Informe de Autotrónica 1 Práctica 1 y 2 Eb190

INFORME DE AUTOTRÓNICA 1 PRÁCTICA 1 y 2 TEMA: CAÍDA DE TENSIÓN EN CIRCUITOS SERIE I y II 1. OBJETIVOS.

o Comprender cómo la resistencia en los circuitos eléctricos afecta a la tensión en bornes de la carga. o Saber usar el multímetro (VOM) para medir caídas de tensión en circuitos serie. 2. REVISIÓN TEÓRICA Ley de Ohm La ley de Ohm dice que la intensidad de la corriente que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es la inversa de la resistencia eléctrica. La intensidad de corriente que circula por un circuito dado es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. Cabe recordar que esta ley es una propiedad específica de ciertos materiales y no es una ley general del electromagnetismo como la ley de Gauss, por ejemplo. La ecuación matemática que describe esta relación es:

Donde, I es la corriente que pasa a través del objeto en amperios, V es la diferencia de potencial de las terminales del objeto en voltios, G es la conductancia en siemens y R es la resistencia en ohmios (Ω). Específicamente, la ley de Ohm dice que R en esta relación es constante, independientemente de la corriente.1 Esta ley tiene el nombre del físico alemán Georg Ohm, que en un tratado publicado en 1827, halló valores de tensión y corriente que pasaba a través de unos circuitos eléctricos simples que contenían una gran cantidad de cables. Él presentó una ecuación un poco más compleja que la mencionada anteriormente para explicar sus resultados experimentales. La ecuación de arriba es la forma moderna de la ley de Ohm.

FORMULAS

En un circuito en serie, la relación existe la caída de tensión en bornes de los resistores R1 y R2, es:

I=

VRI = VR2 ó R2 = VR2 R2 R1 VR1 R1

Cualquier componente que se opone al flujo de la corriente en un circuito eléctrico posee una cierta resistencia. La caída de tensión es la tensión medida en bornes de cada componente de un circuito en serie. En circuitos eléctricos, muchas veces se desea crear una caída de tensión conectando resistores en serie con las cargas, limitándose así la corriente que circula por la carga. Por otro lado un interruptor averiado, una conexión floja, contactos corroídos, etc., provocan caídas de tensión no deseadas. Estas caídas de tensión pueden causar fallas en el circuito.

Al considerar la caída de tensión en el cableado de una carga eléctrica, vemos un circuito como el de la figura anterior. Dado que la misma corriente circula por ambos dispositivos, se obtiene la siguiente relación entre las caídas en los resistores R1 y R2: I=

VRI VR2 R2 VR2 = ó = R1 VR1 R1 R2

Al usar la ecuación: VR1 = I × R1, vemos que, al reducir la resistencia en serie R1, la caída de tensión VR1 cae a cero

Cuando la caída de tensión en R1 se aproxima a cero, la tensión en bornes de la carga R2 es casi igual a la tensión de la batería V. En este experimento, mediremos la caída de tensión VR1 en bornes de un resistor determinado y la carga. Si medimos la resistencia serie, podemos calcular la resistencia de la carga usando:

R2 VR2 = R1 VR1

Igualmente, la resistencia en serie puede ser calculada midiendo dos tensiones y la resistencia de la carga. 3. GRAFIQUE LOS CIRCUITOS DE LA PRÁCTICA UTILIZANDO NORMAS Y DESIGNACIÓN DE BORNES ASI COMO DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE CADA UNO DE ELLOS.

PRÁCTICA 2

NORMAS Y DESIGNACIÓN DE BORNES ASI COMO DESCRIPCIÓN DEL FUNCIONAMIENTO

4. REALICE EL PROCEDIMIENTO DE LAS PRÁCTICAS 1 Y 2 DEL EB190, ELABORE UNA TABLA DE TODOS LOS DATOS OBTENIDOS Y REALICE LOS CÁLCULO QUE SE INDICA EN EL MISMO.  EQUIPO

Para realizar este experimento se requiere el siguiente equipo:         

Protoboard Cables de conexión 2 Relés Pulsadores Diodos Lámparas de 12 V Fuente de 12 V Switch Juego de cordones de puenteo 1 Multímetro VOM (digital o analógico)

 AUTOEXAMEN

1) En un circuito eléctrico, medimos 11,5 voltios a través de un faro delantero. La tensión de la batería es de 12,6 voltios. ¿Cuál es la caída de tensión en el cableado? 1.1 voltios 2) La caída de tensión en un circuito es de 1,1 voltios, la resistencia del cableado es de 0.3 ohmios y la tensión de la carga es de 11,5 voltios. ¿Cuál es la resistencia de la carga? 3.1 ohmios

