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• Sergio Marcelo

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

CONTENIDO DEL INFORME FINAL

I.

RESUMEN •

•

• • • •

II.

PALABRAS CLAVE (Key Words) •

III.

Resumen traducido al inglés

KEYWORDS •

V.

Términos técnicos más importantes del informe que permitan buscar rápidamente trabajos relacionados en Internet o en bases de datos. Debe proponerse un mínimo de tres y un máximo de siete.

ABSTRACT •

IV.

En esta sección se debe incluir de manera breve los objetivos, materiales, métodos, resultados y conclusiones más importantes del trabajo realizado El objetivo de esta sección es permitir a los lectores identificar rápida y exactamente el contenido del documento. Ello les permitirá determinar si debe leer el trabajo completo Los resultados deben ser cuantificables. Se debe realizar tratamiento de los datos obtenidos en los laboratorios así como análisis de error Se debe utilizar un máximo de 250 palabras El resumen se escribe en un solo párrafo, en un estilo impersonal Dado que se refiere a un trabajo ya realizado, se debe redactar en pasado

Palabras clave traducidas al inglés

INTRODUCCIÓN • • • •

Base teórica resumida Importancia de la experiencia Objetivos de la experiencia Escrito en tiempo presente

1

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II VI.

MATERIALES Y MÉTODOS • • • •

VII.

RESULTADOS • • •

VIII.

Se analizará los resultados y se responderá el cuestionario

CONCLUSIONES •

X.

Gráficas que comparen los resultados obtenidos con la simulación Tablas con datos obtenidos en laboratorio Tablas comparativas que muestren errores porcentuales

DISCUSIÓN DE RESULTADOS •

IX.

Equipos utilizados Software utilizado Esquemas Procedimiento realizado

Se presentarán las conclusiones finales de manera cuantitativa

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS •

Se listarán por lo menos 5 referencias consideradas para la realización de la práctica y del cuestionario. El formato será IEEE. La lista debe ponerse de acuerdo a su orden de utilización en el documento.

2

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 1

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

EXPERIENCIA N° 1 MEDICIONES DE INTENSIDAD DE CORRIENTE ALTERNA CON EL VOLTÍMETRO Y OSCILOSCOPIO

I.

OBJETIVOS • • •

II.

EQUIPOS Y MATERIALES • • • • • • • •

III.

Utilizar el voltímetro para medir el voltaje de Corriente Alterna (C.A.) Determinar el efecto de carga del voltímetro en un circuito de C.A. Usar adecuadamente el generador de señales y el para medir tensiones, frecuencias y ángulos de diferencia de fase en un circuito

Generador de señales _______________________________ Multímetro _______________________________ Osciloscopio _______________________________ 02 puntas de prueba de osciloscopio Transformador de 220VAC/12VAC Resistores de 120KΩ, 56KΩ, 39KΩ Cables de conexión diversos Computadora con Multisim

INFORME PREVIO

1. Explique el principio de funcionamiento de un osciloscopio y sus principales funciones 2. Mencione algunas de las aplicaciones de las figuras de Lissajouss en el análisis de circuitos eléctricos IV.

PROCEDIMIENTO

A. MEDICIÓN DE TENSIONES DE C.A. 1. Implementar el circuito de la figura 1, en donde:
  = 6√2  377

1

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 1

Figura 1.1

2. Calcule teóricamente la caída de tensión en cada resistencia. Realice la simulación. Luego, con el multímetro medir las tensiones en cada componente. Haga lo mismo con el osciloscopio, previo ajuste de sondas. Registre los valores en la tabla 1.1 Tabla 1.1

Vrms(V) VR1rms(V)

VR2rms(V)

VR2rms(V)

