COMPONENTE PRÁCTICO ANALISIS DE CIRCUITOS AC UNIDAD 1

INFORME PRACTICA 1 ANLISIS DE CIRCUITOS AC

KAREN LIZETH GIRALDO VALENCIA C.C 1.118.551.330 – grupo 201423_58

TUTOR CEAD: ALEXANDER CELY

TUTOR CAMPUS: NESTOR JAVIER RODRIGUEZ [email protected]

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA (UNAD) ANÁLISIS DE CIRCUITOS AC CEAD YOPAL 2012

COMPONENTE PRÁCTICO ANALISIS DE CIRCUITOS AC UNIDAD 1 PROCEDIMIENTO 1: OBJETIVOS: 1. Verificar mediante experimentos que la impedancia Z, de un circuito RL serie esta dada por la formula:

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

Resistores

Inductores

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. 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. 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. 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. 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. Valor del inducto r mH 47 100

V. en t VP  –P 5 5

Voltaje en el resisto r VR, Vp-p 4.56 3.62

Voltaje en el inducto r VL; Vp-p 2.04 3.44

Corriente calculad a VR/R mA

Reactanci a Inductiva (calculada VL/L Ω

1.38 1.09

1478.3 3156

Impedanci a del circuito calculada ley de ohm 3623 4587

Impedanci a del circuto calculada R-XL, Ω 3615.3 4556.6

Tabla 2: Determinación del ángulo de fase e impedancia Valor del inductor mH Nominal Medido 47 46.3 100 101

Tanθ – XL/R Reactancia Inductiva (de la tabla 1) Ω 1478.3 24.11 3156 43.59

Angulo fase grados 24.11 43.59

Despejando: Procedimiento 1 con inductor de 47 mH Para tener en cuenta



   

      

Voltaje en el Resistor:



 



 

  

Voltaje en el Inductor



 



 

  

Corriente Calculada



  

      

de θ, 3615.3 4556.1

Reactancia Inductiva 

   



       

Impedancia del circuito

   

  

         

Impedancia del circuito

                  

Reactancia Inductiva

     Donde            Entonces XL =

  

   

   



Angulo de fase

  

 

  

 

    Impedancia del circuito 

    

        

Diagrama Fasorial inductor 47 mH

Procedimiento 1 con inductor de 100 mH Voltaje en el resistor



 



 

   Voltaje en el Inductor



 



 

  

Corriente Calculada



 



 

  

Reactancia Inductiva 

   



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Impedancia Del Circuito

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  

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Impedancia del Circuito

                   Reactancia Inductiva

     Donde            Entonces XL =

  

    

    Angulo de fase

  

 

  

 

    Impedancia del circuito 

    

        

PROCEDIMIENTO 2 Objetivos

Circuito RL serie. 2. 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

MATERIAL NECESARIO Instrumentos

Resistores (½ W, 5%)

Inductores

1. Mida con un óhmetro la resistencia de los resistores de 3.3 kΩ y 1 kΩ. Registre los valores en la tabla 3. 2. 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. 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. 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. 11. Con el valor de XL calculado en el paso 10 y el valor medido de R, calcule el ángulo

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

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. Tabla 3 Resistencia R, Ω Valor Nominal 47 100

Valor Medido 101

Ancho de la onda senoidal D, divisiones 10

Distancia entre puntos cero d, divisiones 10

 Angulo de fase grados



43.6

Tabla 4 Valor Voltaje Voltaje nomina aplicad en l del o Vpp V Resisto resistor  r VR ,Ω Vpp 3.3K 10 7.24 1K 10 3.03

Voltaje en el inducto r VL Vpp 6.89 9.52

Procedimiento 2.1 (Resistencia 3.3K)

Corriente (calculada ) I, mA.