 PROCEDIMIENTO 1. Deslice el EB-190 a lo largo de las guías de plaqueta del EB-2000 hasta que quede conectado. 2. De ser preciso, encienda el tablero maestro. 3. Examine el circuito que se muestra a continuación:

4. En este experimento, la bobina L3 del relé sirve como carga. 5. El diodo D4 suprime la tensión inversa de L3, al ser liberada. D4 no afecta la operación normal del circuito. I3 sirve como lámpara indicadora que se ilumina cuando S2 está encendido. 6. Mida la resistencia de R2 y R3 para obtener la resistencia en serie conjunta. R2 + R3 = 100 (Ω)

7. Mida la resistencia de L3 (puntos B-C en la figura). R (L3) =75 (Ω) 8. Conecte el circuito en el tablero EB-190, como se muestra a continuación:

9. Ajuste el multímetro (VOM) para medir tensión de CC, luego encienda S2. 10. Mida la caída de tensión en bornes de los resistores R2 y R3 (puntos A-B en la figura): V(A-B) = 7.99 Voltios 11. Mida la caída de tensión en bornes de L3. V (B-C) = 3.99 Voltios 12. Calcule el valor de R(L3) a partir de los valores medidos de R(A-B), V(A-B) y V(B-C). R(L3) =

V(B  C) * R(A-B) = 49,93 (Ω) V(A  B)

PRÁCTICA 1

PRÁCTICA 2

PROCEDIMIENTO

1. Deslice el EB-190 a lo largo de las guías del EB-2000 hasta verificar que quede conectado. 2. De ser necesario, De ser preciso, encienda el tablero maestro. 3. Estudie el circuito mostrado a continuación. Note que la resistencia serie es diferente a la del circuito estudiado en la lección anterior.

4. Mida y anote el valor de resistencia de R2. R2 =66.6(Ω) 5. Mida y anote la resistencia de L3 (puntos B-C). R (L3) =66.67(Ω) 6. Conecte el circuito en la plaqueta EB-190 como se indica:

7. Ajuste el VOM para medir tensión de CC, y luego encienda S2.

8. Mida la caída en bornes del resistor R2 (puntos A-B en la figura esquemática). V(A-B) = 6 Voltios 9. Mida la caída de tensión en bornes de L3. V(B-C) = 6 Voltios 10. Calcule el valor de R(L3) a partir de los valores medidos de R(A-B), V(A-B) y V(B-C). R(L3) =

V(B  C) V(A  B)

× R(A-B) =68.88 (Ω)

11. Estudie el circuito siguiente: El valor de la resistencia en serie fue modificado.

12. Conecte el circuito como se muestra a continuación:

13. Calcule el valor de R2 || R3 utilizando: R2 || R3 =

R2  R3 R2  R3

=50 (Ω)

14. Ajuste el VOM para medir la tensión de CC, luego active S2. 15. Mida la caída de tensión en bornes de resistores R2 y R3 (puntos A-B en la figura) V(A-B) =3.99 Voltios Mida la caída de tensión en bornes de L3. V(B-C) =7.98 Voltios 16. Calcule el valor de R(L3) a partir de los valores medidos de R(A-B), V(A-B) y V(B-C).

R(L3) =

V(B  C) V(A  B)

× R(A-B) =24.22(Ω)

5. GRAFIQUE LA RESISTENCIA ENTRE LOS PUNTOS (A-B) VS LA TENSIÓN. EN LA CARGA ESTABLEZCA UN ANÁLISIS.

resistencia vs tensión

6. DETERMINE LOS PORCENTAJES DE VARIACIÓN ENTRE LOS VALORES DE RESISTENCIA DE L3 ENTRE LOS MEDIDOS Y LOS CALCULADOS.

Práctica 1

Resistencia de L3 Porcentaje

Medido 73,99 Ω 98.65%

Calculado 75 Ω 100%

 Varía 1,35 % entre los valores medidos y calculados Práctica 2 Resistencia de L3 Medido Calculado 66.67 Ω 68.88 Ω Porcentaje 96.79% 100%  Varía 3,20 % entre los valores medidos y calculados

7. CUESTIONARIO: a. Como varía la tensión en la carga L3 en cada circuito, existe aumento o disminución de la misma. Si – No Explique. La carga en L3 en el bobinado de los relés aumenta, ya que existe un aumento de la corriente se utiliza para lograr que mediante un circuito de poco consumo o intensidad se pueda operar un dispositivo de alto consumo reduciendo así el tamaño de los interruptores, aligerando el peso del automóvil y minimizando el riesgo de corto circuito. V(L3)1= 3,1 V V(L3)2= 4,64 V Donde se puede evidenciar la diferencia entre los valores en las 2 distintas configuraciones.

