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DEPARTAMENTO
DE INGENIERÍA
SECCIÓN ELÉCTRICA
MANUAL DE PRÁCTICAS DE:
ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
ING. ANGOA TORRES ANSELMO
ING. HERNÁNDEZ VEGA JAVIER
SEMESTRE 2014-II
1
LABORATORIO DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
REALIZACIÓN.
ING. ANGOA TORRES ANSELMO
ING. HERNÁNDEZ VEGA JAVIER
COLABORACIÓN.
DR. FLORES ASCENCIO SABAS
ING. LIMA GÓMEZ ANGEL ISAIAS
ING. MENDOZA ANDRADE NIDIA
ING. GERSENOWIES ROSAS JORGE RICARDO
CON LA VALIOSA PARTICIPACIÓN EN LA ELABORACIÓN DE LAS PRÁCTICAS DE
LOS AYUDANTES DE PROFESOR:
MEDINA MORALES OSCAR ALAN
ROSALES SALVATORI ISMAEL
CRUZ CASTILLO ELPIDIO
ÍNDICE
PRESENTACIÓN……………………………………………………………………… 1
INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………… 2
PRÁCTICA NO. 1……………………………………………………………………….4
PRÁCTICA NO. 2……………………………………………………………………….19
PRÁCTICA NO. 3……………………………………………………………………….26
PRÁCTICA NO. 4……………………………………………………………………….33
PRÁCTICA NO. 5……………………………………………………………………….39
PRÁCTICA NO. 6……………………………………………………………………….46
PRÁCTICA NO. 7……………………………………………………………………….54
PRÁCTICA NO. 8……………………………………………………………………….61
PRÁCTICA NO. 9……………………………………………………………………….70
PRÁCTICA NO. 10……………………………………………………………………….76
PRÁCTICA NO. 11……………………………………………………………………….82
2
PRESENTACIÓN
El manual de las prácticas tiene como objetivo principal que el estudiante de IME mediante
la experimentación reafirme los conocimientos adquiridos en su clase teórica de análisis de
circuitos eléctricos.
Se incluye la utilización del manejo de la computadora como herramienta auxiliar para
realizar simulaciones de los circuitos y así obtener los parámetros eléctricos respectivos.
Al inicio del manual se proporciona una pequeña introducción haciendo énfasis de las
medidas de seguridad que el alumno deberá de tener en cuenta durante el desarrollo de las
mismas.
El formato lleva una secuencia la cual consta:
- Número y tema de la práctica.
- Requisitos para tener derecho a realizar la práctica.
- Objetivos propuestos.
- Introducción. (SE PROPONEN TEMAS QUE DEBERÁ DESARROLLAR EN
UNA CUARTILLA COMO MÍNIMO Y PRESENTAR PREVIO AL INICIO DE
LA SESIÓN, ES UN REQUISITO PARA TENER DERECHO A LA
REALIZACIÓN DE LA PRÁCTICA)
- Cálculos teóricos y simulación de los circuitos.
- Material y equipo requerido.
- Desarrollo.
- Cuestionario a resolver.
- Conclusiones (QUE DEBERÁ REALIZAR CON RESPECTO A LOS
CONOCIMIENTOS ADQUIRIDOS)
- Bibliografía utilizada.
Entrega de la práctica para su evaluación:
-
Práctica que se realizó.
Introducción.
Cálculos teóricos y simulación de los circuitos que se realizaron experimentalmente.
Cuestionario contestado, conclusiones y bibliografía.
Nota: Utilice hojas blancas tamaño carta no reciclada, todo debe de contestarse a
mano con letra legible. No se evaluará si existen tachaduras, manchas, etc.
Es conveniente que para un mejor aprovechamiento, el alumno cuente con una preparación
previa al tema y que la práctica la realice durante el tiempo asignado al laboratorio.
NOTA: Comentarios, opiniones y/o sugerencias para el mejoramiento de las prácticas a:
[email protected].
3
INTRODUCCIÓN
¡¡CUIDADO CON LA ENERGÍA ELÉCTRICA!!
¿Es la corriente la que mata?
La mayor parte de las personas piensan que una descarga eléctrica de 10000
volts es más
peligrosa que una descarga eléctrica de 100 volts sin embargo no lo es.
El efecto real que produce una descarga eléctrica depende de la intensidad de
corriente (amperes)
que pasa por el cuerpo humano así como su resistencia la cual varía dependiendo de
los puntos
de contacto y de las condiciones de la piel (húmeda o seca), para la piel húmeda se
consideran
1000& para piel seca se considera hasta 50000&.
La siguiente gráfica muestra el efecto fisiológico que causan algunas intensidades
de corriente.
Nótesela ausencia de voltaje.
4
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
SECCIÓN ELÉCTRICA
LABORATORIO DE: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
GRUPO: _______
PROFESOR___________________________________________
ALUMNO____________________________________________
PRÁCTICA NO. 1
MANEJO DEL EQUIPO DEL LABORATORIO.
MEDICION EN C.D.
FECHA DE ELABORACIÓN
FECHA DE ENTREGA
____________________________________
________________________________
SEMESTRE 2014-II
_______________________
CALIFICACION
5
PRÁCTICA 1. MANEJO DEL EQUIPO DE LABORATORIO
Para tener derecho a la sesión es necesario traer; introducción del tema a desarrollar,
en caso de no presentarlos no se permitirá que el alumno realice la práctica.
OBJETIVO
Conocer el uso manejo y operación de la fuente de alimentación de
voltaje de c. d., del equipo de medición, del uso de la tableta de conexiones o Protoboard,
del Software Multisim.
INTRODUCCIÓN
Temas a desarrollar (mínimo una cuartilla).
· Características de las fuentes de voltaje de corriente directa.
· Características constructivas y principio de funcionamiento del voltímetro.
· Características constructivas y principio de funcionamiento del amperímetro.
EQUIPO
· Fuente de Alimentación de c. d. BK PRECISION 1672.
· Equipo de medición de c. d.
MATERIAL Y HERRAMIENTA QUE EL ALUMNO DEBE DE TRAER PARA
REALIZAR SU PRÁCTICA:
·
·
·
·
·
·
Tableta de conexiones (Protoboard).
Alambre calibre 22 ó 24.
Simulador Multisim 10 o posterior.
Computadora.
Pinzas de punta y corte.
6 Resistencias de 100 © a1/2 Watt.
DESARROLLO
1. FUENTE DE ALIMENTACIÓN.
1. 1. Identifique las componentes de la fuente de alimentación de Corriente Directa BK
PRECISION 1672 de la figura 1.1.
6
1.2. Uso de la fuente de alimentación.
•
1.
2.
Realice los siguientes pasos:
Revise que las perillas de control de salida de voltaje y corriente estén en posición
extrema del sentido anti horario.
Oprima el botón de encendido de la fuente de alimentación, los indicadores de
voltaje y corriente de los derivadores FV1, FV2 deben de encenderse como se
muestra en la figura 2.
Figura 2
7
3. Coloque la perilla de control de corriente de FV1 y FV2 en la posición extrema en
sentido horario con el fin de que la fuente pueda proporcionar la máxima corriente,
los LEDs de corriente deberán de apagarse.
4. Gire la perilla de voltaje de FV1 en sentido horario hasta que el display marque el
voltaje a utilizar, realice lo mismo para FV2, si es necesario. Los indicadores del
display aparecerán como se muestra en la figura3.
Figura 3.
5. Al terminar la práctica coloque la perilla de voltaje y corriente en cero.
6. Apague la fuente de alimentación.
2. TABLETA DE CONEXIONES.
2.1. Características.
•
•
•
•
Placa de uso genérico reutilizable.
Usada para construir prototipos de circuitos electrónicos.
Se utilizan para la realización de pruebas experimentales en circuitos electrónicos.
La figura 4 indica como está conformada la tableta de conexiones
8
Figura 4
Cada nodo o bus de voltaje está formado por una lámina conductora, como se muestra en la
figura 5.
Figura 5
2.2. Uso de la tableta.
En las siguientes figuras se ilustra el armado de un circuito en la tableta de conexiones.
9
(a)
Circuito paralelo
(c) Circuito serie
e) Circuito
(b) Circuito armado en la tableta de conexiones
(d) Circuito armado en la tableta de conexiones
(f) Circuito armado en la tableta de conexiones
3. EQUIPO DE MEDICIÓN.
En el laboratorio se cuenta con aparatos de medición como, Amperímetros o voltímetros
de carátula, multímetros portátiles analógicos y digitales.
3.1. Características del multímetro.
Un multímetro es un instrumento de medición con el cual podemos medir diferentes
variables eléctricas como, voltaje, corriente, resistencia, capacitancia entre otras funciones.
En la figura 7 se muestra el multímetro digital Fluke 87 III.
10
Nota. Se cuenta también con multímetro marca STEREN modelo MUL-600, solicite al
profesor que se los muestre.
3.1.1. Medición de voltaje de corriente directa.
•
Para medir voltaje de corriente directa, ponga la perilla selectora en la función volts
de corriente directa como lo muestra la figura 8 inciso a.
•
El circuito de la figura 8 (b) muestra como medir el voltaje en la resistencia.
•
Inserte las puntas de prueba correctamente en los bornes de conexión de funciones
V-Ω y COM como se muestra en la figura 8 (a). Ponga las puntas de prueba como
se indica en la figura 8 (c).
11
El voltaje se mide entre dos puntos, no hay necesidad de abrir una parte del circuito.
3.1.2. Medición de corriente directa.
Para medir el flujo de corriente directa que circula por un conductor realice los siguientes
pasos:
•
Colocar la perilla del multímetro en A o mA-µA, según sea la magnitud de la
corriente a medir (si desconoce la magnitud de la corriente utilice A).
•
Inserte las puntas de prueba en los bornes de conexión de funciones A, mA-µA
(signo positivo +) y COM (signo negativo -)
El amperímetro se conecta en serie al elemento al cual se desea conocer su intensidad
eléctrica.
4. SIMULADOR DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS MULTISIM.
4.1. Este programa permite simular el funcionamiento de circuitos eléctricos-electrónicos,
así como realizar mediciones de las diferentes variables eléctricas.
1.- Realizar la instalación del programa MULTISIM 10 (o posterior), de acuerdo a las
instrucciones de instalación que vienen anexas a la carpeta del programa.