Reactanci a inductiva, XL

 Angul o de fase

Voltaje  Aplicad o

2.19 3.03

3141.5 3141.5

43.6 72.34

9.994 9.99

Para tener en cuenta    



      

Voltaje en el resistor 

    



        

Voltaje en el inductor

   

  

        

Corriente Calculada



  

     

Reactancia Inductiva

      Donde

           

   

Entonces XL = 

          Impedancia del Circuito:

  √      √      √     Angulo de fase θ

    

 

    

 

   Voltaje aplicado calculado

  √       √      √    √  

Procedimiento 2.2 (resistencia 1k) Voltaje en el resistor  

   

    

 

    Voltaje en el inductor:

   

  

   

 

   Corriente Calculada



 



 

   Reactancia Inductiva

     Donde

     

        Entonces XL 

           Impedancia del Circuito

  √      √      √     Angulo de fase θ

    

 

    

 

   Voltaje aplicado calculado

  √       √      √    √  

PROCEDIMIENTO 3 Objetivos: 1. Verificar que la impedancia, Z, de un circuito RC serie esta dada por la formula

2. Estudiar las relaciones entre impedancias, resistencia, reactancia capacitiva y ángulo de fase. MATERIAL NECESARIO Instrumentos funciones Resistores (½ W, 5%)

Capacitores

1. Con un analizador de capacitores/inductores o un medidor LCR mida los capacitores de 0.033 μF y 0.1 μF  para verificar sus valores. Registre los valores medidos en la tabla 5. 2. Con el interruptor del generador de funciones en la posición de apagado, arme el circuito de la figura 3.

3. Encienda el generador de funciones y con el osciloscopio ajuste su salida en un valor de 10 Vp-p a una frecuencia de 1kHz. Anote el valor de entrada en la columna Vent de la tabla 5. 4. Mida los valores de Vpp en el resistor y el capacitor. Recuerde que para medir en C1 en el osciloscopio debe usar el modo ADD y el botón INVERT. Registre estos valores en la tabla 5. 5. Con el voltaje medido en R1 y el valor de su resistencia, calcule y registre la corriente por el circuito en serie. Dado que el resistor y el capacitor están en serie, la corriente calculada para R1 es la misma que para C1. 6. Calcule y registre el valor de la reactancia capacitiva de C1 mediante la fórmula También calcule y registre, a partir de la caída de voltaje medida en el capacitor y de su corriente en serie, la reactancia capacitiva de C1. 7. Después utilice la ley de Ohm y la ecuación de la reactancia en serie (tabla 5) para calcular la impedancia del circuito. Registre ambos valores en la tabla 5. 8. Sustituya el capacitor de 0.033 μF, medido en el paso 1, por el de 0.1 μF. 9. Repita los pasos del 3 al 7 y anote todos los valores en el renglón respectivo de 0.1 μF de la tabla 5. 10. A partir de los valores de impedancia de la tabla 5 (calculados mediante Vc/Ic), fase. Llene la tabla 6 para los capacitores de 0.033 μF y 0.1 μF. 11. En el espacio bajo la tabla 6 trace los diagramas fasoriales de impedancia para los circuitos respectivos. Si los lados de los triángulos se trazan a cierta escala, los ángulos de la impedancia serán más claros. Valor del Capacitor Nominal

Medido

V ent Vp-p

0.033 0.1

0.032 0.1

10 10

Voltaje en el resistor

Voltaje en el capacit or

Corrie nte calcula da

Reactanci a Capacitiva

Reactanci a Capacitiva

Impedanci a del Circuito

Impedanci a del Circuito

3.83 7.82

9.238 6.226

1.91mA

4822.8 1591.6

4824.1 1592.4

5221.9 2557.5

55221.3 2556.1

3.91mA

Valor del Reactancia  Angulo Impedancia Tan  Capacitor Capacitiva de fase Nominal Medido  67.477636853 67.48 0.033 0.032 4822.8 5221.3 0.1 0.1 1591.6 38.51277424 38.52 2556.1

Procedimiento 3.1 (capacitor 0.033) Voltaje en el resistor

   

 

    

 

   Voltaje en el inductor:

   

 

   

 

   Corriente Calculada



 



 

   Reactancia Capacitiva 

    Donde 

        

Impedancia del Circuito

  √      √      √     Angulo de fase θ

    

 

    

 

   Voltaje aplicado calculado

  √        √      √    √  

Procedimiento 3.2 (Capacitor 0.1) Voltaje en el resistor

   

 

    

 

   Voltaje en el capacitor:

   

 

   

 

  √      √    

PROCEDIMIENTO 4 Objetivos 1. Medir el ángulo de fase θ  entre el voltaje aplicado, V, y la corriente, I, en un circuito RC serie. 2. 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

MATERIAL NECESARIO Instrumentos Osciloscopio de doble traza   Multímetro Digital Generador de funciones  Resistores (½ W, 5%)  1 de 1 kΩ 1 de 6.8 kΩ  Capacitores  1 de 0.033 μF 1. Mida con un óhmetro la resistencia de los resistores de 1 kΩ y 6.8 kΩ. Anote los valores en la tabla 7. 2. Con el generador de funciones apagado arme el circuito de la figura 4.