b. Explique en que consiste la ley de kirchoff y la ley de Ohm con un gráfico cada una. Primera LEY DE KIRCHHOFF Esta ley también es llamada ley de nodos o primera ley de Kirchhoff y es común que se use la sigla LCK para referirse a esta ley. La ley de corrientes de Kirchhoff nos dice que: En cualquier nodo, la suma de las corrientes que entran en ese nodo es igual a la suma de las corrientes que salen. De forma equivalente, la suma de todas las corrientes que pasan por el nodo es igual a cero

Esta fórmula es válida también para circuitos complejos:

La ley se basa en el principio de la conservación de la carga donde la carga en couloumbs es el producto de la corriente en amperios y el tiempo en segundos.

Segunda LEY DE KIRCHHOFF Esta ley es llamada también Segunda ley de Kirchhoff, ley de lazos de Kirchhoff o ley de mallas de Kirchhoff y es común que se use la sigla LVK para referirse a esta ley. En un lazo cerrado, la suma de todas las caídas de tensión es igual a la tensión total suministrada. De forma equivalente, la suma algebraica de las diferencias de potencial eléctrico en un lazo es igual a cero.

De igual manera que con la corriente, los voltajes también pueden ser complejos, así:

Esta ley se basa en la conservación de un campo potencial de energía. Dado una diferencia de potencial, una carga que ha completado un lazo cerrado no gana o pierde energía al regresar al potencial inicial. Esta ley es cierta incluso cuando hay resistencia en el circuito. La validez de esta ley puede explicarse al considerar que una carga no regresa a su punto de partida, debido a la disipación de energía. Una

carga simplemente terminará en el terminal negativo, en vez de el positivo. Esto significa que toda la energía dada por la diferencia de potencial ha sido completamente consumida por la resistencia, la cual la transformará en calor. Teóricamente, y, dado que las tensiones tienen un signo, esto se traduce con un signo positivo al recorrer un circuito desde un mayor potencial a otro menor, y al revés: con un signo negativo al recorrer un circuito desde un menor potencial a otro mayor. En resumen, la ley de tensión de Kirchhoff no tiene nada que ver con la ganancia o pérdida de energía de los componentes electrónicos (Resistores, capacitores, etc. ). Es una ley que está relacionada con el campo potencial generado por fuentes de tensión. En este campo potencial, sin importar que componentes electrónicos estén presentes, la ganancia o pérdida de la energía dada por el campo potencial debe ser cero cuando una carga completa un lazo.

Ley de Ohm La ley de Ohm dice que la intensidad de la corriente que circula entre dos puntos de un circuito eléctrico es proporcional a la tensión eléctrica entre dichos puntos. Esta constante es la conductancia eléctrica, que es la inversa de la resistencia eléctrica. La intensidad de corriente que circula por un circuito dado es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. Cabe recordar que esta ley es una propiedad específica de ciertos materiales y no es una ley general del electromagnetismo como la ley de Gauss, por ejemplo. La ecuación matemática que describe esta relación es:

d. Compare los valores medidos y calculados de la resistencia de carga L3. Explique la posible razón para la ligera diferencia entre los valores. La variación entre los resultados se debe a que no se está tomando en cuenta las pérdidas de tensión que ocurren al paso de los mismos en los cables. En el cálculo tenemos un valor exacto mientras que el valor experimental no le podemos estimar con exactitud por la precisión del instrumento e. En que porcentajes difieren el valor medido de las resistencias con los calculados en los diferentes circuitos. Difieren en un porcentaje mínimo ya que únicamente existen perdidas de acuerdo a las resistencias de los materiales, conectores y acoples en un 0,01% Calculado Ω R1 (A-B) R2 (A-B)

100 100

Medido Ω 99.99 99.99

f. Indique si existe aplicaciones de circuito serie en los circuitos eléctricos del automóvil si, no porque Cuando se conecta en serie existe mayor posibilidad de caídas de tensión, este fenómeno puede dañar los componentes conectados al circuido debido a que no ofrecen mayor resistencia al paso de la corriente. g. ¿Qué son las caídas de tensión indeseadas? La caída de tensión se describe cómo la energía suministrada de una fuente de voltaje se reduce a medida que se mueve eléctricos actuales a través de los elementos pasivos de un circuito eléctrico. Caídas de voltaje en las resistencias internas de la fuente, a través de conductores, a través de contactos, y en los conectores que son no deseado, la energía suministrada se pierde. Se desean caídas de voltaje a través de cargas y en otros elementos activos, la energía suministrada realiza trabajo útil. h. ¿Cuáles son los efectos de las caídas de tensión indeseadas en circuitos del automóvil? Se produce una descarga en la batería, los componentes no trabajan con la misma intensidad, potencia y poder y es necesario, se puede evidenciar en el arranque del vehículo si el mismo es lento.