2.- Después de haber finalizado la instalación, ejecute el programa para verificar su
funcionamiento y observar el área de trabajo, con el fin de conocer y relacionarse con los
iconos.
12
Figura 10.
3.- Al ejecutar el programa veremos una ventana como la mostrada en la figura 10, donde
veremos iconos los cuales la mayor parte de ellos son componentes para la realización de
circuitos.
4.- Ve al menú “place” y selecciona “component” lo cual abrirá una ventana que te sirve
para la selección de componentes, como se observa en la figura 11.
Figura 11.
13
5.- En esta nueva ventana podrás seleccionar el componente que se desea utilizar, por
ejemplo aparece una pestaña que dice Group y enseguida aparece una flecha donde podrás
seleccionar la clasificación de lo que buscas y veras que aparece la lista de componentes de
acuerdo a su grupo, los grupos serán los siguientes: en la que dice Basic, encontraras:
resistencias, capacitores, inductancias, potenciómetros entre otros más etc., En la que dice
Indicators encontraras: voltímetros, amperímetros y otros aparatos de medición. En la que
dice Source encontraras fuentes de alimentación de CD y CA, lo que es Ground o tierra,
Vcc, entre otras. En Diodes encontraras lo que son diodos, Zener. Leds, Triac y otros más.
En Transistors encontraras: transistores y el tipo de transistor. En Analog encontraras:
Amplificadores operacionales etc. En TTL encontraras circuitos integrados TTL. En
CMOS encontraras circuitos integrados CMOS; como se observa en la figura 12.
Figura 12.
6.- Selecciona el componente, después se da click en “OK” y te lo mostrara en el área de
trabajo, de nuevo se da click para insertarlo en el área de trabajo e inmediatamente te
regresa la ventana “Select a Component”, al terminar de seleccionar todos los componentes
se da click en “Close” para cerrar esta última ventana, tendremos en el área de trabajo
nuestros componentes como se observa en la figura 13.
14
Figura 13.
7.- Después de que hayas insertado todos tus componentes, tendrás que armarlo, y para eso
es muy sencillo, solo tienes que tocar la terminal del componente y genera un cable y de
nuevo dar click donde quieras colocar el otro extremo del cable como se observa en la
figura 14. (De preferencia acomoda tus componentes antes de conectar, los componentes
los puedes arrastrar con el mouse, para que simplifiques tus conexiones).
Figura 14.
15
8.- Después de que termines de conectar todos tus componentes, cerciórate de que este bien
cerrado el circuito, porque si lo simulas así, genera error y además no se puede simular.
9. Antes de realizar tu simulación, conecta el voltímetro o amperímetro o todo lo que vayas
a medir en las terminales donde quieras conocer su magnitud, tendremos acceso a los
aparatos de medición en el menú “Simulate”, en el submenú “Instruments”, ya sea que
utilicemos: multímetro (Multimeter), generador de funciones (Function Generator),
wattmetro (Wattmeter), osciloscopio (Oscilloscope), entre otros; como se observa en la
figura 15.
Figura 15.
10. Por último hay una pestaña en el área de trabajo Multisim, que dice Simulate, dale
click, aparece una flecha de color verde que dice Run, dale click, y comenzará la
simulación, para proporcionarte los valores medidos por los instrumentos, da doble click
16
sobre el instrumento, para poderte visualizar en otras ventana, los valores como se observa
en la figura 16. (Puedes conectar varios aparatos de medición a la vez, es decir varios
voltímetros y amperímetros, según las mediciones que desees realizar, todo circuito debe
llevar su respectiva tierra, recuerda que en Source y luego Ground la encontraras).
Figura 1.16.
CUESTIONARIO.
1. ¿Cómo se clasifican las fuentes de voltaje de corriente directa?
2. ¿Cuál es la diferencia entre una fuente ideal de voltaje y una fuente real de voltaje?
3. ¿Cuáles son las características de una fuente de alimentación de corriente directa?
4. ¿Qué determina la cantidad de energía que puede suministrar una fuente de
alimentación de corriente directa?
5. ¿De que materiales se construyen las pilas?
6. ¿Qué determina la cantidad de energía que puede suministrar una pila?
7. Mencione los niveles de voltaje de corriente directa que se utilizan en aparatos
como teléfonos, motores, etc.
8. ¿Cuáles son las características de funcionamiento del multímetro?
17
9. ¿Cuáles son las características de funcionamiento del amperímetro?
10. ¿Cuáles son las características de funcionamiento del voltímetro?
11. ¿Cuáles son las características de funcionamiento del óhmetro?
12. Menciones algunos programas que se utilizan para la simulación de circuitos
eléctricos.
13. ¿Por qué es indispensable la correcta conexión de los componentes al simular en
Multisim?
14. Indique cual es la simbología normalizada que se usa para los siguientes elementos:
resistencias, fuente de voltaje, fuente de corriente, amperímetro, voltímetro,
óhmetro.
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA (Debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión
.edu o de sociedades reconocidas)
18
LEY DE OHM- LE DE JOULEUNIVERSIDAD NACIONAL
AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
SECCIÓN ELÉCTRICA
LABORATORIO DE: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
GRUPO: _______
PROFESOR___________________________________________
ALUMNO____________________________________________
PRÁCTICA NO. 2
LEY DE OHM – LEY DE JOULE
FECHA DE ELABORACIÓN
FECHA DE ENTREGA
____________________________________
________________________________
SEMESTRE 2014-II
_______________________
19
CALIFICACION
PRACTICA 2.- LEY DE OHM – LEY DE JOULE.
Para tener derecho a la sesión es necesario traer los cálculos teóricos y la simulación
de los circuitos a realizarse experimentalmente, en caso de no presentarlos no se
permitirá que el alumno realice la práctica.
OBJETIVOS.
•
•
•
Medición de voltaje y corriente en circuitos resistivos, conectados en serie, paralelo
y mixtos.
Comprobar la ley de Ohm
Comprobar la ley de Joule.
INTRODUCCIÓN
Temas a desarrollar (mínimo una cuartilla)
•
•
Ley de ohm
Ley de joule
EQUIPO.
•
•
•
Fuente de Alimentación de voltaje de C. D BK PRECISION 1672.
Equipo de Medición de corriente y voltaje FLUKE 87 III.
Software “Simulador Multisim”.
MATERIAL Y HERRAMIENTA QUE EL ALUMNO DEBE DE TRAER PARA
REALIZAR SU PRÁCTICA:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tableta de conexiones (Protoboard).
1 Resistencia de 680 Ω a ½ watt
R1.
1 Resistencia de 270 Ω a ½ watt
R2.
1 Resistencia de 150 Ω a ½ watt
R3.
1 Resistencia de 220 Ω a ½ watt
R4.
1 Resistencia de 100 Ω a ½ watt
R5.
1 Resistencia de 330 Ω a ½ watt
R6.
1 Resistencia de 1 kΩ a ½ watt
R7.
1 Resistencia de 470 Ω a ½ watt
R8.
1 Resistencia de 100 Ω a ½ watt
R9.
Alambre calibre 22.
Cables de conexión terminales caimán – caimán.
Pinzas de punta y corte.
20
DESARROLLO.
1. Arme en la tableta de conexiones los siguientes circuitos, mida y anote los valores
de voltaje y corrientes medidos de acuerdo al aparato de medición requerido, en las
respectivas tablas.
Circuito 2.1.
Resistencias
Teóricos
Simulados
Medidos
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝑅1
𝑅2
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
Tabla 2.1
21
𝑅3
𝑅4
𝑅5
2. Apague la fuente de voltaje y arme el siguiente circuito.
Circuito 2.2.
Resistencias
Teóricos
Simulados
Medidos
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝑅1
𝑅2
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
Tabla 2.2
3. Realice las conexiones del siguiente circuito.
22
𝑅3
𝑅4
𝑅5
Circuito 2.3.
Resistencias
Teóricos
Simulados
Medidos
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝑅1
𝑅2
𝑅3
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
Tabla 2.3
23
𝑅4
𝑅5
𝑅6
𝑅7
𝑅8
𝑅9
Circuito 2.4.
Resistencias
Teóricos
Simulados
Medidos
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝑅1
𝑅2
𝑅3
𝑅4
𝑅5
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 [𝑉]
𝐶𝑜𝑟𝑟𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 [𝐼]
Tabla 2.4
4. Apagar la fuente de voltaje y regresar todas las perillas a cero.
CUESTIONARIO
1. Con los valores experimentales de la tabla 1 del circuito 1:
24
𝑅6
𝑅7
𝑅8
𝑅9
a. Calcule la potencia de cada elemento
b. Sume la potencia total disipada por los elementos y compare con la potencia
suministrada por la fuente, ¿Cómo son?
c. Suponga que el circuito 1 estuvo trabajando 16 horas, calcule la energía
consumida en Joule, BTU y en calorías para cada elemento resistivo.
d. Calcule la energía total consumida por el circuito en Joule, BTU y caloría.
2. Repita los incisos a, b, c y d con los valores experimentales de la tabla 2.2 del circuito 2.
3. Repita los incisos a, b, c y d con los valores experimentales de la tabla 2.3 del circuito 3.
4. Repita los incisos a, b, c y d con los valores experimentales de la tabla 2.4 del circuito 4.
5. Defina voltaje, corriente, resistencia, conductancia, potencia.
6. En el circuito 1 auxíliese con la simulación, elimine el conductor que une la resistencia 1
con la resistencia 2, ¿Qué sucede con sus voltajes y la corriente?, ¿Cómo se encuentra el
circuito trabajando?
7. En el circuito 2 auxíliese con la simulación, con un conductor una las terminales de la
resistencia 3, ¿Qué sucede con los voltajes y la corriente?¿como se encuentra el circuito
trabajando?
8. En el circuito 3 auxíliese con la simulación, quite la fuente de alimentación y en su lugar
coloque un multímetro en función de óhmetro. Corra el programa y anote el valor de la
resistencia equivalente en esos puntos.
9. Realice el punto anterior pero en su tableta de conexiones, anote su resultado, ¿Cómo son
los valores?
