Trabajo Colaborativo 1 Analisis Circuitos Ac

8/18/2019 Trabajo Colaborativo 1 Analisis Circuitos Ac

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RESUMEN

PROCEDIMIENTO 1

Verificar mediante experimentos que a impedancia! "! de un circuito R# serie est$ dada por a

formua

Estudiar a reaci%n entre impedancia! resistencia! reactancia inducti&a ' $n(uo de fase)

PROCEDIMIENTO *

Medir e $n(uo de fase entre e &ota+e apicado! V! ' a corriente! I! en uncircuito R# serie)

*) &erificar que as reaciones entre e &ota+e apicado! V! e &ota+e en R! VR! ' e&ota+e en #! V#! se descri,en por as formuas

PROCEDIMIENTO -

Verificar que a impedancia! "! de un circuito RC serie esta dada por a formua

Estudiar as reaciones entre impedancias! resistencia! reactancia capaciti&a ' $n(uo de fase)

PROCEDIMIENTO .

Medir e $n(uo de fase entre e &ota+e apicado! V! ' a corriente! I! en un



circuito RC serie)

Verificar que as reaciones entre e &ota+e apicado! V! e &ota+e en R! VR! ' e &ota+e en C! VC!se descri,en por as formuas

PROCEDIMIENTO /

Diferenciar Potencia rea de potencia aparente en circuitos 0C

Medir a potencia en un circuito 0C

PROCEDIMIENTO

Verificar que a impedancia! "! de un circuito R#C serie

PROCEDIMIENTO 2

Determinar a impedancia de un circuito que contiene una resistencia! R! en paraeo con unainductancia! #! en paraeo con una capacitancia! C)



INTRODUCCION

En este tra,a+o coa,orati&o n3mero 1! se pretende refor4ar os conocimientos adquiridos por osestudiantes en a unidad uno por medio de e+ercicios que son propuestos por e curso! con e fin deidentificar as fortae4as ' me+orar as faencias de os participantes ' as5 adquirir un &erdaderoconocimiento si(nificati&o)

Por otra parte se ,usca que os inte(rantes de (rupo! sociaicen ' comenten sus puntos de &istacon referencia a os tra,a+os de os dem$s! sir&iendo esto como parte de a retro aimentaci%n quefortaecer$ os conocimientos de os estudiantes)

Demostrar os diferentes temas que se estudiaron! para fortaecer con a'uda de tutor as faencias

o pro,emas que cada uno pueda tener)



O67ETIVOS

General

Dar souci%n a os e+ercicios panteados! ,as$ndose en a informaci%n de a unidad uno

Específicos

Utii4ar e moduo ' &ideos para dar respuesta a os diferentes e+ercicios de taer Participaci%n con os compa8eros en e foro si estos participan Estudiar e materia descrito en as referencias ,i,io(r$ficas



PROCEDIMIENTO E9PERIMENT0#

PROCEDIMIENTO 1

1: Verificar mediante experimentos que a impedancia! "! de un circuito R# serie est$ dada por a

formua2√ R2+ XL2

*: Estudiar a reaci%n entre impedancia! resistencia! reactancia inducti&a ' $n(uo de fase)

M0TERI0# NECES0RIO

Instrumentos

• Mut5metro Di(ita• ;enerador de funciones

Resistores

1 de -)- <=! > ?! /@

Inductores

• 1 de .2 mA• 1 de 1BB mA

1) Mida os inductores de .2 mA ' 1BB mA para &erificar sus &aores) Re(istre os &aores medidos en ata,a 1)

*) Con e interruptor de aimentaci%n de (enerador de funciones en a posici%n apa(ado! arme e circuitode a fi(ura 1)



-) Encienda e (enerador de funciones ' a+uste su saida con e oscioscopio a un &aor de / Vpp a unafrecuencia de /<A4) 0note este &aor de entrada en a ta,a 1! coumna Vent.



