ANALISIS DE CIRCUITOS AC
TRABAJO COLABORATIVO 1
GUSTAVO ADOLFO GOMEZ 1075216934
John Harvy Medina Rodríguez 1075216527
JORGE DAVID CUELLAR
SERGIO DANIEL VEGA GAITAN 1075246649
TUTOR: NESTOR JAVIER RODRIGUEZ
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD NEIVA HUILA
2012
INTRODUCCION
Este trabajo colaborativo tiene como necesidad enfocarnos a realizar el análisis de circuitos con voltajes y corrientes alternos.
Como iniciativas tomamos las impedancias, resistencias, reactancias inductivas, y
circuitos serie paralelos que nos ayudan a problemas o discusiones que tengamos
en un circuito; de ello utilizando los instrumentos de medida la cual nos favorece
en el día a día y en nuestros trabajos.
La práctica gira en un entorno de cómo utilizar instrumentos de medida como
multímetro amperímetros y óhmetros los cuales nos ayudan en el desempeño de
la unidad.
Como conocimientos previos teníamos la facultad de utilizar generadores de señal
y osciloscopios instrumentos especiales y de medida con precisión que utilizamos
en todo el trayecto del trabajo.
Como primera medida los resultados que nos regala este tipo de práctica es la posibilidad de retroalimentar nuestros saberes y ponerlos en práctica.
Tratando de objetividad nuestros conocimientos que nos hacen vulnerables a
procesos cognitivos las cuales podemos mejorar y atribuir a una gran respuesta en
caso que necesitemos de resultados.
OBJETIVOS
Interpretar y analizar cada circuito expuesto para cada práctica,
hallando valores como capacitancia, inductancia, impedancia,
voltajes corrientes en cada uno de los componentes.
Realizar cada uno de los montajes y hallar la gráfica correspondiente.
Realizar sus respectivos análisis matemáticos y compararlos con los tomados en la simulación.
Comprender el comportamientos de los circuitos RL, RLC,RC
Realizar un manejo óptimo de simuladores electrónicos existentes en el mercado.
Interactuar e intercambiar información con cada uno de los integrantes del pequeño grupo colaborativo.
PROCEDIMIENTO 1
Tabla 1. Verificación de la fórmula de la impedancia para un circuito RL.
Valor del Voltaje Voltaje en Corriente Reactancia Impedancia Impedancia
Inductor en el el Inductor Calculada del Circuito del Circuito
Resisto Inductiva Ley de (calculada)
mA
mH r (calculada) Ohm
Nominal Medido
47 mH 47 mH 5 V 4.55 V 2.04 V 1.38 mA 1476.55 Ω 3623.18Ω 3615.25 Ω
100 mH 100mH 5V 3.59V 3.44V 1.09 mA 3141.6Ω 4587.15Ω 4556.27Ω
Valor del Inductor Reactancia Angulo de fase Impedancia
Inductiva
Nominal Medido
47mH 47mH
100mH 100mH
1.1 Cálculos del Circuito RL de 47 mH y 3300Ω.
Onda Senoidal.
Intensidad de corriente.
Voltaje en el inductor de 47 mH y Resistor de 3.3K
Diagrama fasorial de impedancia
1.2 Cálculos del circuito RL de 3.3KΩ y 100 mH.
Onda Senoidal
Intensidad de Corriente Voltaje en el inductor de100 mH y Resistor de 3.3 K
Diagrama fasorial de impedancia
PROCEDIMIENTO 2
Tabla 3. Uso del osciloscopio para hallar el ángulo fase, en un circuito RL en serie
Ancho de la Distancian entre Angulo de fase grados
onda Senoidal puntos cero a
D, divisiones divisiones
Valor Nominal Valor Medido
47 47 10 10
100 100
Tabla 4. Relaciones entre el ángulo de fase y el voltaje en el circuito RL.