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFIA (Debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión .edu
o de sociedades reconocidas)
25
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SECCIÓN ELÉCTRICA
LABORATORIO DE: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
GRUPO: _______
PROFESOR___________________________________________
ALUMNO____________________________________________
PRÁCTICA NO. 3
LEYES DE KIRCHHOFF
FECHA DE ELABORACIÓN
FECHA DE ENTREGA
____________________________________
________________________________
SEMESTRE 2014-II
__________________
CALIFICACION
26
PRÁCTICA 3 “LEYES DE KIRCHHOFF”
Para tener derecho a la sesión es necesario traer los cálculos teóricos y la simulación
de los circuitos a realizarse experimentalmente, en caso de no presentarlos no se
permitirá que el alumno realice la práctica.
OBJETIVOS
•
•
Comprobar que en una malla de cualquier circuito, la suma de los voltajes de cada uno
de los elementos que conforman dicha malla es cero.
Comprobar que en cualquier nodo de un circuito, la suma de las corrientes que pasan
por dicho nodo es cero.
INTRODUCCIÓN
Temas a desarrollar (mínimo una cuartilla)
Ley de Voltajes de Kirchhoff
• malla fundamental
• corriente de malla
• convención para la dirección de la corriente de malla
Ley de Corrientes de Kirchhoff
• nodo fundamental
• nodo de referencia
• voltaje nodal
• corriente de rama
• convención aplicada en las corrientes de rama que entran o salen de un nodo
EQUIPO.
•
•
•
Fuente de Alimentación de voltaje de C. D BK PRECISION 1672.
Equipo de Medición de corriente y voltaje FLUKE 87 III.
Software “Simulador Multisim”.
MATERIAL Y HERRAMIENTA QUE EL ALUMNO DEBE DE TRAER PARA
REALIZAR SU PRÁCTICA:
•
•
•
•
•
•
•
Tableta de conexiones (Protoboard).
1 Resistencia de 470 Ω a ½ watt
1 Resistencia de 680 Ω a ½ watt
1 Resistencia de 330 Ω a ½ watt
1 Resistencia de 220 Ω a ½ watt
1 Resistencia de 560 Ω a ½ watt
1 Resistencia de 330 Ω a ½ watt
R1.
R2.
R3.
R4.
R5.
R6.
27
•
•
•
Alambre calibre 22.
Cables de conexión terminales caimán – caimán.
Pinzas de punta y corte.
DESARROLLO
1. Arme en la tableta de conexiones, el circuito que se muestra en la figura 3.1.
Figura 3.1
2. Encienda la fuente de alimentación y fije la fuente V1 a 5 V, la fuente V2 a 10 V y la
fuente V3 a 15 V.
3. Mida los voltajes de los elementos de acuerdo a la polaridad mostrada para cada malla
de la figura 3.2 y anótelas en la tabla 3.1.
Figura 3.2
28
4. Apague la fuente de alimentación y regrese a cero la V1, la V2 y la V3.
5. Registre los valores, teóricos y simulados en la tabla 3.1.
6. Realice la sumatoria de voltajes en cada malla y regístrela en la tabla 3.1.
Valores
Teóricos
Simulados
Medidos
Malla
I
II
III
I
II
III
I
II
III
Vf1
Vf2
VR1
VR2
VR3
VR4
VR5
VR6
ΣV
Tabla 3.1
7. Medición de voltajes nodales.
8. Identifique en la tableta de conexiones los nodos que se muestran en la figura 3.3.
Figura 3.3
9. Seleccione el nodo “d” como nodo de referencia.
10. Encienda la fuente de alimentación y fije la V1 a 5 V y la V2 a 10 V y mida los voltajes
que se indican en la tabla 3.2.
29
Valores
V a-d
V b-d
V c-d
Teóricos
Simulados
Medidos
Tabla 3.2
11. Apague la fuente de alimentación sin variar los valores de voltaje de las fuentes de
alimentación.
12. Registre los valores teóricos y simulados en la tabla 3.2.
13. Compare los valores teóricos, simulados y prácticos, y anote sus comentarios
______________________________________________________________________
14. Seleccione el nodo “c” como nodo de referencia.
15. Encienda la fuente de alimentación y mida los voltajes que se indican en la tabla 3.3.
Valores
V a-c
V b-c
V d-c
Teóricos
Simulados
Medidos
Tabla 3.3
16. Apague la fuente de alimentación.
17. Registre los valores teóricos y simulados en la tabla 3.3.
30
18. Compare los valores medidos de la tabla 3.2 y 3.3 y escriba sus conclusiones
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
19. Medición de corrientes de rama.
20. Conecte un amperímetro para medir la corriente I1 en el nodo “a” como se muestra en
la figura 3.4. Encienda la fuente de alimentación.
NOTA: conecte la terminal positiva del amperímetro en el nodo y la terminal negativa en
el elemento correspondiente.
21. Apague la fuente de alimentación
22. Registre el valor de la corriente que muestre el amperímetro en la tabla 3.4.
Figura 3.4
23. Repita los pasos 20 al 22 para medir las corrientes de cada rama en cada uno de los
nodos como se indica en la figura 3.4
24. Registre los valores teóricos y simulados en la tabla 3.4.
25. Realice la sumatoria de corrientes en cada nodo y regístrela en la tabla 3.4.
31
Nodo
a
Valores
b
teóricos
c
a
Valores
b
simulados
c
a
Valores
b
medidos
c
I1
I2
I3
I4
I5
I6
ΣI
Tabla 3.4
CUESTIONARIO
1. ¿Cómo se define una malla en un circuito eléctrico?
2. ¿Cómo se determina la dirección de la corriente de malla?
3. Mencione los pasos que siguió para aplicar la Ley de Voltajes de Kirchhoff en el
circuito de la figura 3.2 y así determinar los valores de voltaje de cada elemento
resistivo
4. De acuerdo a los resultados obtenidos en la columna ΣV en la tabla 3.1 enuncie la Ley
de Voltajes de Kirchhoff
5. ¿Qué entiende como voltaje nodal?
6. ¿Son diferentes los voltajes nodales de la tabla 3.2 y 3.3?, ¿por qué?
7. Mencione los pasos que siguió para aplicar la Ley de Corrientes de Kirchhoff en el
circuito de la figura 3.2 y así determinar los valores de corriente de cada rama
8. De acuerdo a los resultados obtenidos en la columna ΣI en la tabla 3.4 enuncie la Ley
de Corrientes de Kirchhoff
9. Con los valores de la corriente de rama, calcule la potencia en cada elemento y
demuestre que la potencia disipada es igual a la potencia suministrada
10. Obtenga la conductancia de cada elemento resistivo que se encuentra en el circuito de la
figura 1. Aplique la Ley de Voltajes de Kirchhoff y calcule el voltaje ya la corriente de
cada elemento resistivo.
11. Resuelva nuevamente el circuito aplicando la Ley de Corrientes de Kirchhoff. Compare
los resultados obtenidos con el punto 10.
12. Auxíliese del programa de simulación y resuelva el circuito de la figura 1 cambiando el
nodo de referencia al punto c, mida los voltajes nodales y las corrientes de rama,
compare los resultados con los obtenidos en la simulación de las tablas 3.3 y 3.4, anote
sus conclusiones.
CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFIA. (Debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión
.edu o de sociedades reconocidas)
32
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PRÁCTICA NO. 4
TEOREMA DE SUPERPOSICION
FECHA DE ELABORACIÓN
FECHA DE ENTREGA
____________________________________
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33
CALIFICACION
PRÁCTICA 4 “TEOREMA DE SUPERPOSICIÓN”
Para tener derecho a la sesión es necesario traer los cálculos teóricos y la simulación
de los circuitos a realizarse experimentalmente, en caso de no presentarlos no se
permitirá que el alumno realice la práctica.
OBJETIVOS
•
Comprobar la linealidad en los circuitos eléctricos resistivos.
INTRODUCCIÓN
•
•
Temas que deben incluirse
Teorema de superposición
EQUIPO.
•
•
•
Fuente de Alimentación de voltaje de C. D BK PRECISION 1672.
Equipo de Medición de corriente y voltaje FLUKE 87 III.
Software “Simulador Multisim”.
MATERIAL Y HERRAMIENTA QUE EL ALUMNO DEBE DE TRAER PARA
REALIZAR SU PRÁCTICA:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tableta de conexiones (Protoboard).
1 Resistencia de 470 Ω a ½ watt
R1.
1 Resistencia de 330 Ω a ½ watt
R2.
1 Resistencia de 150 Ω a ½ watt
R3.
1 Resistencia de 220 Ω a ½ watt
R4.
1 Resistencia de 560 Ω a ½ watt
R5.
1 Resistencia de 100 Ω a ½ watt
R6.
Alambre calibre 22.
Cables de conexión terminales caimán – caimán.
Pinzas de punta y corte.
34
DESARROLLO
1. Arme en la tableta de conexiones, el circuito que se muestra en la figura 4.1.
Figura 4.1
2. Encienda la fuente de alimentación y fije la V1 a 5 V y V2 a 10 V.
3. Mida el voltaje y la corriente de cada elemento resistivo de acuerdo a la polaridad y
dirección mostrada respectivamente en la figura 4.2 y anótelas en la tabla 4.1.
Figura 4.2
35
4. Apague la fuente de alimentación y anote los valores teóricos y simulados en la tabla
4.1
R1
V
(Volt)
I
(mA)
R2
V
(Volt)
I
(mA)
R3
V
(Volt)
I
(mA)
R4
V
(Volt)
I
(mA)
R5
V
(Volt)
I
(mA)
R6
V
(Volt)
I
(mA)
Teóricos
Simulados
Medidos
Tabla 4.1
5. Sustituya la V2 por un conductor como se muestra en la figura 4.3.
Figura 4.3.
6. Encienda la fuente de alimentación y fije la V1 a 5 V.
7. Mida el voltaje y la corriente de cada elemento resistivo de acuerdo a la polaridad y
dirección mostrada respectivamente en la figura 4.3 y anótelas en la tabla 4.2.
R1
Va
(Volt)
Ia
(mA)
R2
Va
(Volt)
Ia
(mA)
R3
Va
(Volt)
Ia
(mA)
R4
Va
(Volt)
Ia
(mA)
R5
Va
(Volt)
Teóricos
Simulados
Medidos
Tabla 4.2.
8. Apague la fuente de alimentación y restituya V2.
9. Sustituya la V1 por un conductor como se muestra en la figura 4.4.
36
Ia
(mA)
R6
Va
(Volt)
Ia
(mA)
Figura 4.4
10. Encienda la fuente de alimentación y fije la V2 a 10 V.
11. Mida el voltaje y la corriente de cada elemento resistivo de acuerdo a la polaridad y
dirección mostrada respectivamente en la figura 4.4 y anótelas en la tabla 4.3.
