MEDIDA DE VALORES MÁXIMOS, MEDIOS Y EFICACES DE MAGNITUDES ELÉCTRICAS

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA LABORATORIO DE MEDIDAS ELECTRICAS

MEDIDA DE VALORES MÁXIMOS, MEDIOS Y EFICACES DE MAGNITUDES ELÉCTRICAS A.-OBJETIVOS Analizar y determinar en forma experimental los valores: máximo, medio y eficaces en diferentes circuitos: utilizar un circuito ac, circuito rectificador de media honda que alimenta a una carga resistiva y circuito rectificador de media honda. B.-FUNDAMENTO TEORICO: VALOR MEDIO Y VALOR EFICAZ: B.1 VALOR MEDIO Se llama valor medio de una tensión (o corriente) alterna a la media aritmética de todos los valores instantáneos de tensión (o corriente), medidos en un cierto intervalo de tiempo. En una corriente alterna sinusoidal, el valor medio durante un período es nulo: en efecto, los valores positivos se compensan con los negativos. Vm = 0

En cambio, durante medio periodo, el valor medio es

Siendo V0 el valor máximo.

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B.2 VALOR EFICAZ Se llama valor eficaz de una corriente alterna, al valor que tendría una corriente continua que produjera la misma potencia que dicha corriente alterna, al aplicarla sobre una misma resistencia. Es decir, se conoce el valor máximo de una corriente alterna (I0). Se aplica ésta sobre una cierta resistencia y se mide la potencia producida sobre ella. A continuación, se busca un valor de corriente continua que produzca la misma potencia sobre esa misma resistencia. A este último valor, se le llama valor eficaz de la primera corriente (la alterna). Para una señal sinusoidal, el valor eficaz de la tensión es: Y del mismo modo para la corriente:

Matemáticamente se puede calcular como: Donde: Xa (t) = función matemática de la onda La potencia eficaz resultará ser:

Es decir que es la mitad de la potencia máxima (o potencia de pico).La tensión o la potencia eficaz, se nombran muchas veces por las letras RMS. O sea, el decir 10 VRMS ó 15 WRMS significarán 10 voltios eficaces ó 15 vatios eficaces, respectivamente.



Onda armónica simple (sinusoidal):



Onda cuadrada :



Onda triangular:

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B.3 VALOR MAXIMO Es el mayor de los valores instantáneos que toma la función. Puede ser positivo o negativo, ambos iguales (función simétrica). Al valor máximo también se le llama valor de pico. Valor máximo=Valor de pico=V0=I0 C.-EQUIPO UTILIZADO     

Voltímetro analógico. Amperímetro analógico. Multimetro. Fuente de alimentación regulable de señal alterna. Herramientas de taller.

D.-PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN 1. Primeramente armamos el circuito serie de un diodo y una resistencia en el cual se efectuara las mediciones de valor eficaz y valor medio Diagrama para el primer experimento.

2. identificar los instrumentos de medición analógicos a utilizarse:

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Multímetro analógico. 1. Las tres posiciones del mando sirven para medir intensidad en corriente continua(D.C.), de izquierda a derecha, los valores máximos que podemos medir son: 500μA, 10mA y 250mA (μA se lee microamperio y corresponde a 10 − 6 A=0,000001A y mA se lee miliamperio y corresponde a 10 − 3 =0,001A). 2. Vemos 5 posiciones, para medir tensión en corriente continua (D.C.= Direct Current), correspondientes a 2.5V, 10V, 50V, 250V y 500V, en donde V=voltios. 3. Para medir resistencia (x10Ω y x1k Ω); Ω se lee ohmio. Esto no lo usaremos apenas, pues observando detalladamente en la escala milimetrada que está debajo del número 6 (con la que se mide la resistencia), verás que no es lineal, es decir, no hay la misma distancia entre el 2 y el 3 que entre el 4 y el 5; además, los valores decrecen hacia la derecha y la escala en lugar de empezar en 0, empieza en (un valor de resistencia igual a significa que el circuito está abierto). A veces usamos estas posiciones para ver si un cable está roto y no conduce la corriente. 4. Como en el apartado 2, pero en este caso para medir corriente alterna (A.C.:=Alternating Current). 5. Sirve para comprobar el estado de carga de pilas de 1.5V y 9V. 6. Escala para medir resistencia. 7. Escalas para el resto de mediciones. Desde abajo hacia arriba vemos una de 0 a 10, otra de 0 a 50 y una última de 0 a 250.

MIDIENDO TENSIONES Para medir una tensión, colocaremos las bornes en las clavijas, y no tendremos más que colocar ambas puntas entre los puntos de lectura que queramos medir. Si lo que queremos es medir voltaje absoluto, colocaremos la borne negra en cualquier masa (un cable negro de molex o el chasis del ordenador) y la otra borne en el punto a medir. Si lo que queremos es medir diferencias de voltaje entre dos puntos, no tendremos más que colocar una borne en cada lugar.

