Laboratorio corriente alterna

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  • 1. UNIVERSIDAD NACIONALTECNOLOGICA DEL CONO SUR DE LIMAINGENIERIA ELECTRONICA Y DE TELECOMUNICACIONES INFORME 06Profesor: Bartolom Alumno:Roca Poccorpachi Jorge Luis Fecha de presentacin:28/ 08/ 2012Lima Per 2012

2. IntroduccionCuando hablamos de energa elctrica nos interesamos en conocer dosterminologas importantes, entre estas tenemos la corriente alterna en la cual elmovimiento de los electrones cambia de sentido del orden de 60 veces porsegundo, como un movimiento oscilatorio armnico. En el presente laboratorioanalizaremos las interacciones con los dispositivos electrnicos dicretos ysus diversas asociaciones.Otro fenmeno mas que se estudiara es la resonancia, es un fenmeno muyusual,en sistemas mecnicos de contension de puentes, sistemas acsticosetc. y para nuestro caso en un circuito con componentes electrnicos, es unfenmeno muy beneficioso para transmisin de seal , para el caso desistemas en contension de puentes ,suele ser perjudicial ,pero esta en manosde los ingenieros aprovechar este fenmeno elctrico.En este laboratorio se presentara la manera como interactua la seal elctricafrente a este fenmeno con sus diversas caractersticas. 3. ObjetivosAnalizar las oscilaciones electromagnticas amortiguadas en un circuito RLC enserieAnalizar las oscilaciones forzadas en un circuito RLCserie con fuente alterna.Para diferentes frecuencias .analizar la resonanciaMedir la inductancia en una bobina.Conocer la respuesta de un circuito RL cuando no existenfuentes externas deexcitacin, y cuando existe una fuente DC.Aplicar estos conceptos para eldiseo y simulacin deaplicaciones simples.Conocer la respuesta de un circuito RC cuando no existenfuentes externas deexcitacin, y cuando existe una fuente DC.Aplicar estos conceptos para eldiseo y simulacin deaplicaciones simples.Conocer la respuesta de un circuito RLC en serie cuando noexisten fuentesexternas de excitacin, y cuando existe unafuente DC. Aplicar estos conceptospara el diseo y simulacinde aplicaciones simples.Conocer la respuesta de un circuito RLC en paralelo cuando noexisten fuentesexternas de excitacin, y cuando existe unafuente DC. Aplicar estos conceptospara el diseo y simulacinde aplicaciones simples 4. MaterialesBobinaCaracteristicas tcnicas e la bobina :Bobina 200/600 espirasResistencia 3Corriente mxima:12 AInductancia 15 mHInterface 3B NetLog Generador de seal :Caracteristicastcnicas : Fuse AT .6 AT Lucas NulleTarjeta de experimentacin LM 4501 Alimentacion 220vac /60 Hz Multiplicador e frecuencias,Porporciona seal alterna senoidal ,cuadraa R =100 C=4.4 f 5. Fundamento terico Corriente AlternaSe llama sistema monofsico (1) ,al sistema elctrico constituido por una sola fase o tensin AC ,del tipo senoidal ,que gira a una sola frecuencia (f) o frecuenciaangular (w) .En la practica estos sistemas se obtienen de un generadpr AC o extrayendo una fase de un sistema 3,de distribucin, que existe en toda distribucion e energaelctrica en todas las ciudades del mundo . Caracteristicas Valores estandarizados SimbologiaNotacionFasorial:DIagramaFasorial 6. Oscilaciones amortiguadasEs generado por un circuito RLC sin fuente en el cual el condensador se encuentra cargado. La ecuacin de la malla para el circuito ser:Oscilaciones Forzadas un oscilador elctrico se genera por un circuito RLC en serie conectando a una fuentede corriente alterna para el cual la ley de mallas de Kirchhoff establece: En las grafica se muestra la seal sinusoidal enRLC ,enresonancia 7. Procedimiento1. Instale el circuito RLC en serie con un interruptor de acuerdo a la figura con una fuente continua de 15 voltios, R = 100 , C= 4,4f y L = 15 m H. Observaciones :Al armar el circuito , en la tarjeta de experimentacin solo habaresistencia e 2.2f , entoncesconectamos en paralelo paraobtener el valor que se nos pide 4.4f2. Conecte la interface como sensor de corriente en el capacitador, configure el intervalo de medicin a 200 s y un nmero de datos de 10000. Pulse iniciar en el software 3B NETLab, cargu el condensador del circuito de carga.3. Grafique sus datos y seleccione el conjunto de datos de descarga, anote el tiempo inicial to en el cual la carga del condensador era mxima. Realice el ajuste de curvas de acuerdo a la ecuacin.4. Instale el circuito RLC en serie con una fuente alterna de 5 voltios (generador de ondas ), C= 100 f, L = 15 mH , R= 10 y un interruptor , de acuerdo a la siguiente figura5. Configure el software 3B Netlab a intervalo de medicin de 20 s y 5000 datos. mida la corriente y el voltaje en la resistencia usando la interface 3B NETlog como sensor de corriente y voltaje, graficar y ajustar los datos. guardar los resultados. 8. 