Valor teórico Valor simulado Valor medido con el multímetro Valor medido con el osciloscopio B. DETERMINACIÓN DE LA FRECUENCIA MEDIANTE LA MEDICIÓN DEL PERIODO 1. Ajuste la señal del generador de señales de 60 Hz y a una tensión de 6Vrms 2. Conecte la señal de salida del generador a la entrada del eje vertical del osciloscopio. Utilice el osciloscopio para medir el periodo y calcule la frecuencia correspondiente (f=1/T) 3. Repita este procedimiento para frecuencia de 1KHz y 5KHz. Anote sus resultados en la tabla 1.2 Tabla 1.2

Valor nominal Periodo medido (ms) Frecuencia calculada(Hz)

60Hz

1KHz

5KHz

C. MEDICIÓN DE LA FRECUENCIA EN BASE A LAS FIGURAS DE LISSAJOUSS 1. Conectar el circuito de la figura 1.2. El transformador T1 disminuye la tensión de red de 220VAC/60Hz hasta 12VAC/60Hz

2

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 1

Figura 1.2

2. Ajuste la frecuencia de salida del generador a 30Hz. Conmute los controles del osciloscopio para que trabaje en el modo XY. Ajuste los controles de deflexión horizontal y vertical del osciloscopio hasta obtener una deflexión en el horizontal igual a la obtenida en el vertical. 3. Dibuje la figura que aparece en la pantalla del osciloscopio en la figura 1.3.

Figura 1.3

4. Calcule la frecuencia “desconocida” de la señal aplicada al eje horizontal (X) del osciloscopio, según los puntos de tangencia con los ejes vertical y horizontal y con la frecuencia de referencia aplicada al vertical. Coloque el valor de la frecuencia hallada en la tabla 1.3  = 
/   


3

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 1

Donde:  = frecuencia de señal conectada al eje horizontal (X) del osciloscopio 
= frecuencia de señal conectada al eje vertical (Y) del osciloscopio  = Puntos de tangencia de la figura de Lissajouss con el eje X
= Puntos de tangencia de la figura de Lissajouss con el eje Y 5. Repita las mediciones anteriores para las frecuencias del generador de señales: 120 Hz, 180 Hz y 240 Hz y dibuje el trazo mostrado en el osciloscopio en las figuras 1.4, 1.5 y 1.6 respectivamente. Registre los valores de frecuencia hallada experimentalmente en la tabla 1.3

Figura 1.4

4

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 1

Figura 1.5

Figura 1.6 Tabla 1.3

Valor nominal Frecuencia calculada(Hz)

30Hz

120Hz

5

180Hz

240Hz

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II V.

EXPERIENCIA N° 1

CUESTIONARIO

1. Explique si respecto a los datos de la tabla 1.1 existen diferencias entre las tensiones medidas, calculadas y simuladas 2. Respecto a los datos de la tabla 1.2 explique las diferencias existentes entre los valores teóricos y los valores experimentales 3. Al medir las tensiones con el osciloscopio., ¿Habrá “efecto de carga” en los circuitos de las figuras 1.1 y 1.2? Explique 4. Indique las ventajas y desventajas de usar un osciloscopio como voltímetro de C.A. 5. ¿Considera Ud. exacta la determinación de la frecuencia mediante la medición del periodo según los datos de la tabla 1.2 elaborada? 6. ¿Cuándo es conveniente emplear la frecuencia de la red como referencia para la medición de la frecuencia mediante las figuras de Lissajouss? 7. ¿Es posible utilizar el método de las figuras de Lissajouss cuando la frecuencia de la referencia está conectada a la entrada horizontal? Justifique su respuesta 8. ¿Cuándo se produce la diferencia de fase en un circuito? 9. Según el método experimental utilizado para la medición del ángulo de fase mediante las figuras de Lissajouss. ¿Cuál de los dos métodos es a su parecer más conveniente y por qué? VI.

OBSERVACIONES •

VII.

Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera)

BIBLIOGRAFÍA •

Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia

6

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 2

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

EXPERIENCIA N° 2 DESFASAMIENTO DE ONDAS SINUSOIDALES EN CIRCUITOS R-L Y R-C

I.

OBJETIVOS •

II.

EQUIPOS Y MATERIALES • • • • • • • • • •

III.