Valor Voltaje Voltaje Voltaje Corriente Reactancia Angulo Voltaje
Nominal aplicado en el en el Calculada Inductiva de fase aplicado
del resistor inductor grados calculado
resistor I, mA Calculado o
3.3K 10 V 7.24 v 6.89 V 3141.6 Ω 9.98 V
1 K 10 V 3.03 V 9.52 V 3141.6 Ω 9.99 V
2.1 Calculo del circuito RL de 3.3KΩ y 100 mH
Onda Senoidal Intensidad de Corriente
Diagramas fasoriales de impedancia 2.2 Cálculos del circuito RL de 1KΩ y 100 mH
Onda Senoidal
Intensidad de corriente
Voltaje en el inductor y la resistencia
PROCEDIMIENTO 3
Valor del Voltaje Voltaje en Corriente Reactancia Impedancia Impedancia
Capacitor en el el Calculada del Circuito del Circuito
Resisto capacitor capacitiva Ley de (calculada)
μF
mA
r
(calculada) Ohm
Nominal Medido
0,033 0,033μF
10 V 3,82V 9,23 V 1.91 mA 4825 Ω 5235Ω 5223 Ω
μF
0.1 μF 0.1 μF 10V 7,82V 6,22V 3,91 mA 1592 Ω 2557 Ω 2556 Ω
PROCEDIMIENTO CON EL CAPACITOR DE 0,033 MF
PROCEDIMIENTO CON EL INDUCTOR DE 0,1 MF
Vr = I*R = 7,82
I = V/Z = 3,91 Vc = Xc / Z = 6,22
= 2556 y Z= v/I = 2557
Xc=1/2 fc = 1/ (2*3,14*1000*0,1* ) = 1592
Θ = = 38,52
Tan(Θ)= 0,80
PROCEDIMIENTO 4 Para
el Resistencia de 2 K
Primero calculo la Reactancia Capacitiva para poder encontrar la Z (Impedancia).
Xc = 4822,8 Ahora aplicando Pitágoras, calculo la Impedancia del circuito.
Z = 4925,4 Ahora calculo la corriente.
It = 2mA Calculo VR con la It.
VR= I t x R
VR= 2 mA x 1000 Ω
VR= 2 V Ahora con este valor calculo el Voltaje en XL.
VXL = 9,8 V Para el Resistencia de 6,8 K Primero calculo la Reactancia Capacitiva para poder encontrar la Z (Impedancia).
Xc = 4822,8 Ahora aplicando Pitágoras, calculo la Impedancia del circuito.
Z = 8336,6 Ahora calculo la corriente.
It = 1, 199mA Calculo VR con la It.
VR= I t x R
VR= 21,199mA x 6800 Ω
VR= 8,15 V Ahora con este valor calculo el Voltaje en XL.
VXL = 5,78V
Valor Capacitancia D cm Ancho de onda Dist entre
Resistencia puntos 0
1kΩ 33nF 2 10 54
6.8kΩ 33nF 1 10 18
Tabla 7. Uso del osciloscopio para hallar el ángulo de fase, θ , en un circuito RC serie resultados en laboratorio
R cap Volt VR VC I calc XC θ VOLT
apl cal
1k Ω 33nF 9.9V 2 V 9.79 2.03 4822 54 9.9 V
mA Ω
6.8KΩ 33nF 9.9 8.15 V 5.78 1.2 mA 4822 18 9.9 v
Ω
Tabla 8. Angulo de fase y relaciones de voltaje en un circuito RC en serie.
Resultados de la simulación
Con R 1kΩ
Con R 6.8kΩ
PROCEDIMIENTO 5 PRACTICA N° 5 CIRCUITO
HONDA RESULTANTE.
VOLTAJE EN EL RESISTOR , ANTES HALLAREMOS Z Y Xc.
= 540,33
Xc=1/2 fc = 1/ (2*3,14*6000*5* ) = 530, 7
Vr = I·R = 9,37 V CORRIENTE
I=V/Z= 93,8 mA
POTENCIA APARENTE POTENCIA REAL FACTOR DE POTENCIA
PA = Vrms*Irms = 4,69 VA PR= I ^2*R/2 = 0,43 W FP= PR/PA = 0,093 %
Θ = = 79°
Capacitancia Voltaje Voltaje Corriente Potencia Potencia Factor Angulo
Resistencia R, en el (MEDIDA) aparente real P, de de
Ω (valor aplica resistor I, mA PA VA W potencia
nomina do VR, V FP Valor
l) VAC, grados
Nominal Medido C, μF V
100 5 μF 50V 9,37 V 93,8 mA 4,65 VA 0,43 W 0,093 % 79°
100
100 10 μF 25V 8,92V 88,2 mA 2,20VA 0,38W 0,17% 69,34
100
PROCEDIMIENTO CON CONDENSADOR DE 10mF
GRAFICA RESULTANTE VOLTAJE APLICADO
VOLTAJE EN LA RESISTENCIA
ANTES HALLAREMOS Z Y Xc.