12. Apague la fuente de alimentación y anote los valores teóricos y simulados en la tabla
4.3.
R1
Vb
(Volt)
Ib
(mA)
R2
Vb
(Volt)
Ib
(mA)
R3
Vb
(Volt)
Ib
(mA)
R4
Vb
(Volt)
Ib
(mA)
R5
Vb
(Volt)
Ib
(mA)
R6
Vb
(Volt)
Ib
(mA)
Teóricos
Simulados
Medidos
Tabla 4.3
13. Sume el voltaje Va y Vb de cada elemento resistivo y regístrela en la tabla 4.4
R1
Va +Vb
(Volt)
R2
Va +Vb
(Volt)
R3
Va +Vb
(Volt)
R4
Va +Vb
(Volt)
R5
Va +Vb
(Volt)
R6
Va +Vb
(Volt)
Teóricos
Simulados
Medidos
Tabla 4.4
14. Compare los resultados anotados en la tabla 4.1 y 4.4, ¿son aproximadamente
iguales?_______________________________________________________________
37
15. Sume la corriente Ia e Ib de cada elemento resistivo y regístrela en la tabla 4.5
R1
Ia + Ib
(mA)
R2
Ia + Ib
(mA)
R3
Ia + Ib
(mA)
R4
Ia + Ib
(mA)
R5
Ia + Ib
(mA)
R6
Ia + Ib
(mA)
Teóricos
Simulados
Medidos
Tabla 4.5
16. Compare los resultados anotados en la tabla 4.1 y 4.5, ¿son aproximadamente
iguales?_____________________________________________________________
17. En base al procedimiento experimental realizado, escriba su interpretación del teorema
de superposición________________________________________________________
CUESTIONARIO.
1. ¿Qué condiciones debe de reunir un circuito eléctrico par que pueda aplicarse el
teorema de superposición?
2. Enumere los pasos a seguir para que a un circuito se pueda resolver mediante el
teorema de superposición.
3. Auxíliese del programa de simulación y aplique el teorema de superposición
para encontrar: a) la corriente de la fuente de voltaje de 3 volts, b) el voltaje de
la fuente de corriente de 5 A y c) la corriente en la resistencia de 5 Ω
4. Resuelva el punto 3 teóricamente.
CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFIA. (Debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión
.edu o de sociedades reconocidas.
38
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
SECCIÓN ELÉCTRICA
LABORATORIO DE: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
GRUPO: _______
PROFESOR___________________________________________
ALUMNO____________________________________________
PRÁCTICA NO. 5
TEOREMA DE THEVENIN, NORTON Y MÁXIMA TRANSFERENCIA DE
POTENCIA
FECHA DE ELABORACIÓN
FECHA DE ENTREGA
____________________________________
________________________________
SEMESTRE 2014-II
_______________________
39
CALIFICACION
PRÁCTICA NO.5 “TEOREMA DE THEVENIN, NORTON Y MÁXIMA
TRANSFERENCIA DE POTENCIA”
Para tener derecho a la sesión es necesario traer los cálculos teóricos y la simulación
de los circuitos a realizarse experimentalmente, en caso de no presentarlos no se
permitirá que el alumno realice la práctica.
OBJETIVOS
•
•
•
Medir la resistencia equivalente en un circuito y obtenerla teóricamente.
Conocer las corrientes que contribuyen al corto circuito.
Conocer el punto donde se encuentra la máxima transferencia de potencia.
INTRODUCCIÓN
Temas a desarrollar (mínimo una cuartilla)
• Voltaje de Thevenin
• Corriente de corto circuito
• Máxima transferencia de potencia
EQUIPO
•
•
•
2 Multímetros Fluke
Fuente de voltaje BK PRECISION
Software “Simulador Multisim”
MATERIAL
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Tableta de conexiones o Protoboard
1 Resistencia de 330 Ω a ½ watt
1 Resistencia de 270 Ω a ½ watt
1 Resistencia de 150 Ω a ½ watt
1 Resistencia de 220 Ω a ½ watt
1 Resistencia de 100 Ω a ½ watt
1 Resistencia de 270 Ω a ½ watt
1 Potenciómetro de 1KΩ
Computadora
Pinzas de corte y punta
Cables caimán-caimán y banana-caimán
Alambre calibre 22
Desarmador
Hoja milimétrica.
40
R1.
R2.
R3.
R4.
R5.
R6.
DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
1. En la Protoboard arme el circuito que se muestra en la figura 5.1
Figura 5.1
2. Encienda la fuente de alimentación, fije V1 a 12 V y V2 a 10 V.
3. Mida el voltaje del punto c-d, como se muestra en la figura 5.2.
𝑉𝑐𝑑 = 𝑉𝑡ℎ = _________________
Figura 5.2
4. Apague la fuente de alimentación sin variar los valores de V1 y V2.
5. Conecte un Amperímetro como se muestra en la figura 5.3, encienda la fuente de
alimentación y mida la corriente de corto circuito Icc. 𝐼𝑐𝑑 = 𝐼𝑐𝑐 = _______________
41
6. Con el valor medido de 𝑉𝑡ℎ en el punto 4 y la 𝐼𝑐𝑐 medida en el punto 5 obtenga la
𝑅𝑒𝑞
𝑉𝑡ℎ
𝑅𝑒𝑞 =
= ____________________
𝐼𝑐𝑐
Figura 5.3
7. Apague la fuente de alimentación sin variar los valores de V1 y de V2.
8. Utilice un conductor para unir los nodos c y d sin quitar la resistencia R5 como se
muestra en la figura 5.4.
Figura 5.4
42
9. Encienda la fuente de alimentación, mida cada una de las corrientes que se muestran
en la figura 5.4 y anótelas en la tabla 5.1.
𝒊𝟏
𝒊𝟐
𝑚𝐴
𝑚𝐴
𝒊𝟑
𝑚𝐴
Corrientes
medidas
Tabla 5.1
10. Apague la fuente de alimentación sin variar los valores de V1 y V2. Retire el
conductor que une al nodo c y d.
11. Sume las corrientes 𝑖1 , 𝑖2 𝑒 𝑖3 de los valores medidos.
𝐼𝐶𝐶 = 𝑖1 + 𝑖2 + 𝑖3 = __________________
12. Retire las fuentes de voltaje como se muestra en la figura 5.5 y en su lugar coloque
un conductor por cada fuente, una vez colocados mida y anote el valor de la
resistencia equivalente del punto “c” a “d”.
Figura 5.5
𝑅𝑒𝑞 = ________________
43
13. Uso del potenciómetro. Utilice la terminal de en medio con una de los extremos del
potenciómetro y Auxíliese con el multímetro para fijar el valor óhmico que usted
desee antes de conectarse al circuito.
14. Seleccione el valor de 𝑅𝑎 , 𝑅𝑏 y 𝑅𝑐 menor a 𝑅𝑒𝑞 ,𝑅𝑑 , 𝑅𝑒 y Rf mayor a 𝑅𝑒𝑞 que se
encuentren en el rango del potenciómetro y colóquelos en la tabla 5.2.
15. Coloque nuevamente las fuentes de voltaje en su lugar. Conecte el potenciómetro
con el valor de Ra y los aparatos de medición como se muestra en la figura 5.6.
Encienda la fuente de alimentación, mida el voltaje y la corriente, anótelos en la
tabla 5.2.
Figura 5.6
16. Apague la fuente de alimentación sin mover las perillas de V1 y V2.
17. Desconecte el potenciómetro.
18. Repita los puntos 15 al 17 para los demás valores resistivos.
𝑹𝒆𝒔𝒊𝒔𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂
𝑽𝒐𝒍𝒕𝒂𝒋𝒆
𝑪𝒐𝒓𝒓𝒊𝒆𝒏𝒕𝒆
𝑷𝒐𝒕𝒆𝒏𝒄𝒊𝒂
(𝜴)
(𝑽)
(𝒎𝑨)
(𝒎𝑾)
𝑹𝒂
𝑹𝒃
𝑹𝒄
44
𝑹𝒆𝒒
𝑹𝒅
𝑹𝒆
𝑹𝒇
Tabla 5.2
19. Apague la fuente de alimentación y lleve las perillas a cero.
20. En una hoja milimétrica trace la curva potencia vs resistencia.
CUESTIONARIO
1.
2.
3.
4.
Exprese con sus palabras el Teorema de Thevenin.
Exprese con sus palabras el Teorema de Norton.
¿Qué representa la 𝑅𝑒𝑞 en el Teorema de Thevenin?
Con los valores medidos de Voltaje de Thevenin y la Resistencia equivalente, dibuje el
circuito simplificado.
5. Con los valores medidos de 𝐼𝑐𝑐 y la 𝑅𝑒𝑞, dibuje el circuito simplificado.
6. Mencione algunas aplicaciones del Teorema de Thevenin.
7. ¿De qué depende la corriente de corto circuito?
8. ¿Cuándo se obtiene la máxima transferencia de potencia en un circuito eléctrico?
9. Mencione algunas aplicaciones del Teorema de la Máxima Transferencia de Potencia.
10. Haga una tabla comparativa de los valores teóricos, simulados y medidos de cada
circuito realizado en la práctica. Comente al respecto.
11. Auxíliese del programa de simulación y encuentre el voltaje de Thevenin y la corriente
de cortocircuito en los puntos a-b.
12. Calcule la máxima transferencia de potencia en esos puntos.
13. Repita los puntos 11 y 12 para los puntos b-c.
14. Analice los resultados obtenidos en los puntos 10 al 13y anote sus conclusiones.
CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFIA. (Debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión
.edu o de sociedades reconocidas)
45
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
SECCIÓN ELÉCTRICA
LABORATORIO DE: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
GRUPO: _______
PROFESOR___________________________________________
ALUMNO____________________________________________
PRÁCTICA NO. 6
ANÁLISIS DE LA ONDA SENOIDAL
FECHA DE ELABORACIÓN
FECHA DE ENTREGA
____________________________________
________________________________
SEMESTRE 2014-II
_______________________
46
CALIFICACION
PRÁCTICA 6. ANÁLISIS DE LA ONDA SENOIDAL
Para tener derecho a la sesión es necesario traer introducción del tema a desarrollar,
cálculos teóricos y la simulación de los circuitos a realizarse experimentalmente, en
caso de no presentarlos no se permitirá que el alumno realice la práctica.