Determinar el ángulo de fase entre la tensión e intensidad de corriente en un circuito R-L y R-C por medio del osciloscopio

Osciloscopio _______________________________ Generador de señal _______________________________ Multímetro digital _______________________________ Punta de prueba de osciloscopio Resistor de 1KΩ Bobina de 2.8H Condensador de 0.01uF Protoboard Cables de conexión diversos Computadora con Multisim

INFORME PREVIO

1. Explique las leyes de Lenz y Faraday 2. ¿Qué es un diagrama fasorial? 3. ¿Qué elementos en un circuito eléctrico introducen desfasamiento en ondas sinusoidales? 4. ¿De qué manera se mide el desfasaje entre dos señales haciendo uso de un osciloscopio? IV.

PROCEDIMIENTO

1. Analice teóricamente el circuito de la figura 2.1 y realice su simulación. Llene los campos correspondientes de la tabla 2.1

1

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 2

Figura 2.1

2. Conecte el generador de señal y regúlelo para una señal sinusoidal de frecuencia 1KHz y una amplitud de 10Vpp 3. Coloque el osciloscopio en una escala adecuada para medir la tensión VR1 y así obtener la intensidad de corriente en forma indirecta I. 4. Tome valores de VR1 y VL1. Calcule asimismo ZL considerando que ZL = VL/I. Llene las celdas correspondientes de la tabla 2.1. 5. Varíe la tensión de la fuente a 2Vpp y 6Vpp y llene la tabla 2.1 Tabla 2.1

V(Vpp)

Vt

2 Vs

Vm

Vt

6 Vs

Vm

Vt

10 Vs

Vm

VR1(Vpp) VL1(Vpp) I(mA) ZL(KΩ) Nota: Vt = valor teórico, Vs = valor simulado, Vm = valor medido

6. Reemplace la bobina por un condensador de 0.01uF. Construya la tabla 2.2, repitiendo los pasos anteriores. Tabla 2.2

V(Vpp)

Vt

2 Vs

Vm

Vt

6 Vs

Vm

Vt

10 Vs

Vm

VR1(Vpp) VC1(Vpp) I(mA) ZC(KΩ) Nota: Vt = valor teórico, Vs = valor simulado, Vm = valor medido

7. Coloque el osciloscopio en modo alterno (ALT para observar dos señales (BOTH) y haga la medición del desfasaje entre VR1 y VC1, Θc, tomando como referencia horizontal el periodo de la señal como 360°, centrando y dándoles una amplificación adecuada a las señales en la pantalla. Θc1 = ____________

2

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 2

8. Coloque nuevamente la bobina en reemplazo del condensador y mida como en el paso anterior el desfasaje entre VL1 y VR1, ΘL. ΘL1 = ____________

V.

CUESTIONARIO

1. Con la señal de intensidad de corriente expresada en forma trigonométrica, determine por aplicación de las leyes de Lenz y Faraday, las tensiones en las impedancias reactivas para la bobina y condensador. 2. ¿En qué difiere la impedancia Z de la resistencia R? 3. Describa cómo se relaciona la representación fasorial de una onda de intensidad de corriente alterna, con su representación instantánea 4. ¿Cómo influye en el cálculo de Z las unidades de V e I si se expresa en Vpp o en Vrms? 5. De acuerdo a las tablas 2.1 y 2.2, tome un valor promedio de las impedancias en cada caso y calcule el valor de L1 y C1 respectivamente. Explique las posibles causas de las variaciones 6. Con los gráficos obtenidos: Graficar en papel milimetrado el diagrama fasorial de ambos circuitos, indicando el ángulo de desfasaje existente entre VR1-VC1 y VR1-VL1. Tomar como referencia a la señal de corriente 7. Para un ángulo de desfasaje de 45°, ¿Qué valor debería tener la inductancia L si es que se mantiene la frecuencia constante? y ¿qué valor debería tener la frecuencia si es que la inductancia L1 se mantiene constante? Igualmente hallar los valores para el caso del capacitor. 8. Explique las ventajas y desventajas de la medición de desfasajes utilizando el osciloscopio. Muestre los valores así hallados y compárelos con los cálculos a partir del diagrama fasorial. Hallar el valor absoluto y relativo 9. Explique otros métodos que conozca para determinar el ángulo de fase de dos señales sinusoidales

VI.