= 283,52
Xc=1/2 fc = 1/ (2*3,14*6000*10* ) = 265,3
Vr = I·R = 8,92V CORRIENTE I=V/Z= 88,2mA
POTENCIA APARENTE POTENCIA REAL FACTOR DE POTENCIA
PA = Vrms*Irms = 2,20 VA PR= I ^2*R/2 = 0,38W FP= PR/PA = 0,17%
Θ = = 69,34
HALLANDO EL ANGULO DE FASE
La hallamos con una rrega de tres según la grafica.
Para la del condensador de 5, μF
4 180
1,7
77°
Para el condensador de 10 μF
4 180
1,5
67,5°
Resistencia Capacitancia Distancia Ancho de Angulo de Factor de
(valor (valor entre la onda fase potencia
nominal) nominal) puntos senoidal (calculado)
R, Ω C, μF cero D, cm (calculado) FP, %
d, cm
100 5 2 cuadros 8 cuadros 77° 0,093%
100 10 2 cuadros 8 cuadros 67,5° 0,17%
PRACTICA 6
CIRCUITO RL
VR=I·R= 2,68 VL = XL/Z = 5,36
I=V/Z= 2,68
= = 3722 y Z= v/I =3731
XL=1/2 fL = 1/ (2*3,14*5000*100* ) = 3140
CIRCUITO RLC
VR=I·R= 7,51 V VL = V*XL/Z = 8,43v Vc= V*Xc/Z = 5,52V
I=V/Z= 3,85 Ma
= = 2602.35 ohm y
Z= v/I = 2597 ohm
Xc=1/2 fc = 1/ (2*3,14*5000*0,022* ) = 1447 ohm
VR=I·R= 8,1 V Vc= V*Xc/Z = 5,86V
I=V/Z= 4,05 mA
= = 2468 ohm y Z= v/I = 2469 ohm
Xc=1/2 fc = 1/ (2*3,14*5000*0,022* ) = 1447 ohm
Circuito Componente Volt V R V L V C I Reactancia Impedancia Z, Ω
Vpp
mA
R L C µF XL XC Ohm Fórmula
Ω mH
RL 2k 100 X 10 5.36 8.43 X 2.6 3140 X 3731 3722
RLC 2k 100 0.022 10 7.6 8.43 5.52 3.85 3140 1447 2602.35 2597.40
RC 2k X 0.022 10 8.1 X 5.86 4.0 X 1447 2468 2469
PRACTICA 7
Para S1 cerrado únicamente, las ondas de entrada y medida al final se encuentran en fase.
Para S2 cerrado únicamente, las ondas de entrada y medida al final se encuentran en desfase de 90 grados.
Para S3 cerrado únicamente, las ondas de entrada y medida al final se encuentran en desfase de 90 grados Para S1 y S3 cerrado únicamente, las ondas de entra da y medida al final se encuentran en desfase de 90 grados.
Para S1 y S2 cerrado únicamente, las ondas de entra da y medida al final se encuentran en desfase de 30 grados. Para S1, S2 y S3 cerrado únicamente, las ondas de e ntrada y medida al final se encuentran en desfase de 20 grados.
Asi θ − φ < 0, osea el factor de potencia está adelantando ( carga capacitiva).
CONCLUSIONES
La realización de este componente practico, a dejado en nosotros un gran
conocimiento sobre formulación, simulación y comprobación de circuitos RL,
RLC,RC entre otros.
Evidenciamos el comportamiento de las ondas resultantes en cada circuito, y cada
una de las fórmulas matemáticas para hallar su ángulo de desfase entre las
ondas. Comprendimos el significado de conceptos como lo son impedancia, Inductancia, reactancia, potencia entre otras.
Aprendimos a reemplazar valores en las formulas expuestas por nuestro tutor(a), respectivamente, de acuerdo a la necesidad del circuito.
Aprendimos a interactuar en nuestro pequeño grupo colaborativo, de manera que
intercambiamos conocimientos e información sobre el componente práctico de la
unidad uno.
BIBLIOGRAFIA Módulo de análisis de circuitos ac
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001603/ Módulo de análisis de circuitos ac Noticias de aula Módulo de análisis de circuitos ac Guia de componente practico