INFORME 4 IMPRIMIR

8/6/2019 INFORME 4 IMPRIMIR

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Laboratorio de Ing. Elctrica

INTRODUCCIN

En nuestro cuarto laboratorio, nos dieron a conocer sobre los circuitos monofsicos de corriente

alterna previamente estudiado en clase.

Todos los equipos utilizados en la actualidad son alimentados por corriente alterna y a su evz

estn compuestos por impedancias que estn compuestos por uno o mas elementos, se mide

en (ohmios). Esto se establece por la divisin de la tensin con la corriente.

Su mdulo establece la relacin entre los valores mximos o los valores eficaces de la tensin

y de la corriente. La parte real de la impedancia es la resistencia y su parte imaginaria es la

reactancia.


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OBJETIVO

Objetivo General:

Conocer y familiarizarnos con los materiales y equipos utilizados para la poder

desarrollar el informe.

Conocer todas las caractersticas fundamentales de un sistema de alimentacintrifsico y su forma de alimentacin.

Objetivo Especifico

Llevar a la prctica lo aprendido en clase.

Comprobar por medio de mediciones las relaciones de magnitud y fase entre voltajes y

corriente.


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FUNDAMENTOS TEORICOS

CIRCUITOS R-L SERIE

En este circuito se tiene una resistencia y una bobina en serie. La corriente en ambos

elementos es la misma.

El voltaje en la bobina est en fase con la corriente 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.

La impedancia Z sera la suma (no suma directa) de la resistencia y la reactancia inductiva.

Y se puede calcular con ayuda de la siguiente frmula:


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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.

CIRCUITOS R-C SERIE

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.

Pero algo diferente pasa con los voltajes. En la resistencia, el voltaje y la corriente estn en

fase (sus valores mximos coinciden en el tiempo). Pero con el voltaje en el capacitor no es

as. El voltaje en el condensador est retrasado con respecto a la corriente que pasa por l. (el

valor mximo de voltaje 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 corriente I es la misma por R y por C: Vs = Vr + Vc


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El voltaje en el condensador est atrasado con respecto a la corriente en el mismo.

El voltaje total que alimenta el circuito RC en serie es igual a la suma del voltaje en la

resistencia y el voltaje en el condensador.

Este voltaje tendr un ngulo de desfase (causado por el condensador) y se obtiene con ayuda

de las siguientes frmulas:

Valor del voltaje (magnitud): Vs = ( VR2 + VC2 )1/2

Angulo de desfase = Arctang ( -VC/VR )

A la resistencia total del conjunto resistencia-capacitor, se le llama impedancia ( Z ) (un nombre

ms 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 en ohmios.

Se obtiene con ayuda de la siguiente frmula:

Vs /1

Impedancia: Z/ = ----------

I /2

donde:

- Vs: s la magnitud del voltaje

- 1: es el angulo del voltaje

- I: es la magnitud de la corriente

- 2: es el angulo de la corriente


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CIRCUITO R-L-C SERIE

El valor de la impedancia que presenta el circuito ser:

O sea, adems de la parte real formada por el valor de la resistencia, tendr una parte reactiva

(imaginaria) que vendr dada por la diferencia de reactancias inductiva y capacitiva.

Llamemos Xa esa resta de reactancias. Pues bien, si Xes negativa quiere decir que

predomina en el circuito el efecto capacitivo. Por el contrario, si Xes positiva ser la bobina la

que predomine sobre el condensador. En el primer caso la corriente presentar un adelanto

sobre la tensin de alimentacin. Si el caso es el segundo entonces la corriente estar atrasada

respecto a vg. Qu ocurre si Xes cero? Este sera un caso muy especial que veremos en el

siguiente apartado.

Conocida Zt, la corriente se puede calcular mediante la Ley de Ohm y su descomposicin en

mdulo y ngulo de desfase no debera suponer mayor problema a estas alturas. As,

Tambin por Ley de Ohm se calculan los mdulos de las tensiones de los diferentes elementos

(las fases respecto a ison siempre las mismas: 0 para vr, 90 para vly -90 para vc).

Concretamente,


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CIRCUITO R-L-C PARALELO

Cuando se conecta un circuito RLC (resistencia, bobina y condensador) en paralelo,

alimentado por una seal alterna (fuente de tensin de corriente alterna), hay un efecto de

sta en cada uno de los componentes.