OBSERVACIONES •

VII.

Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera)

BIBLIOGRAFÍA •

Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia

3

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 3

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

EXPERIENCIA N° 3 CARACTERÍSTICAS DE LOS CIRCUITOS R-L Y R-C EN SERIE

I.

OBJETIVOS •

II.

EQUIPOS Y MATERIALES • • • • • • • • • •

III.

Analizar en forma experimental las características de los circuitos R-C y R-L

Osciloscopio _______________________________ Generador de señal _______________________________ Multímetro digital _______________________________ 02 puntas de prueba de osciloscopio 1 bobina de 7.8H Potenciómetro de 10KΩ Resistores de 20KΩ y 3KΩ Condensador de 0.01uF Protoboard Cables de conexión diversos

INFORME PREVIO

1. Mencione ejemplos de cargas con reactancia inductiva y capacitiva 2. Mencione algunas de las aplicaciones de los circuitos R-L y R-C en serie IV.

PROCEDIMIENTO

1. Implementar el circuito de la figura 3.1. Previamente, de ser posible, mida y registre los valores de L1 y R1. L1 (H) = ____________

R1 (KΩ) = ____________

1

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 3

Figura 3.1

2. Conecte el generador y mida, con la ayuda del osciloscopio y el control de amplitud, una señal sinusoidal, V, de 10Vpp 3. Con el otro canal de osciloscopio, mida la tensión en la resistencia, VR1. Ello servirá para calcular la intensidad de corriente, I. 4. El multímetro digital se usará para medir tensiones eficaces sobre VL1 5. Halle el módulo de impedancia del circuito |Z| y el ángulo de fase θ° 6. Varíe la frecuencia del generador y complete la tabla 3.1 con las mediciones efectuadas Tabla 3.1

f (Hz) 60 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

V (V)

VR1 (V)

VL1 (V)

I (mA)

|Z| (KΩ)

θ°

7. Coloque la frecuencia a 1KHz, varíe la resistencia y complete la tabla 3.2 Tabla 3.2

R(KΩ)

V (V)

VR1 (V)

VL1 (V)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2

I (mA)

|Z| (KΩ)

θ°

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 3

8. Implementar el circuito de la figura 3.2. Previamente, de ser posible, mida y registre los valores de L1 y R1. C1(µF) = ____________

R1(KΩ) = ____________

Figura 3.2

9. Varíe la frecuencia del generador de 1 a 10KHz, manteniendo constante los 10Vpp. Complete la tabla 3.3 Tabla 3.3

f (KHz) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V (V)

VR1 (V)

VC1 (V)

I (mA)

|Z| (KΩ)

θ°

I (mA)

|Z| (KΩ)

θ°

10. Con f = 10KHz, complete la tabla 3.4 Tabla 3.4

R(KΩ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

V (V)

VR1 (V)

VC1 (V)

NOTA: Verifique constantemente la amplitud de la señal del generador para que ésta se mantenga constante durante la realización de toda la experiencia

3

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II V.

EXPERIENCIA N° 3

CUESTIONARIO

1. En un solo diagrama fasorial, dibuje los diferentes casos de la tabla 1 para determinar el lugar geométrico de las tensiones e intensidades de corriente, como fasores 2. En un solo par de ejes coordenados haga el plano de impedancias y dibuje todos los casos de la tabla 3.1. 3. Grafique en papel milimetrado las variaciones de |Z| e I en función de la frecuencia 4. Realice todos los pasos anteriores utilizando los datos de la tabla 3.3 5. Haga un cálculo literal teórico y demuestre que las curvas obtenidas responden a las ecuaciones con variaciones de la frecuencia y de la resistencia en cada caso 6. Explique las variaciones que se efectuarían en el experimento y los resultados a obtener si se quiere trabajar con un circuito R-L o R-C en paralelo 7. A partir de una impedancia serie R-L y usando la relación entre Z e Y, halle una relación para encontrar un circuito paralelo equivalente a una sola frecuencia. Explique. VI.