6. Mida la corriente y el voltaje en el condensador usando la interface 3B NEtlog como sensor de corriente y voltaje, graficar y ajustar los datos. guardar los resultados.7. Mida la corriente y el voltaje en el inductor usando la interface 3B NETlog como sensor de corriente y voltaje, graficar y ajustar los datos. guarde sus resultados.8. En el mismo circuito RLC en serie armado en 4, ajuste la frecuencia a 20 Hz y mida la corriente en el circuito utilizando la interface 3B NETlog como sensor de corriente, ajustando el intervalo de medicin a 20 s y numero de datos a 5000. ajustar los datos a una funcin seno y anote sus resultados de amplitud de corriente y frecuencia angular en la tabla.Observaciones :Con este generador de seal, inyectaremos una seal senoidal y regularemos el valor de sufrecuencia , que estar en el RLC9. Repita el paso 8 para las frecuencia dadas. hasta completar la tabla. 9. Datos experimentales1. De acuerdo a los datos y resultados grficos obtenidos en el paso 3 del procedimiento , escriba la ecuacin de ajuste La ecuacin de ajuste es : Determine la frecuencia de oscilacin, la amplitud mxima, el coeficiente de amortiguamiento y compare dichos resultados con los correspondientes valores tericos. justifique sus resultados. La frecuencia de oscilacin = 375.15 /2 = 59.0706 HzLa amplitud mxima = -3.0986 Valor experimental Valor teorico Frecuencia de red59.07 0.23 HZ 60 hZ Voltaje eficaz4.6 0.23 rms5rms2. de acuerdo a los datos y resultados grficos obtenidos en el paso 5 del procedimiento, escriba las ecuaciones de ajuste para el voltaje y la corriente. La ecuacin es: Determine los valores experimentales de la frecuencia de oscilacin, la amplitud mximas, amplitud rms y el ngulo de desfase entre la corriente y voltaje con sus respectivos errores porcentuales.Frecuencia de oscilacin = 357.57/2 = 56.909Amplitud mxima = -64.924 Amplitud rms= -45.901268 10. 3. De acuerdo a sus datos y resultadosgrficos obtenidos en el paso 6 del procedimiento , escriba las ecuaciones de ajuste para el voltaje y la corriente Determine los valores experimentales de la frecuencia de oscilacin, amplitud mxima, amplitud rms y el ngulo de desfasaje entre la corriente y voltaje con sus respectivos errores porcentuales.4. de acuerdo a sus datos y resultados grficos obtenidos en el paso 7 del procedimiento, escriba las ecuaciones de ajuste para el voltaje y la corriente. De los datos obtenidos tenemos: Determine los valores experimentales de la frecuencia de oscilacin, la amplitud mxima. amplitudrms, y el ngulo de desfasaje entre la corriente y voltaje con sus respectivos errores porcentuales.5. con sus resultados obtenidos en los pasos 8 y 9 del procedimiento , compete la siguiente tablaFrecuencia (Hz)Io (mA) (rad) 100.75371.28 201.85376.521002.07379.191201.29378.971803.29377.472002.93379.182503.76378.523005.94377.634001.94378.595002.26375.91 11. Realizando una grfica de la amplitud de la corriente en funcin de la frecuencia angular: Analisis de DatosLuego de realiza el laboratorio se nota que cuano nos aproximamos al valorde la frecuencia de resonancia existe mayor amision de seal , existe menorresistencia y el circuito se torna puramente resistivo .Siempre existe una perdida de seal , a este fenmeno lo podenosrelacionar al al resistencia que presenta el conductor .La seal muestra mucha distorsion debido a que noseah aisladoelctricamente de fuentes ruidosas.La calidad de seal alterna se mide con el parmetro deTHDDistorsionArmonicaTotal .con el cual se mide para poder saber la purezaespectral de una sinusoide . se considera si el THD es menor a 5 %, la sealmanifiesta linealidad para el sistema .Cuestionario 12. 1. construya mapas conceptuales acerca del circuito RLC en paralelo circuito RLC en paralelo En Resonancia : Curva e impedancias en un circuito paralelo Curva de impedancias2. construya un mapa conceptual sobre el fenmeno de resonancia en el circuito RLC en serie 13. Circuito RLC ,en serie Diagrama de fases vs frecuencia ciclicaCurva de selectividad 14. Cuestionario circuito RLC sin fuenteSe da cuando el condensador est cargado por lo que en un circuito RLC sin fuentepresenta una real de mallas:Por lo que presenta una solucin para esta ecuacin diferencial de la siguiente forma:siempre que R< (2L/C) relacin de la corriente y el voltaje en la resistencia , condensador y la bobinaLa relacin que existe se debe a:Por lo que la relacin es: 15. Resonancia en circuito RLCEs el fenmeno elctrico por el cual el efecto reactivo tanto como el efecto capacitivocomo inductivo existentes en el circuito se iguaklan , produciendo una disminucin oaumento de la impedancia del sistema segn la ispocicion serio o paralelo . La impedancia en el caso de un RLC en serie se comporta deacuerdo a la graficaadjunta . la impedancia se reduce a su mas minima expresin cuando se llega ala frecuencia de resonancia Adjunte las graficas e los resultados obtenidos Anexos :Grafica de tensin en el resistencia del RLC 16. Grafica de condensador en circuito RLC: Grafica de inductor en RLC serie 17. ConclusionesEl efecto que tiene un condensador, una bobina y una resistencia no afecta elvalor de la frecuencia de red monofasica.Para efectos en transmision de seales,existe un parametro, el THD (Distorsionarmonica total)que garantizara la calidad de la seal sinusiodal.y que t