3. Encienda el generador de funciones y con el canal 1 del osciloscopio ajuste su salida en 10 Vpp a una frecuencia de 1kHz. Ajuste los controles del osciloscopio para desplegar un ciclo completo que ocupe la retícula en forma horizontal. 4. Para la entrada de disparo debe seleccionarse el canal 2. En un circuito en serie la corriente es la misma en todo el circuito. Por tanto, en un circuito en serie la corriente se usará como línea de referencia o de base (0°) cuando se hagan las mediciones y se dibujen los diagramas fasoriales. La caída de voltaje en R1 se debe a la corriente que fluye por ella. 5. Ajuste los controles de NIVEL (LEVEL) y PENDIENTE (SLOPE) del osciloscopio de modo que VR1 cubra la retícula con un ciclo completo. La mayoría de los osciloscopios tienen 10 divisiones horizontales y un ciclo completo ocurre en 360°. Si el despliegue se ajusta a 10 divisiones, en el osciloscopio habrá 36°/div. 6. Con el selector de MODO (MODE) vertical puesto en DUAL-ALT, mida el desfasamiento que resulta entre la corriente del circuito (representada por la onda

VR1) y el voltaje de entrada (Vent ). Registre los resultados en la tabla 7, renglón 1 kΩ. Apague el osciloscopio y el generador de funciones. 7. Repita los pasos del 2 al 6 con el resistor de 6.8 kΩ. No apague el generador de funciones. 8. Mida la caída de voltaje en el resistor de 6.8 kΩ (VR) y en el capacitor (Vc). Registre estos valores en la tabla 8, renglón 6.8 kΩ. Apague el generador de funciones. 9. Calcule la corriente en el circuito para cada valor de V mediante la ley de Ohm con los valores medidos de VR y R. Registre sus respuestas en la tabla 45-2 para el resistor de 6.8 kΩ. 10. Calcule la reactancia capacitiva, XC del capacitor con la ley de Ohm para capacitores con el valor medido de VC y el valor calculado de I. Registre sus respuestas en la tabla 8 para el resistor de 6.8 kΩ. 11. A partir de los valores calculados de XC en el paso 10 y el valor medido de R,  Anote sus respuestas en la tabla 8 para el resistor de 6.8 kΩ. 12. Encienda el generador de funciones y ajuste la salida como en el paso 3. Repita los pasos del 8 al 11 para el resistor de 1 kΩ. 13. Con los valores medidos de VR y VC para el resistor de 1 kΩ, calcule la Vpp con la fórmula de la raíz cuadrada 2 2 RCV V V . Registre sus respuestas en la columna “Voltaje aplicado (calculado)” de la tabla 8. Repita el cálculo de VR y VC con el resistor de 6.8 kΩ y anote sus respuestas en la tabla 8. 14. En el espacio bajo la tabla 8 trace los diagramas fasoriales de impedancia y voltaje para los circuitos de 1 kΩ y 6.8 kΩ Resistencia R D, cm Nominal Medido 1K 998.6 10 6.8K 6.81 10

Ancho de la onda senoidal, cm 10 10

Distancia entre puntos 0 78.29 35.35

Valor Nominal R

Voltaje  Aplicado

Voltaje Resistor

Voltaje Capacitor

Corriente

Reactancia

1k 6.8k

10 10

2.03 8.15

9.79 5.78

2.03 1.19

4822.8 4822.8

Angulo de fase

78.29 35.35

Voltaje  Aplicado

9.998 9.991

Procedimiento 4 con resistor de 1k y capacitor de 0.033 Voltaje en el resistor

   

 

    

 

   Voltaje en el capacitor:

   

 

   

 

   Corriente Calculada

  √    

Procedimiento 4 con resistor de 6.8k y capacitor de 0.033 Voltaje en el resistor

   

 

    

 

   Voltaje en el capacitor:

   

 

  √        √      √ 

  

Procedimiento 5

Para el condensador de 5 uf

  

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

         

Potencia Aparente es;

       Potencia Promedio es;

      