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FIEE - UNAC LABORATORIO No 03 DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

RELACIONES ESCALARES COMPLEJAS EN CIRCUITOS ELECTRICOS

RELACIONES ESCALARES COMPLEJAS EN CIRCUITOS ELECTRICOS

1.- OBJETIVO

Analizar en forma experimental los lugares geomtricos en los circuitos R-L.

Comparar las mediciones realizadas en el laboratorio con los clculos tericos.

2.- FUNDAMENTO TEORICO

Circuito RC serie en corriente alterna (C.A.)

En un circuito RC en serie la corriente (corriente alterna) que pasa por la resistencia y por el condensador es la misma. y la tensin de la resistencia (Vr) y el condensador (Vc) suman la tensin aplicada Vs. (la suma es fasorial)

Esto significa que cuando la corriente est en su punto ms alto (corriente de pico), estar as tanto en la resistencia como en el condensador (capacitor.)

Pero algo diferente pasa con las tensiones (voltajes). En la resistencia, la tensin y la corriente estn en fase (sus valores mximos y mnimos coinciden en el tiempo). Pero la tensin en el capacitor no es as.

Como el capacitor se opone a cambios bruscos de tensin, la tensin en el condensador est retrasada con respecto a la corriente que pasa por l. (el valor mximo de voltaje en el capacitor sucede despus del valor mximo de corriente en 90o) Estos 90 equivalen a de la longitud de onda dada por la frecuencia de la corriente que est pasando por el circuito.

La tensin total que alimenta el circuito RC en serie es igual a la suma fasorial de la tensin en la resistencia y la tensin en el condensador.

Esta tensin tiene un ngulo de desfase (causado por el condensador) y se obtiene con ayuda de las siguientes frmulas:

Valor de la tensin (magnitud): Vs = ( VR2 + VC2 )1/2Angulo de desfase = Arctang ( -VC/VR )

Como se dijo antes- La corriente adelanta a la tensin en un capacitor en 90- La corriente y la tensin estn en fase en una resistencia.

Con ayuda de estos datos se construye el diagrama fasorial y el tringulo de tensiones.

De estos grficos de obtiene la magnitud y ngulo de la fuente de alimentacin (ver frmulas anteriores):A la resistencia total del conjunto resistencia-capacitor, se le llama impedancia (Z) (un nombre mas generalizado) y Z es la suma fasorial (no una suma directa) del valor de la resistencia y de la reactancia del condensador y la unidad es el ohmio. Y se obtiene con ayuda de la siguiente frmula

Donde:-Vs: s la magnitud de la tensin- 1: es el ngulo de la tensin- I: es la magnitud de la corriente- 2: es el ngulo de la corriente

Circuito RL (resistencia - bobina) en serie en C.A.

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 tensin en la bobina est en fase con la corriente (corriente alterna) que pasa por ella. (Tienen sus valores mximos simultneamente), pero el voltaje en la bobina est adelantado a la corriente que pasa por ella en 90 (la tensin tiene su valor mximo antes que la corriente)

El valor de la fuente de voltaje que alimenta este circuito esta dado por las siguientes frmulas:- Voltaje (magnitud) VS = (VR2 + VL2)1/2- Angulo = / = Arctang (Vl / VR).

Estos valores se expresan en forma de magnitud y ngulo. Ver el diagrama fasorial de tensiones

La impedancia Z sera la suma (suma fasiorial) de la resistencia y la reactancia inductiva.Y se puede calcular con ayuda de la siguiente frmula:

VS / Impedancia = Z / = ------- I /)

Para obtener la magnitud de Z de dividen los valores de Vs e I

Para obtener el / de Z se resta el ngulo de la corriente, del ngulo del voltaje

Nota: lo que est incluido en parntesis elevado a la 1/2, equivale a la raz cuadrada.

3.- MATERIALES

Voltimetro de hierro mvil.

Ampermetro de hierro mvil.

Resistencia variable.

Multmetro digital.

Fuente de C.A variable.