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MIDIENDO RESISTENCIAS El procedimiento para medir una resistencia es bastante similar al de medir tensiones. Basta con colocar la ruleta en la posición de ohmios y en la escala apropiada al tamaño de la resistencia que vamos a medir. Si no sabemos cuántos ohmios tiene la resistencia a medir, empezaremos con colocar la ruleta en la escala más grande, e iremos reduciendo la escala hasta que encontremos la que más precisión nos da sin salirnos de rango. MIDIENDO INTENSIDADES El proceso para medir intensidades es algo más complicado, puesto que en lugar de medirse en paralelo, se mide en serie con el circuito en cuestión. Por esto, para medir intensidades tendremos que abrir el circuito, es decir, desconectar algún cable para intercalar el tester en medio, con el propósito de que la intensidad circule por dentro del tester. Precisamente por esto, hemos comentado antes que un tester con las bornes puestas para medir intensidades tiene resistencia interna casi nula, para no provocar cambios en el circuito que queramos medir. Para medir una intensidad, abriremos el circuito en cualquiera de sus puntos, y configuraremos el tester adecuadamente (borne roja en clavija de amperios de más capacidad, 10A en el caso del tester del ejemplo, borne negra en clavija común COM). Una vez tengamos el circuito abierto y el tester bien configurado, procederemos a cerrar el circuito usando para ello el tester, es decir, colocaremos cada borne del tester en cada uno de los dos extremos del circuito abierto que tenemos. Con ello se cerrará el circuito y la intensidad circulará por el interior del multímetro para ser leída 3. analizamos el comportamiento de la media onda y su salida y medimos los valores eficaces y medio de la onda registrando los siguientes datos:

Tensión pico (V)

Tensión rms (V)

Tensión media (V)

Resistencia

15

7.6

4.43

0.16

Diodo

0.44*

0.44*

0.44*

0.16

Fuente

15.4

11.5

0

0.16

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Corriente (A)

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4. armamos un circuito rectificador de onda completa donde registramos los datos del valor eficaz, pico y medio de la onda de salida.

Y se obtuvieron las siguientes lecturas de valores medidos: Tensión pico (V)

Tensión rms (V)

Tensión media (V)

Corriente (A)

Resistencia

14.6

10.4

9.02

0.31

Fuente

15.4

11.5

0

0.31

E.-CUESTIONARIO 1.- ¿Cuál es la formulación matemática que se aplica en los instrumentos de medición analógicos para la medición de los valores eficaces de tensión y corriente en las fuentes de media onda y onda completa? Formulación matemática para media onda:

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Formulación matemática para onda completa:

2.- ¿Cómo se define al factor de forma para ondas senoidales? Factor de forma ( ): Cociente entre el valor eficaz y su valor medio en un semiperíodo. En la siguiente tabla se indican los valores de algunas corrientes periódicas:

FACTOR Senoidal Cuadrada

n/d

Media onda senoidal

Doble onda senoidal

Triangular

n/d

n/d

n/d

n/d

n/d

n/d

n/d

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3.- ¿Cuál es el tipo de instrumento de medición que se debe utilizar para medir señales de corriente continua? El instrumento que debemos usar es un amperímetro magnetoeléctrico para medir directamente corriente continua. Se construye conectando una resistencia en paralelo, denominada shunt, a un galvanómetro magnetoeléctrico. De esta forma el galvanómetro se transforma en un instrumento de medición de corriente 1.1

4.-Con los instrumentos de medición analógicos del laboratorio se puede medir con precisión el valor medio de una forma de onda cuadrada de tensión. Explique las razones. Como una onda cuadrada es una forma de onda alterna, entonces un instrumento de medición como el voltímetro puede medir su valor eficaz ósea (rms) y como matemáticamente el valor eficaz de una onda cuadrada, es igual al valor medio de la onda cuadrada. 

Onda cuadrada :

F.-OBSERBACIONES 

Comprobamos los valores de la resistencia y del condensador determinan la constante de tiempo.



Los valores de la corriente y el voltaje varían en el tiempo hasta que en un determinado tiempo (un tiempo muy largo)el circuito se estabiliza conocido como fenómeno transitorio.



Este circuito nos permite visualizar el tiempo en que se tarda el condensador en cargarse por lo cual nos sería útil como un temporizador en circuitos mas completos.



Las fuentes utilizadas en el laboratorio tendían a reducir su valor (en términos técnicos este se chupaba) bueno esto es debido a la resistencias internas de la fuente y las pérdidas de potencia en los resistores. también tuvimos que esperar un buen tiempo para que el circuito se mantenga estable.

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

Concluimos que los capacitores son dispositivos que almacenan carga ,por tanto energía ,en donde esta energía puede ser liberada bruscamente al manipular irresponsablemente el condensador ,por eso se toman las medidas del caso. Los capacitores tienen muchas aplicaciones que utilizan su capacidad de almacenar carga y energía El acto de cargar o descargar un capacitor, se puede encontrar una situación en que las corrientes, voltajes y potencias si cambian con el tiempo. Cuando τ es pequeña, el capacitor se carga rápidamente; cuando es más grande, la carga lleva más tiempo.

G.-BILBLIOGRAFIA        

www.eduteka.com www.wikipedia.com www.monografias.com htttp://books.google.com.pe Circuitos Eléctricos; DORF SVOBODA Circuitos Eléctricos 1; LOPEZ, MORALES Circuitos Eléctricos; Colección Schaum; EDMINISTER E. Alfaro Segovia, Teoría de Circuitos y Electrometría. El autor, Madrid 1970. Capitulo XI, lección 29.

Serway Raymond A. "Fisica Tomo II" Cutnell John D. / Jonson Kenneth W. "Fisica"

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