OBSERVACIONES •

VII.

Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera)

BIBLIOGRAFÍA •

Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia

4

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 4

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

EXPERIENCIA N° 4 TEOREMA DE THEVENIN EN REGIMEN ALTERNO SINUSOIDAL Y DE PUENTE DE IMPEDANCIAS

I.

OBJETIVOS •

II.

EQUIPOS Y MATERIALES • • • • • • • • • •

III.

Analizar en forma experimental el teorema de Thevenin y el puente de impedancias

Osciloscopio _______________________________ Generador de señal _______________________________ Multímetro digital _______________________________ Punta de prueba de osciloscopio Resistores de 1.2KΩ y 2.2KΩ (2) Potenciómetros de 5KΩ (2) Condensadores de 0.02uF y 0.1uF Protoboard Cables de conexión diversos Computadora con Multisim

INFORME PREVIO

1. Mencione algunas de las aplicaciones de los puentes de impedancia 2. Analice teóricamente el circuito mostrado en la figura 4.1. Determine el equivalente Thevenin entre los puntos C y D IV.

PROCEDIMIENTO

1. Implementar el circuito de la figura 4.1 con el fin de hallar el equivalente Thevenin del circuito entre los puntos C y D.

1

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 4

Figura 4.1

2. Regular el generador para obtener una señal sinusoidal de 10Vrms pico, con una frecuencia de 10KHz 3. Medir la tensión de los puntos C-D a circuito abierto VC-D = Vth = ____________ 4. Retirar el generador y conectarlo en los bornes C-D con una resistencia de 1.2KΩ en serie, cortocircuitando los puntos A-B 5. Medir la tensión del generador y de la resistencia de 1.2KΩ, colocada en serie (indirectamente I = VR1.2KΩ/R1.2KΩ) para determinar la impedancia equivalente: I = ____________

ܼ௘௤ =

௏಴షವ ூ

= ____________

6. En el circuito mostrado en la figura 4.2, por medio de simulación, determine los valores de Rp y R2 que hacen que el puente esté en equilibrio. Anote los valores hallados a continuación: Rp = ____________

R2 = ____________

2

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 4

Figura 4.2

7. Implementar el circuito de la figura 4.2. Colocar los potenciómetros en su valor medio aproximadamente. Establezca como señal de salida del generador una señal sinusoidal de 10Vrms y 10KHz 8. Regular el potenciómetro R2 hasta conseguir que el voltímetro indique un mínimo de tensión 9. Regular esta vez el potenciómetro Rp hasta conseguir que el voltímetro indique otro mínimo Tener mucho cuidado en el manejo del equipo dado que con los movimientos bruscos se puede elevar rápidamente el valor de V 10. Manipular sucesivamente R2 y Rp en forma alternada hasta el punto más cercano al equilibrio del puente, el cual se logra cuando la tensión VC-D sea mínima. 11. Una vez que se obtenga el equilibrio del puente, medir el valor de la resistencia de los potenciómetros usados. Mida también los valores de R1 y Cp R2 = ____________ Rp = ____________ R1 = ____________ Cp = ____________ 12. Halle los valores de Cx y Rx. Luego determine Zx. Complete la tabla 4.1 Tabla 4.1

Cx (uF)

Rx (KΩ)

Valor teórico Valor experimental

3

Zx (KΩ)

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 4

Si es necesario colocar las capacidades menores que Cp en paralelo y/o conectar resistencias en serie a los potenciómetros. Esto queda a criterio del alumno y en función de los elementos utilizados y sus tolerancias Pueden hacerse varios experimentos para medir otras impedancias Zx, pudiendo autorizarlas el docente encargado de la clase de laboratorio. V.