4.- PROCEDIMIENTO

4.1. Presentacin grafica y diagramas fasoriales de cada caso.

1 CASO cuando la resistencia es constante R=100

V

I

VR

VL

103.3

0.16

17.41

99.9

90.5

0.139

15.4

87.6

80.3

0.122

13.5

77.8

70.4

0.108

11.91

68

60.2

0.93

10.23

58.3

50.1

0.077

8.54

48.4

40

0.062

6.86

38.76

30.4

0.047

5.26

29.39

20.24

0.031

3.55

19.52

10.04

0.014

1.81

9.64

2 CASO cuando la tensin es constante V=100v

VALORES EN LABORATORIO

R

I

VR

VL

89.2

0.155

15.56

97.7

79.8

0.158

13.98

97.9

71.2

0.159

12.39

98.2

59.1

0.159

10.29

98.5

49.9

0.16

8.69

99.7

40

0.162

7.1

99.8

29.5

0.163

5.02

100.1

20.2

0.161

3.46

100.2

10.6

0.164

1.57

100.7

Cuestionario

Qu se entiende por una inductancia de una bobina?

lainductancia(), es una medida de la oposicin a un cambio de corriente de uninductoro bobina que almacena energaen presencia de uncampo magntico, y se define como la relacin entre elflujo magntico() y laintensidad de corriente elctrica() que circula por la bobina y el nmero de vueltas (N) del devanado:

La inductancia depende de las caractersticas fsicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aparece. Con muchas espiras se tendr ms inductancia que con pocas. Si a esto aadimos un ncleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la inductancia.

Definir el termino de permeabilidad de un material

Lapermeabilidades la capacidad que tiene un material de permitirle a un flujo que lo atraviese sin alterar su estructura interna. Se afirma que un material espermeablesi deja pasar a travs de l una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, eimpermeablesi la cantidad de fluido es despreciable.

Que se entiende por factor de calidad de una bobina

Elfactor Q, tambin denominadofactor de calidadofactor de selectividad, es un parmetro que mide la relacin entre la energa reactiva que almacena y la energa que disipa durante un ciclo completo de la seal. Un alto factor Q indica una tasa baja de prdida de energa en relacin a la energa almacenada por el resonador.

Es un parmetro importante para los osciladores, filtros y otros circuitos sintonizados, pues proporciona una medida de lo aguda que es su resonancia.

Diferencias entre un reactor transformador y n autotransformador

REACTOR: Unreactor en lneaes un componente elctrico, que consiste en una o ms bobinas inductoras o tranformadoras, Cada elemento es cableado en serie con una fase del circuito, generalmente entre lafuente de podery la carga elctrica.

TRANSFORMADOR: Se denominatransformadora undispositivo elctricoque permite aumentar o disminuir latensinen un circuito elctrico de corriente alterna, manteniendo lapotencia. Lapotenciaque ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal (esto es, sin prdidas), es igual a la que se obtiene a la salida. Las mquinas reales presentan un pequeo porcentaje de prdidas, dependiendo de su diseo y tamao, entre otros factores.

AUTOTRANSFORMADOR: Unautotransformadores unamquina elctrica, de construccin y caractersticas similares a las de untransformador, pero que a diferencia de ste, slo posee un nicodevanadoalrededor de un ncleoferromagntico. Dicho devanado debe tener al menos tres puntos de conexin elctrica; la fuente detensiny la carga se conectan a dos de las tomas, mientras que una toma (la del extremo del devanado) es una conexin comn a amboscircuitos elctricos(fuente y carga).

5.-CONCLUSIONES:

Se comprob aproximadamente la ley de voltajes de kirchoff, esto es el voltaje de entrada es igual a la suma de voltajes en cada una de las impedancias.

Se pudo hallar la impedancia del balasto Phillips utilizando la corriente nominal y la tensin

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B

V

como datos.

Si comparamos el CASO 1 con el CASO 2, nos damos cuenta que en el CASO 2 los condensadores estn asociados en paralelo, esto hace que sea menos capacitiva y la impedancia de la carga sea menor que en el CASO1.

Si comparamos en CASO 3 con el CASO 4, nos damos cuenta que en ambos se utilizan balastos (RL) como cargas (uno Phillips y otro Alpha), debido a que los dos balastos son de caractersticas similares en potencia y otras cosas, se obtendrn resultados similares como podemos notar en sus respectivos cuadros y grficos.

Otro aspecto muy importante en los balastos es que para hacer anlisis se su corriente mxima de operacin indicado en su placa de caractersticas (corriente nominal), para que nuestros clculos sean correctos a la hora de hallar su reactancia, de lo contrario al exceder dicha corriente el balasto ya no trabaja en condiciones normales.

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