OBJETIVOS
•
•
Estudiar la onda senoidal en circuitos eléctricos de C. A.
Identificar la posición de una o más ondas con respecto al tiempo.
INTRODUCCIÓN
Temas que deben de incluirse (mínimo una cuartilla):
•
•
•
Características de la onda senoidal.
Generador de funciones
Osciloscopio
EQUIPO
•
•
•
•
Multímetros Fluke.
Fuente de voltaje BK PRECISION.
Osciloscopio.
Generador de funciones.
MATERIAL
•
•
•
•
•
•
•
•
Computadora
Tableta de conexiones (protoboard).
Resistencia de 100Ω a ¼ de Watt.
Capacitor de 22 µF a 30 volts.
Pinzas de corte y punta.
Cables caimán-caimán y banana-caimán.
Alambre calibre 22.
Desarmador.
47
INTRODUCCIÓN
Manejo del Generador de Funciones GWinstek
Verifique que el generador de funciones no tenga ningún daño superficial.
Observe que se encuentre conectado al tomacorriente.
Encienda el generador de funciones (POWER)
Coloque la sonda en OUTPUT 50Ω.
Dependiendo con el circuito que se vaya a alimentar:
Identifique la perilla de frecuencia y gírela de manera que observe un valor en la pantalla
del generador.
Identifique los botones de selección de rango de frecuencia para ajustar posteriormente la
frecuencia deseada.
Identifique la perilla de amplitud de la señal.
Identifique los botones de tipo de señal que el generador puede entregar y seleccione la
señal senoidal.
Verifique que la perilla de Offset se encuentre en la posición cero (sentido antihorario)
48
Manejo del osciloscopio
Verifique que el osciloscopio no tenga ningún daño superficial.
Observe que se encuentre conectado al tomacorriente.
Encienda el osciloscopio. El botón se encuentra en la parte superior izquierda.
Para dar mantenimiento:
Pulse el botón de Utilidades
Pulse el tercer botón a un costado de la pantalla de Auto calibrado.
Después oprima el primer botón para dar la orden de calibrar.
Revise que las sondas se encuentren en 1X
Para ver que el osciloscopio este en 1X, pulse CH1 MENU (botón amarillo) y buscar sonda
debe de estar en 1X Voltaje, en caso de no ser así pulsar el cuarto botón hasta que quede en
1X.
Lo mismo para CH2 MENU.
49
Para observar que esté trabajando bien la sonda, se hace la siguiente prueba, se conecta la
tierra de la sonda a la tierra indicada en el osciloscopio y la sonda de señal conectarla a
PROB COMP (~5V@1kHz). Después pulse AUTOSET (auto configurar)
Se observará una señal cuadrada de 5Vpp a una frecuencia de 1kHz
Para obtener las medidas necesarias en la pantalla pulse el botón MEASURES (medidas)
Esta función nos muestra las posibles magnitudes que podemos medir con el osciloscopio
como son: Frecuencia, Período, Vmedio, Vpico-pico, Vrms-ciclo, Mín, Máx, T. Subida, T.
Bajada, Ancho Pos, Ancho Neg, Ninguna.
Observaremos que la pantalla muestra 5 medidas diferentes. Para cambiar los valores
desplegados realice los siguientes pasos:
Pulse el botón de la medida que desea cambiar (con los botones localizados a un costado de
la pantalla).
Pulse el botón fuente para seleccionar CH1 o CH2 dependiendo de la sonda con la que va a
trabajar.
Pulse en tipo para elegir la magnitud que desea observar en el osciloscopio (Frecuencia,
Período, Vmedio, Vpico-pico, Vrms-ciclo, Mín, Máx, T. Subida, T. Bajada, Ancho Pos,
Ancho Neg, Ninguna) y después presione el botón “atrás”.
Con la perilla situada debajo de la sonda CH1 y CH2, puede elegir la escala VOLTS/DIV.
Esta perilla se refiere a que puede seleccionar un valor que va a tomar cada cuadro con
respecto al voltaje que está midiendo.
Si se están utilizando ambos canales y en algún momento solo se desea ver un canal; pulse
dos veces sobre el canal que no se desea ver hasta que vea que ya no aparece la señal de
dicho canal en la pantalla.
Si se tienen problemas en las mediciones pulse el botón AUTOSET (autoconfigurar).
50
Para observar el disparo de una señal:
Gire la perilla SEC/DIV para bajar o subir la escala de tiempo y observar mejor la señal.
DESARROLLO
1.- A través del osciloscopio ajuste una señal senoidal de 5Vp y una frecuencia de 60 Hz en
el generador. Los valores de voltaje los debe medir con Vmáx.
2.- En la protoboard arme el circuito de la figura 6.1.
Observe que el generador de funciones, la resistencia de 100 Ω y la capacitancia de 22 µF
se encuentran en serie.
3.- Coloque las entradas positivas del osciloscopio en los nodos 1 y 3 utilizando el nodo 2
como referencia.
100 Ω
5 VP
Figura 6.1
4.- Observe en el osciloscopio las ondas que tiene cada elemento y dibújelas. Anote los
valores de voltaje y frecuencia obtenidos.
𝐹𝑔 = __________________
𝐹𝑐 = __________________
𝑣𝑔 = __________________
𝑣𝑐 = __________________
51
Desfasamiento.
5.- Para medir el desfasamiento entre las señales se debe realizar el siguiente
procedimiento:
a) Una vez mostradas las señales a medir, oprima el botón CURSOR (cursor).
b) Identifique en la pantalla el botón TIPO y oprímalo hasta que visualice la opción
TIEMPO
c) Identifique en la parte inferior derecha de la pantalla las siguientes opciones:
CURSOR 1 y CURSOR 2.
d) Con la perilla de MANDO MULTIUSO (situada en la parte superior izquierda de la
carátula del osciloscopio) marque el cruce por cero de la primer señal
e) Cambie a CURSOR 2 y con la perilla MULTIUSO marque el cruce por cero de la
segunda señal.
El osciloscopio muestra en la parte media de la pantalla un valor de tiempo indicado
por esos cruces por cero. Este es el desfasamiento en tiempo.
CURSOR 2
CURSOR 1
6.- Anote el tiempo de desfasamiento de las señales.
t =_________________
7.- Cambie las referencias de las puntas del osciloscopio, colocándolas en el punto 3 y
cambie también las puntas de prueba del osciloscopio para medir ahora en el punto 1 y en
el punto 2. Se vuelven a observar las ondas.
52
8.- Observe en el osciloscopio las ondas que tiene cada elemento. Anote los valores de
voltaje y frecuencia obtenidos.
𝐹𝑔 = __________________
𝐹𝑐 = __________________
𝑣𝑔 = __________________
𝑣𝑐 = __________________
9.- Repita el procedimiento de los puntos 5 y 6 para obtener el desfasamiento. Anote el
tiempo de desfasamiento de las señales.
t =_________________
CUESTIONARIO.
1. Con los resultados del punto 4 compare las formas de onda e indique
quien se atrasa.
2. Convierta a grados el tiempo medido en el punto 6.
3. Obtenga la expresión matemática de los voltajes senoidales 𝑣𝑔 𝑦 𝑣𝑐.
4. ¿Obtuvo los mismos resultados tanto teóricos, simulados y prácticos?
Explique su respuesta.
5. Con los resultados del punto 8 compare las formas de onda e indique
quien se adelanta.
6. Convierta a grados el tiempo medido en el punto 9.
7. Obtenga la expresión matemática de los voltajes senoidales 𝑣𝑔 𝑦 𝑣𝑐.
8. ¿Obtuvo los mismos resultados tanto teóricos, simulados y prácticos?
Explique su respuesta.
9. En una gráfica de t-v dibuje las siguientes señales eléctricas, use papel milimétrico.
𝑖 = 10 cos(377𝑡 + 45 ) 𝐴𝑚𝑝𝑒𝑟𝑒𝑠
𝑣𝑎 = 10𝑐𝑜𝑠(377𝑡 − 45) 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑠
𝑣𝑏 = 5𝑐𝑜𝑠(377𝑡) 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑠
53
10. Determine vmáx, frecuencia en rad/seg, frecuencia en Hertz, ángulo de posición,
tiempo de inicio de la onda para 𝑖, 𝑣𝑎 𝑦 𝑣𝑏 .
11. Tome como referencia 𝑖, y compare contra 𝑣𝑎 , diga quien se adelanta y por
cuantos grados.
12. Tome como referencia 𝑣𝑏 y compare contra 𝑣𝑎 diga quien se atrasa y por cuantos
grados.
CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFÍA. (Debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión
.edu o de sociedades reconocidas)
54
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
SECCIÓN ELÉCTRICA
LABORATORIO DE: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
GRUPO: _______
PROFESOR___________________________________________
ALUMNO____________________________________________
PRÁCTICA NO. 7
MANEJO DEL EQUIPO DE LABORATORIO II. MEDICIÓN EN C.A.
FECHA DE ELABORACIÓN
FECHA DE ENTREGA
____________________________________
________________________________
SEMESTRE 2014-II
_______________________
55
CALIFICACION
PRACTICA 7. MANEJO DEL EQUIPO DE LABORATORIO II. MEDICIÓN EN
C. A.
Para tener derecho a la sesión es necesario traer los cálculos teóricos y la simulación
de los circuitos a realizarse experimentalmente, en caso de no presentarlos no se
permitirá que el alumno realice la práctica.
OBJETIVO:
Conocer el uso manejo y operación de: la fuente de voltaje de C. A., los módulos de
resistencias, inductancias y capacitancias así como los instrumentos de medición.
INTRODUCCIÓN
Temas a desarrollar (mínimo una cuartilla).
•
La fuente de alimentación de CA.
•
Equipos de Medición de CA.
MATERIAL Y EQUIPO
•
•
•
•
•
Módulo de resistencias.
Módulo de inductancias
Módulo de capacitancias
Fuente de Alimentación LAB-VOLT.
Equipo de medición de c. a.
DESARROLLO
Con la ayuda del profesor Identifique las partes que componen a la fuente de alimentación
LAB-VOLT figura 1.
Figura 1. Fuente de alimentación LAB-VOLT.