Periodo *BB uS! f 1 periodo

F 1 *BBuS /BBB A4

/) Con e &ota+e medido en R1 ' e &aor de su resistencia! cacue ' re(istre a corriente por e circuito enserie) Como e resistor ' e inductor est$n en serie! esta corriente cacuada para R1 es a misma para L1)

Corriente en a resistencia

V

R= 4,54

3300=1. - m0



Corriente en e inductor

L

R= 3,58

3300=1,084 m0

) Con a ca5da de &ota+e medida en e inductor ' e &aor de su corriente en serie! cacue ' re(istre areactancia inducti&a en L1.

Reactancia inducti&a #1

VL

IL =

3,58

1,084mA=2753Ω

VR

IL =

4,54

1,3mA=3492Ω

2) Con a e' de OGm ' a ecuaci%n de reactancias en serie Hta,a *: o,ten(a a impedancia de circuito)0note am,os &aores en a ta,a 1)

Rempace e inductor de .2mA por e de 1BB mA medido en e paso 1)

Vota+e en e resistor para # 1BBmA

Vpp * x 1!2& -!/J &



Ta,a 1) Verificaci%n de a f%rmua de a impedancia para un circuito RL

Valor del

induct

or

mH ent

Volt

aje

en

el resi

Volt

aje

en el

inductor

Corri

ente

calcu

ladaV R/ R

Reacta

ncia

inducti

va(calcul

Impeda

ncia

del

circuit o

Impeda

ncia

del

circuito

(calculada),

Nominal

Medido

.2 .2 / .!/. B!/. 1!-2/ --.!2 --!- -1/!*

1BB 1BB / -!/J 1!.* 1!BJ. 1-B! .1*!/ .//!*

Tabla 2. Determinación del ángulo de fase y la impedancia

Valor del inductormH React

anciainduct

iva

tan !

" L R

#n$u

lode

ase

Impedanci

a & K K K K

' Nominal

Medido

.2 .2 --.!2 B!1B1.1/ /!2 --1!

1BB 1BB 1-B! B!- *1!/ -//B!.



PROCEDIMIENTO *

En primer u(ar! para iniciar a cacuar os &aores soicitados por a ta,a . correspondiente a procedimiento n3mero *! se requiere cacuar a impedancia de circuito) Por tantoL

• REACTAC!A !D"CT!#A$

X L=w∗ L

w=2π ∗f

Para este procedimiento se tiene una frecuencia de /A4/BBBA4! ' una inductancia de inductor de

B!1Aenrios) EntoncesL

w=2∗π ∗(5000 Hz )

w=31415,92 rad /seg

X L=( 31415 ,92rad

seg )∗(0,1)

X L=3141,6

Ω

%G"&' DE (A)E$

Para a Resistencia de 1<L

θ=tan−1

X L

R

θ=tan−1 3141,6

1000Ω

θ=tan−1

3.1416

θ=72.34



Para a Resistencia de -)-<L

θ=tan−1

X L

R

θ=tan−1 3141,6

3300Ω

θ=tan−10.952

θ=43.59

!*+EDAC!A$

Con a resistencia de 1<L

Z = Rcosθ

Z = 1000

cos72.34

Z =3296.3Ω

Con a resistencia de -)-<L

Z = R

cosθ

Z = 3300

cos43.59

Z =4556.17Ω

Teniendo cacuadas as respecti&as impedancias para cada resistor! se contin3a con os c$cuos de a ta,aL

• RE)!)T'R DE ,- L Vota+e en e resistorL



V R=V ∗ R

Z

V R=10∗1000Ω

3296.3Ω

V R=3.03V

Vota+e en e inductorL

V L=V ∗ X L

Z

V L=

10∗3141.6

3296.3

V L=9.53V

Corriente en e circuito para e resistor de 1<L

I =V R

R

I =3.03V

1000 Ω

I =3.03mA

Vota+e apicado cacuadoL

V =√ V R2 +V L

2

V =√ (3.03)2+(9.53)2

V =10.00009



• RE)!)T'R DE .- L Vota+e en e resistorL

V R=V ∗ R

Z

V R=10∗3300Ω

4556.17Ω

V R=7.243V

Vota+e en e inductorL

V L=V ∗ X LZ

V L=10∗3141.6 Ω

4556.17 Ω

V L=6.895V

Corriente en e circuito para e resistor de 1<L

I =V R

R

I =7.243V

3300Ω

I =2.19mA

Vota+e apicado cacuadoL

V =√ V R2 +V L

2

V =√ (7.243)2+(6.895)2

V =10.0



Valor

nominal

del

resistor

,

Ω

Voltaje

aplicado

V pp ,V

Voltaje

en el

resistor,

V R , V pp

Voltaje

en el

inductor

V L ,V pp

Corriente

(calculad

a)