En el condensador o capacitor aparecer una reactancia capacitiva y en la bobina o inductor

una reactancia inductiva, dadas por las siguientes frmulas:

Donde:

= 3.14159

f = frecuencia en Hertz

L = Valor de la bobina o en henrios

C = Valor del condensador en faradios

Como se puede ver los valores de estas reactancias depende de la frecuencia de la fuente.


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A mayor frecuencia XL es mayor, pero XC es menor y viceversa. Hay una frecuencia para la

cual el valor de la XC y XL son iguales. Esta frecuencia se llama: frecuencia de resonancia y

se obtiene de la siguiente frmula: FR = 1 / (2 x x (L x C)1/2).

En resonancia como los valores de XC y XL son iguales, se cancelan y en un circuito RLC

en paralelo la impedancia que ve la fuente es el valor de la resistencia.

A frecuencias menores a la de resonancia, el valor de la reactancia capacitiva es alta y la

inductiva es baja.

A frecuencias superiores a la de resonancia, el valor de la reactancia inductiva es alta y la

capacitiva baja.

Como todos los elementos de una conexin en paralelo tienen el mismo voltaje, se puede

encontrar la corriente en cada elemento con ayuda de la Ley de Ohm. As:

- IR = V / R

- IL = V / XL

- IC = V / XC

La corriente en la resistencia est en fase con la tensin, la corriente en la bobina esta atrasada

90 con respecto al voltaje y la corriente en el condensador estn adelantadas en 90 .

Nota: Es importante visualizar que los efectos de la reactancia capacitiva y la inductiva son

opuestos, es por eso que se cancelan y causan la oscilacin (resonancia)


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MATERIALES Y EQUIPOS

y Modulo EEL-2001

y Maletn con accesorios

y Cables

y Resistencias de 200, 220, 332 ohmios.

y Inductores de 34.2 y 134 mH.

y Condensador de 0.1 F.

y Multmetro Digital.


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PROCEDIMIENTO

Experimento N 1:

1. Selecciones una resistencia de 220 y un inductor de 3200 mH. Mida el valor de la

resistencia.

2. Con el interruptor S abierto, armar el siguiente circuito:

3. Cierre el interruptor S y anote las medidas.

Experimento N2:

1. Seleccione una resistencia de 200 y su condensador de 0.1 F. Mida el valor de la

resistencia y Capacitancia.

2. Con el interruptor S abierto, armar el siguiente circuito.

I LR

6 VAC

S


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Experimento N3:

1. Seleccione una resistencia de 200 un inductor de 34.2 mH (1600 ) y su condensador

de 0.1 F. Mida el valor de la resistencia y Capacitancia.



RI

C

S

6 VAC

L

S

IR

6 VAC

C


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Experimento N4:

1. Seleccione una resistencia de 332 un inductor de 134 mH y un condensador de 0.1F.

Mida el valor de la resistencia y Capacitancia.



4. Mida los voltajes.

Iin

I3I2I1

S

R LC6 VAC


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Experimento N5:

1. Seleccione resistencias de R1= 332, R2= 200 y R3= 220, un inductor de 34.2 mH.

y un condensador de 0.1 F.


3. Cierre el interruptor y anote las medidas

6 VACR1

C

S

Iin

I1I2

I3

R2

L


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RESULTADOS

Para el experimento N1:

R=220.1

I = 15.02 mA. VR = 3.343v VL = 2.983v VFUENTE = 6.359 v


R=199.6 C = 0.096 F

I = 0.19 mA. VR = 0.049v VC = 6.382 v VFUENTE = 6.385 v


R=199.6 C = 0.096 F

I = 0.19 mA. VR = 0.049v VL = 6.37 v VL = 0.0 v VFUENTE = 6.395

v


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R=331.5 C = 0.096 F

IIN= 48.2 mA I1= 18.59 mA I2= 23.1 mA I3= 0.19 mA

VR=VL=VC= 6.329v


R1= 331.5 R2= 199.6 R3= 220.1 C = 0.096 F

IIN= 45.2 mA I1= 18.80 mA I2= 25.3 mA I3= 0.19 mAVR1=6.89 v VR2= 5.13v VR3=0.49v

VL=3.02v VC= 6.05v


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CUESTIONARIO

Experimento 1: Circuito R-L

1. Con las medidas realizadas determinar el valor de la reactancia inductiva de la

bobina y el valor de su inductancia (considerar 60Hz de frecuencia).

VL(medido) = 2.983 V

VL / IIN = XL

2.983V / 0.01502 A = 198.60

XL = 198.60

L = XL / 2 (60)

L = 198.60 / 2 (60)

L = 0.5268 H

L = 526.8 mH

2. Por qu con los valores medidos no se cumple: V fuente= VR+VL?

Porque la suma es fasorial y no en mdulos.