56
USO DE LA FUENTE DE ALIMENTACIÓN LAB-VOLT
1. Verifique que el botón reiniciar no se encuentre accionado, si es este el caso restablecer.
En caso de ocurrir reportarlo y anotar en la bitácora.
2. Gire la perilla de control de voltaje en sentido contrario a las manecillas del reloj hasta
su posición extrema para un voltaje de cero volts.
3. Para encender la fuente de voltaje. Ponga el interruptor de la fuente de voltaje en la
posición ON y posteriormente presione el pulsador verde que se encuentra en el costado
izquierdo del gabinete.
Para apagar la fuente de voltaje, ponga el interruptor de la fuente de voltaje en la posición
OFF
ALIMENTACIÓN DE VOLTAJE DE C.A. FIJA
4. Encienda la fuente de voltaje y con un multímetro realice lo siguiente:
Seleccione la función Vca en el multímetro y mida las terminales 1-N, 2-N y 3-N. Los
valores deben ser aproximadamente iguales. Si no es así, no la utilice y repórtela en la
bitácora.
ALIMENTACIÓN DE VOLTAJE DE C.A. VARIABLE
5. Encienda la fuente de voltaje
6. Conecte un multímetro en función de voltaje de c.a. en las terminales 4 a N gire la
perilla hasta que el voltímetro marque 110 volts aproximadamente.
7. Repita la operación para las terminales 5-N y 6-N, los voltajes medidos deberán de ser
iguales. En caso contrario no la utilice y repórtela en la bitácora.
ALIMENTACIÓN DE C.D. FIJA
8. Encienda la fuente de voltaje y conecte un multímetro en función de Vc.d en las
terminales 7-N. Si el voltaje medido es aproximadamente igual a 120V podrá utilizarse, si
no es así, no la utilice y repórtela en la bitácora.
57
ALIMENTACIÓN DE C.D. VARIABLE
9. Encienda la fuente de voltaje y conecte un multímetro en función de Vc.d en las
terminales 8-N.
10. gire la perilla de control de voltaje hasta que el multímetro marque 120 V. Si la fuente
de voltaje proporciona los 120 V podrá utilizarse, si no es así, no la utilice y repórtela en la
bitácora.
EQUIPO DE MEDICIÓN.
11. En el laboratorio se cuenta con aparatos de medición como, Amperímetros o
voltímetros de carátula o multímetros portátiles analógicos o digitales. Con la ayuda del
profesor conozca su uso.
Módulos de resistencias, inductancias y capacitancias
•
Auxíliese del profesor, para tomar el módulo de resistencias de la gaveta.
•
El módulo de resistencia variable está constituido por 3 secciones iguales; a su vez
cada sección cuenta con 3 elementos resistivos de 1200, 600 y 300 Ω.
•
Cada resistencia cuenta con un interruptor:
•
Accionando el interruptor se conecta o desconecta la resistencia al circuito.
•
Al accionar 2 o 3 interruptores las resistencias quedan en paralelo.
Operación de los módulos de inductancia y capacitancia variables
12. Auxíliese del profesor, para tomar el módulo de reactancia inductiva y el módulo de
reactancia capacitiva de la gaveta.
Estos módulos están constituidos por 3 secciones de elementos inductivos y capacitivos
respectivamente, sus valores están dados en términos de reactancias inductivas y
capacitivas de 1200, 600 y 300 Ω, por lo que su funcionamiento es el mismo que el del
módulo de resistencias variables.
NOTA: ALGUNAS COMBINACIONES DE RESISTENCIAS, INDUCTANCIAS Y
CAPACITANCIAS EN PARALELO PUEDEN CONSULTARSE EN LA SIGUIENTE
TABLA.
58
RESISTENCIAS / REACTANCIAS TOTALES EQUIVALENTES QUE
SE PUEDEN OBTENER CON LOS MÒDULOS EMS 8311, 8321 Y
8331.
VALORES
EQUIVALENTES DE
RESITENCIA /
REACTANCIA
SEGUNDA SECCIÓN,
INTERRUPTORES
CERRADOS (EN
PARALELO CON LA
PRIMERA SECCIÓN)
PRIMERA SECCIÓN,
INTERRUPTORES
CERRADOS
(EN PARALELO)
TERCERA SECCIÓN,
INTERRUPTORES
CERRADOS (EN
PARALELO CON LA
SEGUNDA SECCIÓN)
1,200 Ω
1,200
NINGUNO
NINGUNO
600 Ω
600
NINGUNO
NINGUNO
300 Ω
300
NINGUNO
NINGUNO
400 Ω
1,200 & 600
NINGUNO
NINGUNO
240 Ω
1,200 & 300
NINGUNO
NINGUNO
200 Ω
600 & 300
NINGUNO
NINGUNO
1,200 & 600 & 300
NINGUNO
NINGUNO
171.4 Ω
150 Ω
1,200
1,200 & 600 & 300
NINGUNO
133.33 Ω
600
1,200 & 600 & 300
NINGUNO
120 Ω
300
600 & 300
NINGUNO
109.1 Ω
300
1,200 & 600 & 300
NINGUNO
100 Ω
1,200 & 300
1,200 & 600 & 300
NINGUNO
92.3 Ω
600 & 300
1,200 & 600 & 300
NINGUNO
1,200 & 600 & 300
NINGUNO
85.7 Ω
1,200 & 600 & 300
80 Ω
1,200
1,200 & 600 & 300
1,200 & 600 & 300
75 Ω
600
1,200 & 600 & 300
1,200 & 600 & 300
70.6 Ω
300
600 & 300
1,200 & 600 & 300
66.7 Ω
300
1,200 & 600 & 300
1,200 & 600 & 300
63.1 Ω
1,200 & 300
1,200 & 600 & 300
1,200 & 600 & 300
1,200 & 600 & 300
1,200 & 600 & 300
1,200 & 600 & 300
1,200 & 600 & 300
60 Ω
57.1 Ω
600 & 300
1,200 & 600 & 300
59
NOTA: Se pueden usar muchas combinaciones en paralelo (además de
éstas) para obtener los mismos valores equivalentes resistencia /
reactancia aquí incluidos.
CUESTIONARIO
1. ¿Cómo se clasifican las fuentes de voltaje de corriente alterna?
2. ¿cuál es la diferencia entre una fuente de voltaje de corriente alterna y una de corriente
directa?
3. ¿Cuáles son las características de una fuente de alimentación de corriente alterna?
4. ¿Qué determina la cantidad de energía que puede suministrar una fuente de
alimentación de corriente alterna?
5. Mencione cuales son los niveles de voltaje de corriente alterna que se utilizan para la
transmisión distribución y suministro de energía eléctrica en México.
6. ¿Cuáles son los tipos y características de funcionamiento del amperímetro de corriente
alterna?
7. ¿Cuáles son los tipos y características de funcionamiento del voltímetro en corriente
alterna?
8. Indique cuál es la simbología normalizada que se usa para los siguientes elementos:
fuente de voltaje, fuente de corriente, amperímetro, voltímetro.
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFÍA (debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión .edu,
o de sociedades reconocidas).
60
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
SECCIÓN ELÉCTRICA
LABORATORIO DE: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
GRUPO: _______
PROFESOR___________________________________________
ALUMNO____________________________________________
PRÁCTICA NO. 8
ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS EN C.A. “FASORES”
FECHA DE ELABORACIÓN
FECHA DE ENTREGA
____________________________________
________________________________
SEMESTRE 2014-II
_______________________
61
CALIFICACION
PRÁCTICA 8. ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS EN C. A. “FASORES”
Para tener derecho a la sesión es necesario traer los cálculos teóricos y la simulación
de los circuitos a realizarse experimentalmente, en caso de no presentarlos no se
permitirá que el alumno realice la práctica.
OBJETIVOS
•
•
Estudiar el comportamiento de los circuitos eléctricos de C. A. usando fasores.
Establecer el diagrama de impedancias.
INTRODUCCIÓN
Temas a desarrollar (mínimo una cuartilla)
•
•
•
Fasor. Defasamiento fasorial.
Resistencia, inductancia y capacitancia en el dominio de la frecuencia
-Impedancia, admitancia.
MATERIAL Y EQUIPO
•
•
•
•
•
•
•
Modulo de fuente de energía ca.
Módulo de voltímetro de ca
Módulo de amperímetro de ca.
Módulo de resistencias
Modulo de inductancias
Modulo de capacitancias
Cables de conexión.
DESARROLLO:
1.
2.
3.
4.
Utilizando la fuente de alimentación variable, Arme el circuito de la figura 8.1.
Ajuste la fuente de voltaje a 120 Vc.a.
Coloque el valor de la resistencia a 300Ω y la reactancia a 600Ω.
Mida y anote el valor de la corriente y de los voltajes respectivos.
62
Figura 8.1
I=___________
VR_____________
VL______________
5. Coloque la fuente de alimentación a cero volts y apáguela.
6. Repita los pasos 1 a 5 para el circuito de la figura 8.2.
Figura 8.2
I=___________
VR_____________
VC______________
63
7. Utilizando la fuente de alimentación variable, Arme el circuito de la figura 8.3. Coloque
una reactancia inductiva y reactancia capacitiva de 300Ω respectivamente.
8. Ajuste la fuente de voltaje hasta que el amperímetro marque 1 Ampere y mida los
voltajes respectivos.
Figura 8.3
V=___________
VL_____________
VC______________
9. Reduzca la fuente de alimentación a cero volts y apáguela.
10. Utilizando la fuente de alimentación variable, Arme el circuito de la figura 8.4
Figura 8.4
64
11. Ajuste la fuente de voltaje a 120 Vc.a.
12. Coloque los valores de la resistencia, reactancia inductiva y reactancia capacitiva de
acuerdo a la tabla 8.1. Mida y anote el valor de la corriente y de los voltajes respectivos.
R (Ω)
XL (Ω)
XC (Ω)
63.1
75
133
92.3
150
57.1
75
80
57.1
150
60
60
I (A)
VR (V)
VL (V)
VC (V)
Tabla 8.1
13. Reduzca el voltaje a cero volts y apáguela.
14. Utilizando la fuente de alimentación variable, Arme el circuito de la figura 8.5.
15. Ajuste la fuente de alimentación a 120 Vc.a.
Figura 8.5
16. Coloque los valores de la resistencia, reactancia inductiva y reactancia capacitiva de
acuerdo a la tabla 8.2. Mida y anote el valor de las corrientes respectivas.