I ,mA

Reactanci

a

Inductiva,

X L ,

(calculada

), Ω

#n$ulo

de %ase,

θ ,

(calculad

o con

X L ,

R ),

$rados

Voltaje

aplicado

(calculado

),

V pp ,V

1 1B -)B- )/- -)B- -1.1) 2*)-. 1B)BBBB

-)- 1B 2)*.- )J/ *)1 -1.1) .-)/ 1B)B

PROCEDIMIENTO -



. Encienda e (enerador de funciones ' con e oscioscopio a+uste su saida en un &aor de 1B Vpp a unafrecuencia de 1<A4) 0note e &aor de entrada en a coumna V ent de a ta,a /)

Vpp * x / 1B V

F 1 periodo 1 1mS 1BBB A4 1A4

.) Mida os &aores de Vpp en e resistor ' e capacitor) Recuerde que para medir en C1 en e oscioscopiode,e usar e modo 0DD ' e ,ot%n INVERT) Re(istre estos &aores en a ta,a /)

Vota+e en a resistencia 1)- x * -!J Vpp



Vota+e en a resistencia para e capacito de B!1 uF

Vpp -!* x * 2!J. &



/) Con e &ota+e medido en R1 ' e &aor de su resistencia! cacue ' re(istre a corriente por e circuito enserie) Dado que e resistor ' e capacitor est$n en serie! a corriente cacuada para R1 es a misma que paraC1)

I =V R=

3,862000=¿ 1!- m0

I =V

R= 7,84

2000=¿ -!* m0

Formua



1

2 πfc

Souci%n

B)B-- F

9c1

2 πx1000 x3.3 x10−10

=4822,8

1 de B)1 F

Xc 1

2πx

1000 x1

x10

−10=1591,5

2) Despus utiice a e' de OGm ' a ecuaci%n de a reactancia en serie Hta,a /: para cacuar aimpedancia de circuito) Re(istre am,os &aores en a ta,a/)

2

√ R2+ X C

2

2

√ R20002+4822,8C

2=¿ /1J1!-

2

√ R2+ X C

2

2

√ R20002+1591.6C

2=¿ *//1!B

J) Sustitu'a e capacitor de B)B-- F! medido en e paso 1! por e de B)1 F)) Repita os pasos de - a 2 ' anote todos os &aores en e ren(%n respecti&o de B)1 F de a ta,a /)

1B) 0 partir de os &aores de impedancia de a ta,a / Hcacuados mediante VcIc:! cacue e $n(uo defase! ! ' a impedancia con as reaciones de $n(uo de fase) #ene a ta,a para os capacitores de B)B--ϴ

F ' B)1 F

¿ tan−1 X C

R

4822,8

2000=67.5 °

¿ tan−1

X C

R

1591

2000=38,5°

Tabla /. Determinación de la impedancia en un circuito RC en serie



Valor del

capacitor, ent ,

Volta

je en

el

resist

or

Volta

je

en

el

capa

citor

Corr

iente

calc

ulad

a

React

ancia

capac

itiva

(calcu

React

ancia

capac

itiva

(calcu

Imped

ancia

del

circuit

o

Imped

ancia

del

circuit

o

Nomin

al

Medi

do

)B-- B)B-- 1B -!J )1. 1!- .J**!J /1J1!- /**1!B

B)1 B)1 1B 2!J. *!1 -!* 1/1!/ //1!B *//1!B *///!

Tabla 0. Determinación del ángulo de fase y la impedancia en un circuito RC en serie

Valor del capacitor

F Reactancia

capacitiva

(de la ta*la

tan ! " C

R #n$ulo

de

%ase

Impedancia

& R '

C- Nominal Medido

)B-- B)B-- .J**!J *!.11. 2!.2 /*1!/

B)1 B)1 1/1!/ B!2/ -J!/ *///!/

PROCEDIMIENTO .

