paso de la corriente por un conductor va acompañado por un efecto magnético, es decir la corriente crea un campo magnético

Debido a que el campo magnético alrededor de un inductor recto es muy débil, para aprovechar la energía de dicho campo magnético se enrolla el alambre conductor y de esta forma se obtiene lo que se conoce como inductor o bobina

BOBINA CON NUCLEO DE AIRE

El conductor se enrolla sobre un soporte hueco y posteriormente se retira este quedando con un aspecto parecido a un muelle.

N es el número de espiras.

L la inductancia en henrios.

R radio en pulgadas (seda arbitrariamente de acuerdo al núcleo que tenemos para montar la bobina)

l es la longitud de la bobina en cm ( seda también arbitrariamente).

OSCILOSCOPIO

Es un instrumento de medición electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.

Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones.

La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje Z" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.

GENERADORE DE SEÑALES

Un generador de señales es un instrumento que proporciona señales eléctricas, se utiliza para obtener señales periódicas (la tensión varía periódicamente en el tiempo) controlando su periodo (tiempo en que se realiza una oscilación completa) y su amplitud (máximo valor que toma la tensión de la señal). Típicamente, genera señales de forma cuadrada, triangular y la sinusoidal, que es la más usada.

CIRCUITO RC

En un circuito RC en serie la corriente (corriente alterna) que pasa por la resistor y por el capacitor es la misma y el voltaje VS es igual a la suma fasorial del voltaje en el resistor (Vr) y el voltaje en el capacitor (Vc).

Vs = Vr + Vc (Suma fasorial)

Esto significa que cuando la corriente está en su punto más alto (corriente pico), será así, tanto en el resistor como en el capacitor

Pero algo diferente pasa con los voltajes. En el resistor, el voltaje y la corriente están en fase (sus valores máximos y mínimos coinciden en el tiempo). Pero el voltaje en el capacitor no es así.

Como el capacitor se opone a cambios bruscos de voltaje, El voltaje en el capacitor está retrasado con respecto a la corriente que pasa por él (el valor máximo de voltaje en el capacitor sucede después del valor máximo de corriente en 90º).

Estos 90º equivalen a ¼ de la longitud de onda dada por la frecuencia de la corriente que está pasando por el circuito.

El voltaje total que alimenta el circuito RC en serie es igual a la suma fasorial del voltaje en el resistor y el voltaje en el capacitor. Este voltaje tiene un ángulo de desfase (causado por el capacitor) y se obtiene con ayuda de las siguientes fórmulas:

Valor del voltaje (magnitud): Vs = (VR2 + VC2)1/2

Angulo de desfase  = Arctan (-VC/VR)

Como se dijo antes- La corriente adelanta al voltaje en un capacitor en 90°- La corriente y el voltaje están en fase en un resistor. Con ayuda de estos datos se construye el diagrama fasorial y el triángulo de voltajes.

De estos gráficos Se obtiene la magnitud y ángulo de la fuente de alimentación (ver fórmulas anteriores):A la resistencia total del conjunto resistor-capacitor, se le llama impedancia (Z) (un nombre más generalizado) y Z es la suma fasorial (no una suma directa) de los valores del resistor y de la reactancia del capacitor. La unidad de la impedancia es el "ohmio".

La impedancia (Z) se obtiene con ayuda de la siguiente fórmula:

Dónde:

Vs es la magnitud del voltaje

1 es el ángulo del voltaje

I es la magnitud de la corriente

2 es el ángulo de la corriente

La impedancia Z se obtiene dividiendo directamente Vs e I y el ángulo (Θ) de Z se obtiene restando el ángulo de I del ángulo Vs. El mismo triángulo de voltajes se puede utilizar si a cada valor (voltajes) del triángulo lo dividimos por el valor de la corriente (corriente es igual en todos los elementos en una conexión serie), y así se obtiene el triángulo de impedancia.

Supongamos que por el circuito de la figura a circula una corriente

Y de acuerdo con su diagrama fasorial, figura b, se tiene:

Al igual que en el apartado anterior la expresión

Es el módulo de la impedancia, ya que

Lo que significa que la impedancia es una magnitud compleja cuyo valor, según el triángulo de impedancia es:

Obsérvese que la parte real resulta ser la componente resistiva y la parte imaginaria, ahora con signo negativo, la capacitiva.

CIRCUITO RL

En un circuito RL serie en corriente alterna, se tiene una resistencia y una bobina en serie. La corriente en ambos elementos es la misma.

La tensión en la bobina está en

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