65
R (Ω)
XL (Ω)
XC (Ω)
63.1
75
0
63.1
0
133.33
0
120
120
57.1
57.1
133.33
57.1
133.33
57.1
150
60
60
57.1
57.1
0
I (A)
IR (A)
IL (A)
IC (A)
Tabla 8.2.
17. Reduzca el voltaje a cero volts y apague la fuente de alimentación
CUESTIONARIO
1. En la siguiente tabla coloque los resultados obtenidos de los circuito 8.1, 8.2 y 8.3 y
compare sus resultados.
Cto
Resultados
1
Teóricos
I (A)
V (V)
Simulados
Medidos
2
Teóricos
Simulados
Medidos
3
Teóricos
Simulados
Medidos
66
V R (V)
V L (V)
V C (V)
2. Utilice los valores medidos de los circuitos de las figuras 8.1, 8.2 y 8.3 y determine el
valor de la resistencia y reactancia inductiva y/o capacitiva, ¿son aproximadamente iguales
a los valores utilizados con los calculados?
3. Calcule y dibuje el diagrama de impedancias de los circuitos de las figuras 8.1, 8.2 y 8.3
utilizando los valores sugeridos de resistencia y reactancia inductiva y/o capacitiva
correspondiente.
4. Utilice los resultados teóricos de los circuitos de las figuras 8.1,8.2 y 8.3 y dibuje el
diagrama fasorial correspondiente.
5. En la siguiente tabla coloque los resultados teóricos, simulados y medidos del circuito de
la figura 8.4, compare sus resultados.
Lectura R
(Ω)
XL
(Ω)
XC
(Ω)
Resultados
I(A)
VR
(V)
VL
(V)
VC
(V)
Teóricos
1
63.1 75
133
Simulados
Medidos
Teóricos
2
92.3 150 57.1 Simulados
Medidos
Teóricos
3
75
80
57.1 Simulados
Medidos
Teóricos
4
150
60
60
Simulados
Medidos
6. Para cada lectura teórica: calcule la impedancia equivalente, admitancia equivalente,
dibuje el diagrama de impedancias, diagrama de admitancias
67
7. Dibuje el diagrama fasorial con los resultados teóricos e indique si se encuentran e
atraso o adelanto con respecto al voltaje de la fuente.
8. Para cada lectura teórica: calcule la impedancia equivalente, admitancia equivalente,
dibuje el diagrama de impedancias, diagrama de admitancias
9. Dibuje el diagrama fasorial con los resultados teóricos e indique si se encuentran e
atraso o adelanto con respecto al voltaje de la fuente.
Lectura R
(Ω)
XL
(Ω)
XC
(Ω)
Resultados I(A)
Teóricos
1
63.1
75
0
Simulados
Medidos
Teóricos
2
63.1
0
133.33 Simulados
Medidos
Teóricos
3
0
120
120
Simulados
Medidos
Teóricos
4
57.1
57.1
133.33 Simulados
Medidos
Teóricos
5
57.1
133.
33
57.1
Simulados
Medidos
68
I R (A)
I L (A)
I C (A)
Teóricos
6
150
60
60
Simulados
Medidos
Teóricos
7
57.1
57.1
0
Simulados
Medidos
10. Exprese los fasores de cada lectura teórica en el dominio del tiempo.
11. Dibuje el diagrama fasorial con los resultados teóricos e indique si se encuentran e
atraso o adelanto con respecto al voltaje de la fuente
12. Exprese los fasores de cada lectura teorica en el dominio del tiempo.
13. Defina que es un fasor.
14. La resistencia, inductancia y capacitancia como se ven afectada por la frecuencia.
CONCLUSIONES
BIBLIOGRAFÍA (debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión .edu,
o de sociedades reconocidas).
69
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
SECCIÓN ELÉCTRICA
LABORATORIO DE: ANALISIS DE CIRCUITOS ELÈCTRICOS
GRUPO: _______
PROFESOR___________________________________________
ALUMNO____________________________________________
PRÁCTICA NO. 9
POTENCIA MONOFÁSICA
FECHA DE ELABORACIÓN
FECHA DE ENTREGA
____________________________________
________________________________
SEMESTRE 2014-II
_____________________
CALIFICACION
70
PRACTICA 9. POTENCIA MONOFÁSICA
Para tener derecho a la sesión es necesario traer los cálculos teóricos y la simulación
de los circuitos a realizarse experimentalmente, en caso de no presentarlos no se
permitirá que el alumno realice la práctica.
OBJETIVOS:
•
•
Diferenciar los conceptos de potencia en un circuito de ca.
Aprender el uso del wattmetro
INTRODUCCIÓN
Temas a desarrollar (mínimo una cuartilla).
•
Potencia en corriente alterna
•
Relación entre la potencia real, reactiva y aparente
MATERIAL Y EQUIPO
•
•
•
•
•
Módulo de fuente de alimentación de C.A.
Módulo de medición de C.A.
Módulo de wattmetro monofásico (750 w).
Módulo de Resistencias, Inductancias y Capacitancias.
Cables de Conexión.
DESARROLLO:
1.- Usando los módulos necesarios, arme el circuito ilustrado en la figura
9.1.
71
FIGURA 9.1
Circuito
R (Ω)
XL (Ω)
XC (Ω)
1
63.1
75
133
2
92.3
150
57.1
3
75
80
57.1
4
150
60
60
I (A)
V (V)
P(W)
Tabla 9.1
2. Coloque los valores de indicados en la tabla 9.1, fila 1.
3. Conecte la fuente de alimentación y ajuste aun voltaje de 120 volts
4. Mida y anote los valores de I, V, P en la tabla 9.1.
5. Apague la fuente de alimentación.
6. Repita los pasos 2 a 5 para las demás filas.
7. Usando los módulos necesarios, arme el circuito paralelo ilustrado en la figura 9.2.
8. Coloque los valores de indicados en la tabla 9.2, fila 1.
72
Circuito
R (Ω)
XL (Ω)
XC (Ω)
1
63.1
75
0
2
63.1
0
133.3
3
0
120
120
4
57.1
57.1
133.3
5
57.1
133.33
57.1
6
150
60
60
7
57.1
57.1
0
I (A)
V (V)
P(W)
Tabla 9.2
9. Conecte la fuente de alimentación y ajuste aun voltaje de 120 volts
10. Mida y anote los valores de I, V, P en la tabla 9.1.
11. Apague la fuente de alimentación.
12. Repita los pasos 2 a 5 para las demás filas.
13. Desconecte el circuito.
CUESTIONARIO
1. En la siguiente tabla coloque los resultados obtenidos teóricos, simulados y medidos
del circuito de la figura 9.1 y Realice sus comentarios.
Cto
Resultados
1
Teóricos
I (A)
Simulados
Medidos
2
Teóricos
73
V (V)
P (W)
Simulados
Medidos
3
Teóricos
Simulados
Medidos
2. Con los valores medidos en cada circuito calcule la potencia aparente, potencia reactiva y
el ángulo correspondiente, Trace el triángulo de potencias respectivas.
3. Trace el triángulo de potencia de cada circuito.
4. Calcule el factor de potencia en cada circuito indicando si se encuentra en adelanto o en
atraso.
5. En la siguiente tabla coloque los resultados obtenidos teóricos, simulados y medidos del
circuito de la figura 9.2 y Realice sus comentarios.
74
6. Con los valores medidos en cada circuito calcule la potencia aparente, potencia reactiva y
el ángulo correspondiente, Trace el triángulo de potencias respectivas.
7. Trace el triángulo de potencia de cada circuito.
8. Calcule el factor de potencia en cada circuito indicando si se encuentra en adelanto o en
atraso.
CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFÍA (Debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión .edu
o de sociedades reconocidas).
75
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
SECCIÓN ELÉCTRICA
LABORATORIO DE: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
GRUPO: _______
PROFESOR___________________________________________
ALUMNO____________________________________________
PRÁCTICA NO. 10
CORRECIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA
FECHA DE ELABORACIÓN
FECHA DE ENTREGA
____________________________________
________________________________
SEMESTRE 2014-II
_______________________
76
CALIFICACION
PRACTICA 10. CORECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA
Para tener derecho a la sesión es necesario traer los cálculos teóricos y la simulación
de los circuitos a realizarse experimentalmente, en caso de no presentarlos no se
permitirá que el alumno realice la práctica.
INTRODUCCIÓN:
Temas a desarrollar (mínimo una cuartilla)
•
•
Factor de Potencia
Corrección de factor de potencia
OBJETIVOS
•
•
•
Entender cómo se relaciona la potencia real, la potencia reactiva y potencia
aparente.
Analizar el comportamiento del factor de potencia de un motor capacitor con
marcha
Corregir el factor de potencia de un motor capacitor con marcha.
MATERIAL Y EQUIPO
•
•
•
•
•
•
•
•
Modulo de fuente de energía.
Modulo de medición de c.a.
Modulo de capacitancias (2).
Modulo wattmetro monofásico
Cables de conexión.
Motor capacitor con marcha.
Tacómetro Digital.
Electrodinamómetro.
DESARROLLO:
1.- Conecte el circuito de la figura 10.1.
2.- Por medio de la banda acople el motor capacitor de marcha al electrodinamómetro.
77
3.- Gire la perilla del electrodinamómetro en el sentido antihorario hasta su posición
extrema con la finalidad de tener 0 lb-in (en la parte inferior del electrodinamómetro se
visualiza la aguja que indica el par)
4.- Encienda la fuente de alimentación.
5.- Realice las mediciones que se indican en la tabla 10.1.
FIGURA 10.1
T lb-in
V
I
P
S
(Volts)
(Ampere)
(Watts)
(RPM)
0
3
6
9
12
Tabla 10.1.
78
6.- Reduzca lentamente el par a cero lb-in.
7.- Apague la fuente de alimentación
8.- Alambre en paralelo los dos módulos de capacitancias y conéctelos en paralelo al motor
con condensador de arranque como se muestra en el circuito de la figura 10.2.
9.- Encienda la fuente de alimentación.
10.- Fije el par a 9 lb- in
11.- Coloque el valor de la reactancia capacitiva según indique la tabla 10.2 y realice sus
mediciones.