Entonces Qu se cumple? Explicar haciendo un diagrama fasorial de voltaje,tomando como referencia la corriente.

Porque no existe un inductor adecuado, o simplemente es un pequeo

porcentaje de error que presenta el multmetro en la toma de medidas, en este caso

el voltaje de la fuente era 6V, y la suma de los voltajes obtenidos en la resistencia y

en la reactancia fue de 6.32V.


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3. Determinar la potencia activa y reactiva que consume el circuito.

P = I2 x R

P = 0.015022 x 221.1

P = 0.0498 W

Q = 0.015022 x 50.51

Q = 0.011 VAR

Experimento 2: Circuito R-C serie

4. Con las medidas realizadas determinar el valor de la reactancia capacitiva del

condensador y el valor de su capacitancia (considerar 60Hz de frecuencia).

VC = 6.382 V

VC / IIN = XC

6.382 V / 0.00019 = 33589.47

XC = 33589.47

C = 1 / 2 (60)(Xc)

C = 1 / 2 (60)(33589.47)

C = 0.078 F


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10. Cul es el f.d.p. del circuito? Est en adelanto o e atraso?

EL f.d.p. es:

f.d.p. = cos = 0.0072 (adelanto)

Experimento 4: Circuito R-L-C paralelo

11. Porque no se cumple que: I IN=I1+I2+I3

Por las variaciones en la toma de datos realizados con el multmetro.

12. Considerando la frecuencia a 60Hz, determinar la impedancia del circuito.

Reactancia Capacitiva:

XC = 1 / 2(60)(0.096 x 10-6) = 27631.06651

Reactancia Inductiva:

XL = 2(60)(134 x 10-3) = 50.52

R = 331.5

Por ser una conexin en paralelo, la Impedancia Z = (7.55 + j49.47)

13. Determinar la potencia activa (P) y reactiva (Q) que absorbe el circuito.

Hallar las potencias:

P = V2 / R

P = 6.3292 / 331.5

P = 0.1208 W


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I3C

I2L

I3

I1

I2

I2RI3R V

QC = 6.3292 / 27631.06651= 1.45x 10-3 VAR

QL = (23.1 x 10-3)2 x 50.52 = 0.0269 VAR

Q = 0.02835 VAR

Experimento 5: Circuito R-(R-L)-(R-C) paralelo

14. Con los valores y considerando la frecuencia a 60Hz, determinar la

impedancia del circuito.

R1= 331.5 R2= 199.6 R3= 220.1

XC = 1 / 2 (60)(0.096 x 10-6) = 27631.06

XL = 2 (60)(34.2 x 10-3) = 12.89

Por ser un circuito Circuito R-(R-L)-(R-C) paralelo:

Z = (124.32 + j4.48)

15. Tomando como referencia el V de la fuente, dibuje el diagrama fasorial de

corrientes.

16. Determinar la potencia activa (P) y reactiva (Q) total del circuito.

Potencia activa (P):

P1 = (18.80 x 10-3)2 x 331.5 = 0.117 W

P2 = (25.3 x 10-3)2 x 199.6 = 0.127 W


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P3 = (0.19 x 10-3)2 x 220.1 = 0.00794 x 10 -3 W

P = 0.24400794 W

Potencia reactiva (Q):

QC = (0.19 x 10-3)2 x 27631.06= 9.97 x 10-4 VAR

QL = (25.3 x 10-3)2 x 12.89 = 8.2507 x 10-3 VAR

Q = 9.2477 x 10-3 VAR

17. Determinando el f.d.p. del circuito.

= arctg (Q/P) = 2.1704

f.d.p = cos = 0.99


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CONCLUSIONES

En el sistema fasorial la suma de sus voltajes no son iguales al voltajetotal.

Las resistencias solo producen potencia activa (watts) .

Es conveniente tener un factor de potencia que se acerque a 1 porque

as la potencia reactiva es mucho menor que la potencia reactiva.


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BIBLIOGRAFA

CIRCUITO R-L Y R-C SERIE:

http://www.dav.sceu.frba.utn.edu.ar/homovidens/GOMILA/PROYECTO%20FINAL%20

Gomila%20JR/circuito_serie%20RC.htm

CIRCUITO R-L-C SERIE:

http://www.terra.es/personal2/equipos2/rlc.htm

http://www.virtual.unal.edu.co/c ursos/ingenieria/2001603/lecciones/cap5/cap5lec3/lec3i

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