RE0CT0NCI0 C0P0CITIV0L

X C = 1

2πfC

De circuito sa,emos e &aor de a frecuencia! adem$s tenemos e &aor de capacitor! por tantoL

X C = 1

2π (1000 Hz )∗(3.3∗10−8

F )

X C =4822.88

Teniendo e &aor de a reactancia podemos Gaar e $n(uo de fase paraL



Resistencia de 1k Ω L

θ=tan−1(−4822.88

1000 )

θ=78.29

Resistencia de 6 .8 Ω $

θ=tan−1(−4822.88

6800Ω )

θ=35.35

!*+EDAC!A$

Resistencia de 1 Ω L

Z =√ R2+ X C

2

Z =√ (1000Ω)2+(4822.88)2

Z =4925.46

Resistencia de 6 .8 Ω $

Z =√ (6800Ω)2+(4822.88)2

Z =8336.68



Contando 'a con os datos anteriormente cacuados! puede procederse a cacuar os &aores de circuitoL

RESISTOR DE 1 Ω L

VO#T07E EN E# RESITORL

V R=V ∗ R

Z

V R=10 !∗1000Ω

4925.46

V R=2.03 !

VO#T07E EN E# C0P0CITORL

V C =V ∗ X C

Z

V C =10 !∗4822.88Ω

4925.46

V C =9.79 !

CORRIENTE C0#CU#0D0L

I =V R

R

I = 2.03 !

1000 Ω

I =2.03mA

VO#T07E 0P#IC0DO C0#CU#0DOL

V =√ V R2 +V C

2



V =√ (2.03)2+(9.79)2

V =9.9982 !

RESISTOR DE 6.8 Ω L

VO#T07E EN E# RESITORL

V R=V ∗ R

Z

V R=10 !∗6800 Ω

8336.68

V R=8.16 !

VO#T07E EN E# C0P0CITORL

V C =V ∗ X C

Z

V C =10 !∗4822.88Ω

8336.68

V C =5.79 !

CORRIENTE C0#CU#0D0L

I =V R

R



I = 8.16 !

6800 Ω

I =1.2mA

VO#T07E 0P#IC0DO C0#CU#0DOL

V =√ V R2 +V C

2

V =√ (8.15! )2+(5.79 ! )2

V =9.9973 !

Valor

nominal

del

resistor

,

Ω

Capacitancia

H&aor nomina:

C! F

Vota+eapicadoVpp! V

Vota+een e

resistor VR! Vp

p

Vota+e en ecapacitor VC Vpp

CorrienteHcacuada:

I! m0

Reactancia

Capacitiva,

X L ,

(calculada),

Ω

0n(uo defase!

Hcacuadocon 9C 'R:! (rados

Voltaje

aplicado

(calculad

),

V pp ,V

1 B)B-- 1B *)B- )2 *)B- .J**)JJ 2J)* )J*

)J B)B-- 1B J)1 /)2 1)* .J**)JJ -/)-/ )2-

PROCEDIMIENTO /



0-) Cierre S1) 0umente e &ota+e de saida de a fuente Gasta que V06 /B V) Mida e &ota+e en eresistor! VR! ' a corriente I) Re(istre os &aores en a ta,a en e ren(%n de / F) 0,ra S1 ' desconectee capacitor de / F)



A1. Cacue a potencia aparente! #! a potencia rea! , e factor de potencia ' e $n(uo de fase decircuito) Utiice de manera adecuada os &aores medidos de V#, VR e I en sus c$cuos) Re(istre asrespuestas en a ta,a en e ren(%n / 0F)

Capacitancia

(valor nominal) Corriente(M2I2#)

I, m# otenciaa arente

# V# otencia

real ,3 / 1-B !/ 1!

A/. Con -1 abierto ' a fuente en su &ota+e de saida menor! conecte e capacitor de 1B 0F) en serie con eresistor de 1BB Q)

A0. Cierre -1) Incremente a saida de a fuente Gasta que V# ! */V) Mida VR e I ' re(istre os &aores ena ta,a en e ren(%n de 1B 0F) Despus de a 3tima medici%n! abra -1.