FIGURA 10.2
79
Xc
V
I
P
S
(Volts) (Ampere) (Watts) (RPM)
0
171.4
85.7
57.1
42.83
12. Reduzca lentamente el electrodinamómetro a 0 lb-in y apague la fuente de
alimentación.
13. Desconecte el equipo y colóquelo en su lugar.
CUESTIONARIO
1.- Con los datos obtenidos de la tabla 10.1, para cada par:
a)
b)
c)
d)
Calcule la Potencia aparente.
Calcule la Potencia reactiva.
Calcule el Factor de potencia.
Dibuje el triángulo de potencias
2.- Comente que sucede con los siguientes parámetros al incrementar el par.
a)
b)
c)
d)
La potencia aparente, ¿Por qué?
La potencia reactiva, ¿Por qué?
Factor de potencia, ¿Por qué?
La velocidad, ¿Por qué?
80
3.- Con los datos obtenidos de la tabla 10.2, para cada valor de reactancia capacitiva:
a)
b)
c)
d)
Calcule la potencia aparente
Calcule potencia reactiva
Calcule el factor de potencia
Dibuje el triángulo de potencias
4.- Comente que sucede con los siguientes parámetros al incrementar la reactancia
capacitiva.
•
•
•
•
La potencia aparente, ¿Por qué?
La potencia reactiva, ¿Por qué?
Factor de potencia, ¿Por qué?
La velocidad, ¿Por qué?
CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFÍA (debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión .edu,
o de sociedades reconocidas).
81
LEY DE OHM- LE DE JOULEUNIVERSIDAD NACIONAL
AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN
DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA
SECCIÓN ELÉCTRICA
LABORATORIO DE: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
GRUPO: _______
PROFESOR___________________________________________
ALUMNO____________________________________________
PRÁCTICA NO. 11
SISTEMAS TRIFÁSICOS
FECHA DE ELABORACIÓN
FECHA DE ENTREGA
____________________________________
________________________________
SEMESTRE 2014-II
_______________________
82
CALIFICACION
PRACTICA 11. SISTEMAS TRIFÁSICOS
Para tener derecho a la sesión es necesario traer los cálculos teóricos y la simulación
de los circuitos a realizarse experimentalmente, en caso de no presentarlos no se
permitirá que el alumno realice la práctica.
INTRODUCCIÓN
Temas a desarrollar (mínimo una cuartilla).
• Características de los circuitos trifásicos
• Conexiones de circuitos trifásicos (delta, estrella)
• Análisis de las variables eléctricas en circuitos trifásicos
OBJETIVOS
•
•
•
Analizar el comportamiento del voltaje y la corriente en un circuito
trifásico.
Aprender cómo se efectúan las conexiones en delta y en estrella.
Analizar las variables eléctricas de un sistema trifásico.
MATERIAL Y EQUIPO:
•
•
•
•
•
•
Módulo de fuente de alimentación trifásica.
Modulo Analizador de energía.
Módulo de medición de voltaje y corriente.
Módulo de resistencias, módulo de inductancias y módulo de
capacitancias.
Motor síncrono.
Cables de conexión.
DESARROLLO:
1. CONEXIÓN EN ESTRELLA
1.1. Conecte el circuito de la figura 11.l utilizando el módulo de
resistencias. Ajuste cada sección de resistencias a 400 Ω y con un voltaje
de alimentación de 208 Vca (voltaje de línea), mida y anote los voltajes y
las corrientes indicadas en la tabla 11.1 y 11.2
83
Ia
4
VL
Ib
5
Vb
VL
N
Va
VL
Vc
6
Ic
Figura 11.1
Nota: El punto N es el punto común de la conexión en estrella. No se
refiera al neutro de la fuente.
𝑉𝑎
𝑉𝑅 [𝑉]
𝑉𝐿 [𝑉]
𝑉𝐶 [𝑉]
𝐼𝐿 [𝐴]
𝐼𝐶 [𝐴]
𝑉𝑏
𝑉𝑐
𝐿í𝑛𝑒𝑎 4
𝐿í𝑛𝑒𝑎 5
𝐿í𝑛𝑒𝑎 6
Tabla 11.1
𝐼𝑅 [𝐴]
Tabla 11.2
1.2. Repita el procedimiento anterior sustituyendo el módulo de resistencias
por el módulo de inductancias, y posteriormente, con el módulo de
capacitancias. Mida y anote los voltajes y las corrientes indicadas en la
tabla 11.1 y 11.2. Comente sus observaciones.
2. CONEXIÓN DELTA
2.1. Conecte el circuito de la figura 11.2 usando el módulo de resistencias.
Ajuste cada sección de resistencias a 400 Ω, con un voltaje de alimentación
de 120 Vca. (Voltaje de línea), mida y anote los valores de voltaje y
corriente indicados en la tabla 11.3 y 11.4 respectivamente.
84
Figura 11.2
𝑉4−5
𝑉𝑅 [𝑉]
𝑉𝐿 [𝑉]
𝑉𝐶 [𝑉]
𝐼𝐿 [𝐴]
𝐼𝐶 [𝐴]
𝑉5−6
𝑉4−6
𝐼𝑎
𝐼𝑏
Tabla 11.3
𝐼𝑅 [𝐴]
𝐼𝑐
Tabla 11.4
2.2. Repita el procedimiento anterior sustituyendo el módulo de resistencias
por el módulo de inductancias, y posteriormente, con el módulo de
capacitancias. Mida y anote los valores de voltaje y corriente indicados en
la tabla 11.3 y 11.4 respectivamente. Comente sus resultados.
3. POTENCIA TRIFÁSICA
3.1 Conecte el circuito de la figura 11.3 utilizando los módulos que se
requieran según la tabla 11.5 (resistencias, inductancias y capacitancias). El
valor de la impedancia de fase (Z f ) está indicada en la misma tabla.
85
Verifique que los interruptores de los módulos de resistencia, inductancia y
capacitancia estén abiertos.
3.2 Encienda la fuente de alimentación.
1
Zf
208 Vc. a.
2
Zf
208 Vc. a.
Zf
3
1
N
Figura 11.3
3.3 Después de encender la fuente de alimentación, verifique que la pantalla del analizador
de energía muestre los valores de V A B , V B C y la frecuencia. Pulse el botón
cuantas veces sea necesario para visualizar la información
SET/ENT
que se solicita en la tabla 11.5.
Nota: el factor de potencia menor a 0.4 no lo índica el analizador.
.
3.4 Apague la fuente de alimentación
3.5 Coloque el valor de Z f de acuerdo a la tabla 11.5. Encienda la fuente de
alimentación, mida los valores que se piden y regístrelos en la tabla.
3.6 Apague la fuente de alimentación.
3.7 Conecte el Motor síncrono como motor de inducción. Para ello debe
cortocircuitar las terminales 4, 5 y 6, y conectar las fases A, B y C en las
terminales 1, 2 y 3 respectivamente. Mida los valores que se piden en la
tabla 8.5 y regístrelos en la misma.
Nota: el motor síncrono trabaja como motor de inducción.
86
3.8 Apague la fuente de alimentación.
Zf (Ω)
f.p
(V)
(V)
P3φ
Q3φ
S3φ
(W)
(VAR)
(VA)
(A)
Tabla 11.5
Zf (Ω)
f.p
(V)
(V)
P3φ
Q3φ
S3φ
(W)
(VAR)
(VA)
3.9 Conecte el circuito de la figura 11.4
87
(A)
(A)
(A)
4
120 Vc. a.
Zf
5
Zf
120 Vc. a.
Zf
6
1
N
Figura 11.4
3.10 Repita el procedimiento a partir del punto 3.5 hasta 3.8. Registre los
datos obtenidos en la tabla 11.6.
Nota: Para realizar la conexión del motor síncrono en delta, conecte las
terminales 4 con 2, 5 con 3, y 1 con 6. Alimente en las terminales 1, 2 y 3.
Zf (Ω)
f.p
(V)
(V)
P3φ
Q3φ
S3φ
(W)
(VAR)
(VA)
(A)
(A)
Tabla 11.6
3.11 Conecte la maquina síncrona como motor de inducción, no olvide que
es necesario primero realizar la conexión del Medidor de energía
(Yokogawa). Posteriormente acople el electrodinamómetro. Registre las
mediciones requeridas en la tabla 11.7.
88
Zf (Ω)
f.p
(V)
(V)
P3φ
Q3φ
S3φ
(W)
(VAR)
(VA)
(A)
(A)
Tabla 11.7
CUESTIONARIO:
1. En las conexiones estrella y delta, determinar en forma teórica los valores de
voltajes como las corrientes correspondientes.
2. ¿Concuerdan los valores teóricos con los valores medidos? Realice sus comentarios.
3.
Se cumple la relación de 1.73 entre los valores de fase respecto a los valores de
línea.
4.
Establezca el triángulo de potencias así como la representación fasorial de los
voltajes y de las corrientes en cada una de las cargas indicadas en la tabla 11.5.
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5. Establezca el triángulo de potencias así como la representación fasorial de los
voltajes y de las corrientes en cada una de las cargas indicadas en la tabla 11.6.
6.
En un circuito conectado en estrella, el voltaje de línea a línea es de 1000 Vca
¿Cuál es el valor del voltaje de línea a neutro?
7. En un circuito conectado en delta, la corriente de fase es de 20 A, ¿Cuál es la
corriente de línea?
8.
En un circuito conectado en estrella, la corriente de fase es de 10 A, ¿Cuál será el
valor de la corriente de línea?
9. Tres cargas conectadas en estrella con una resistencia igual a 10 Ω cada una disipa
una potencia total de 3000 W. Calcular el voltaje de alimentación de la carga
(voltaje de línea a línea).
10. Se conectan tres resistencias de 12 Ω en delta a un voltaje de línea de 440 V c. a.
¿Cuál es el valor de la corriente de línea?
11. Determinar la potencia trifásica del punto anterior.
12. Explique el funcionamiento de medición de la potencia activa (watts) por el método
de los dos y tres wattmetros.
13. Explique el funcionamiento del Varmetro trifásico.
14. ¿Es afectada la potencia real cuando se conectan cargas reactivas? ¿Porque?
15. Cuando se conecta y desconecta una carga resistiva conectada en paralelo con otra
carga reactiva ¿Se interrumpe la energía?
CONCLUSIONES.
BIBLIOGRAFÍA (debe de ser de libros de texto o páginas electrónicas con extensión .edu,
o de sociedades reconocidas).
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