Así mismo, la caída de tensión es medida frecuentemente en tanto por ciento de la tensión nominal de la fuente de la que se alimenta. Por lo tanto, si en un circuito alimentado a 400 Voltios de tensión se prescribe una caída máxima de tensión de una instalación del 5%, esto significará que en dicho tramo no podrá haber más de 20 voltios, que sería la tensión perdida con respecto a la tensión nominal. No existe un conductor perfecto, pues todos presentan una resistividad al paso de la corriente por muy pequeña que sea, por este motivo ocurre que un conductor incrementa la oposición al paso de la corriente, a medida que también va aumentando su longitud. Si esta resistencia aumenta, por consiguiente aumenta el desgaste de fuerza, es decir, la caída de tensión. Podríamos decir que la caída de tensión de un conductor viene determinada por la relación que existe entre la resistencia que ofrece este al paso de la corriente, la carga prevista en el extremo más lejano del circuito y el tipo de tensión que se aplicará a los extremos. 

El diámetro del cable, cuanto más pequeño más pérdida.



El largo del cable. A mayor longitud del cable mayor caída de tensión.



El tipo de metal utilizado como conductor. A mayor resistencia del metal mayor pérdida. El cobre y el aluminio son los metales comúnmente utilizados como conductor siendo el cobre el de menor resistencia

i. Cite 8 causas por las que se produce caídas de tensión indeseadas en el automóvil. 1. Cambio de componentes originales en los circuitos eléctricos en el automóvil cables, acoples. 2. Cables muy extensos en los circuitos 3. Instalaciones sin protección o conectores desgastados 4. Tipo de cables utilizados como conductores 5. Mala conexión a Tierra o masa de los componentes. 6. Desgaste en componentes conectores de iluminación. 7. Relés activados aun cuando el auto se encuentra apagado 8. Conexiones o cables que no son los adecuados en grosor para cumplir funciones de transmisión 9. Conexiones de sistemas de audio sin las medidas necesarias ya sea potencia o capacitores 10. Instalación de sirenas, alarmas o balizas que no son propios de la capacidad de carga del vehículo.

8. CONCLUSIONES (EN BASE A LOS OBJETIVOS Y A LOS VALORES REGISTRADOS)

o Comprendimos cómo la resistencia en los circuitos eléctricos afecta a la tensión en bornes de la carga donde existe un decremento por perdidas en los componentes en relación al cálculo o Aprendimos a usar el multímetro (VOM) para medir caídas de tensión en circuitos serie. Donde detectamos cada función del mismo de acuerdo a las especificaciones y requerimientos de los circuitos o Luego de conectar las resistencia en paralelo y serie se pueden evidenciar los cambios, donde las resistencias R(L3) bajan, del circuito en serie a comparación del circuito en paralelo como se puede evidenciar en el procedimiento 9. RECOMENDACIONES (EN CUANTO AL USO DE INSTRUMENTOS Y A OTRAS MEDICIONES O CIRCUITOS QUE PUEDEN IMPLEMENTARSE). 

Cuando se realice una implementación en el vehículo importante utilizar diodos de potencia para manejar altas corrientes; aplicando en todos los circuitos que existan contra tensiones.



Al conectar los circuitos debe fijarse que los pines del relé se encuentren bien conectados ya que por lo general el contacto normalmente abierto se confunden entre los mismos con el normalmente cerrado (87a y 87b)



Las lámparas que se deben utilizar son de 12V ya que si se utilizan únicamente diodos led sufren daños por que su voltaje de 0,7V permitido es muy bajo.



Al medir con el amperímetro y voltímetro se debe tener en cuenta la corriente que va a circular por el mismo donde se puede escoger la protección para el instrumento.



Al conectar el multímetro verificar los bornes y las entradas positiva y negativa al instrumento para evitar errores.

10. BIBLIOGRAFÍA.  

http://es.scribd.com/doc/41053948/TABLERO-DE-LUCES SANTANDER J, Técnico en Mecánica y Electrónica, ed primera, 2003