Resistencia

R, = Capacitancia

(valor

nominal)C, F

Voltaje

aplicado

V #C, V

Voltaje en

el

resistor V R, V Valor

nominal

Valor

medido

1BB 1BB 1B */ J!

A. Repita e paso 0. para e circuito en serie de 1BB Q 1B 0F) Re(istre sus respuestas en a ta,a en eren(%n de 1B 0F)



Resistencia

R, = Corriente

(M2I2#)

I, m#

otencia

aparente

# V#

otencia

real ,

3 Valor

nominal

Valor

medido

1BB 1BB 11J *!/ 1!.



3. Determinación del factor de potencia con un osciloscopio

K3,. Conecte e oscioscopio de do,e tra4a a circuito RC en serie! como en a fi(ura ) #a fuente de,eestar en su &ota+e de saida menor) E seector de disparo de,e ponerse en E9T)



Resistencia (valor

nominal) R, '

Capacitancia (valor

nominal) C, F 4actor de potencia

(calculado)

1BB / B!1J

32. Cierre - 1. 0umente a saida de a fuente a 1BV rms) E cana 1 es e de referencia de &ota+e enciendae oscioscopio) 0+uste sus controes de modo que una soa onda senoida! de unas di&isiones de pico a pico! ocupe e ancGo de a pantaa) Utiice os controes &ertica ' Gori4onta para centrar a onda en a pantaa

3. Cam,ie a cana *! que es e cana de corriente) 0+uste os controes de forma que una soa ondasenoida! de unas . di&isiones de pico a pico! ocupe e ancGo de a pantaa) Use e contro &ertica para

centrar a onda de manera &ertica) No utilice el control 6ori7ontal.

31. Pon(a e oscioscopio en e modo de do,e cana) #as se8aes de os canaes 1 ' * de,en aparecer +untas) O,ser&e donde as cur&as cru4an e e+e Gori4onta (8). Estos son os puntos cero de as dos ondassenoidaes) Con una escaa en cent5metros mida con precisi%n a distancia Gori4onta! d ! entre os dos picos positi&os o ne(ati&os de as ondas senoidaes) Comprue,e su medici%n midiendo a distancia entre os puntos cero correspondientes a as dos ondas Hfi(ura :) Re(istre a medici%n en a ta,a 1B en e ren(%n de



/ 0F) Tam,in mida a distancia! 2! de B a -B de a onda senoida de &ota+e) Re(istre e &aor en a ta,a1B para e resistor de 1BB Q) Apague e oscioscopio abra - 1 desconecte e capacitor de / 0F)

Resistencia

(valor nominal)

R, '

Capacitancia

(valor nominal)

C, F

2istancia entre

puntos cero

d, cm

#nc6o de la onda

senoidal

2, cm1BB / 1!1 /

3/. Con a f%rmua de a fi(ura 2 cacue e $n(uo de fase! K! entre &ota+e ' corrienteen e circuito de a fi(ura ) Con e &aor de K! cacue e factor de potencia! FP! de circuito) Re(istre susrespuestas en a ta,a 1B)



θ ("rad#s )360

$ . d

θ ("rad#s ) 360

5.1.1 2)*

Resistencia (valor

nominal) R, '

Capacitancia (valor

nominal) C, F #n$ulo de %ase

(calculado)

1BB / 2!*

30. Reempace e capacitor de / 0F por uno de 1B 0F en e circuito de a fi(ura )



3. Cierre ),) Repita os pasos de 6- a 6/ para e capacitor de 1B 0F) despus de a 3tima medici%n!apa(ue e oscioscopio! / 0F! abra4 S1 ' desconecte e oscioscopio de circuito)

Pon(a e oscioscopio en e modo de do,e cana) #as se8aes de os canaes 1 ' * de,en aparecer +untas)O,ser&e donde as cur&as cru4an e e+e Gori4onta (8). Estos son os puntos cero de as dos ondassenoidaes) Con una escaa en cent5metros mida con precisi%n a distancia Gori4onta! d ! entre os dos picos positi&os o ne(ati&os de as ondas senoidaes) Comprue,e su medici%n midiendo a distancia entre os puntos cero correspondientes a as dos ondas Hfi(ura :) Re(istre a medici%n en a ta,a 1B en e ren(%n de1B 0F) Tam,in mida a distancia! 2! de B a -B de a onda senoida de &ota+e) Re(istre e &aor en a ta,a

1B para e resistor de 1BB Q) Apague e oscioscopio abra - 1 desconecte e capacitor de 1B 0F)



Resistencia

(valor nominal) R, '

Capacitancia

(valor nominal)C, F

2istancia entre

puntos cero

d, cm

#nc6o de la onda

senoidal

2, cm1BB 1B B! /

Con a f%rmua de a fi(ura 2 cacue e $n(uo de fase! K! entre &ota+e ' corrienteen e circuito de a fi(ura ) Con e &aor de K! cacue e factor de potencia! FP! de circuito) Re(istre sus

respuestas en a ta,a 1B)



θ ("rad#s )360

$ . d

θ ("rad#s) 360

5.0,9 2)*

Resistencia(valor

Capacitancia

(valor

2istanciaentre

#nc6o de laonda

#n$ulo de %ase

1BB 1B B! / .!J

PROCEDIMIENTO

Ta,a 11)Determinaci%n de a impedancia de un circuito R#C serie



Componentes ReactanciaQ

Impedancia"!Q

Circui

to

R

Q

#!m

A

C!

F

Vota+e

apicadoV06!VPP

Vota+

e eneresistorVRVPP

Vota+

e en einductorV#!VPP

Vota+e

en ecapacitorVC!VPP

Corrie

nteI!m0

Ind

9#

Cap

)9C

#e

'deoGm

F%rmu

a de ara54cuadrada

R# *< 1BB 9 1B -)2/ /) x 1)J2m0

*B-/Q

x -)1J

.1.-Q

R#C *< 1BB B)B**

1B /)*J J).1 -)22 *)-m0

*BB.Q

*B*1

-)1

.B1JQ

RC *< x B)B*

*

1B /)2. x .)1B *)J2m

0

9 B)B-

x x

PROCEDIMIENTO 2

Se8a a4u! &ota+e para S1 ' S* cerrados )HRC :



Vota+e en R indic V J. mV pp

se8a a4u &ota+e !S1 S*S- cerrados

Vota+e en R ind V - mV pp

SE0# 0M0RI##0 ! 1B Vpp ! se8a a4u !&ota+e en a

resistencia de 1B =



Se8a a4u!&ota+e para S1 ' S- cerrados H R#:

Vota+e en R inc V /2 mV pp

formua de impedancia para un circito R#C



Ta,a 1*)Determinaci%n de a impedancia de un circuito R#C en paraeo

Vol

taj

e

apl

ica

doV,

Cor

rient

e 9

%ase

en

el resis

Corri

ente

9

%ase

en el

inductor

Corr

iente

9

%ase

en el

capacitor

Corri

ente

9

%ase

en el

resist or 9

Corri

ente

9

%ase

en el

resist or 9

Corrient

e total 9

%ase en el

circuito

RCL(me

didas) I : , m0 pp

Corrie

nte

total

(calcul

ada

con la %;rmul

Imped

ancia

del

circuit

o &

( R, Lo C)

1B.!2 1!./ 2!B J!. /!2 !- 1 1/J2!-

Factor de potencia B!* @ En retrasoen adeantoW retraso0n(uo de fase H(rados: /1!.



40

CONC#USIONES

• #as inductancias se comportan como circuitos en corto en &ota+es aternos• #os condensadores se comportan como circuitos en corto en &ota+es continuos• #as medidas tomadas por un mut5metro son &aores eficaces o RMS• Un circuito RC es capa4 de fitrar se8aes ectricas de acuerdo a su frecuencia• Se practic% en e uso de simuador proteus! e cua es una Gerramienta fundamenta para

anai4ar os circuitos



41

6I6#IO;R0FI0 O REFERENCI0S

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https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_RL

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Trabajo Colaborativo 1 Analisis Circuitos Ac

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