CUESTIONARIO

1. Explique el Teorema de Thevenin en régimen alterno. Proponga un ejemplo sencillo 2. Presentar un esquema del circuito utilizado, indicando valores, cálculos y las mediciones efectuadas para el Thevenin equivalente entre C-D 3. A partir de los valores de los elementos y las características de operación del generador, solucione teóricamente el circuito, verificando el circuito Thevenin equivalente, la corriente y tensión en la carga. 4. Establezca las diferencias, errores (%) y causas de divergencias entre las soluciones teóricas y las experimentales. Explique 5. Explique detalladamente cómo se obtuvo el módulo y argumento de la impedancia equivalente entre C-D 6. A partir del circuito de la segunda parte, deducir teóricamente la condición de equilibrio del puente utilizado. Calcule Cx y Rx en función del resto de elementos. 7. A partir de los valores medidos de resistencia de los potenciómetros, determine el valor exacto de Cx en forma teórica en base a las fórmulas anteriores 8. Considerando los potenciómetros en su valor medio, trazar el plano de las impedancias, la representación en cada rama del puente y cómo es que se acerca uno a la condición de equilibrio, es decir que la tensión entre los puntos centrales tienda a cero 9. Analice y diseñe las modificaciones que crea conveniente para poder realizar mediciones de capacidades de otros valores; es decir para varios rangos de Cx 10. Explique las alteraciones que puede ejercer sobre el equilibrio, la frecuencia y la forma de la señal del generador VI.

OBSERVACIONES •

VII.

Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera)

BIBLIOGRAFÍA •

Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 5

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

EXPERIENCIA N° 5 MODULACION DE EJE Z PARA DETERMINACION DE FRECUENCIA DE SEÑALES

I.

OBJETIVOS •

II.

EQUIPOS Y MATERIALES • • • • • • • • •

III.

Estudio del método de modulación del eje Z para determinar la frecuencia de señales

Osciloscopio _______________________________ Generador de señales _______________________________ Multímetro _______________________________ 02 puntas de prueba de osciloscopio Transformador con toma central Condensador de 0.01uF Potenciómetro de 500KΩ Protoboard Cables de conexión diversos

INFORME PREVIO

1. ¿A qué se le llama modulación de eje Z y cómo es utilizada para determinar la frecuencia de las señales? 2. ¿En qué consiste la entrada de barrido externo de un osciloscopio? ¿Cómo se utiliza? IV.

PROCEDIMIENTO

1. Implementar el circuito de la figura 5.1 2. Colocar el osciloscopio en el modo X-Y en barrido externo y regular el potenciómetro hasta obtener una circunferencia. Se puede obrar sobre los controles de amplitud de cada canal y centrar la imagen en la pantalla. 3. De acuerdo a los datos del osciloscopio, con ayuda de un generador aplicar una señal sinusoidal de amplitud adecuada para modular el brillo del haz sobre la pantalla. Por lo general hay que bajarle la intensidad al trazo. 4. Regular la frecuencia del generador para múltiplos de la frecuencia de la red de 220V/60Hz y ajustar suavemente el dial, hasta observar la circunferencia casi estática y segmentada en partes (una circunferencia dibujada con una línea no continua) 1

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 5

Figura 5.1

5. Tomar nota del número de segmentos del trazo del haz, n, y de la frecuencia que indica el generador al estabilizar la imagen (frecuencia desconocida, fx). La relación entre la frecuencia de la señal aplicada al eje Z y la otra aplicada a los otros dos canales, fc, viene dada por:
=  / = ____________  = ____________ 6. Retirar el canal Y (CH2) y colocar en su lugar el electrodo del generador que estaba en el eje Z Graduar la amplitud de la señal del generador, hasta obtener una imagen centrada Variar la frecuencia del generador para señales de frecuencias crecientes desde 15 Hz, tomando nota de los números de puntos de tangencia verticales, nv, y horizontales, nh, que tengan las distintas imágenes, así como la indicación del generador. Completar la tabla 5.1 Nota: La frecuencia conocida es 60 Hz, fh, por lo que la frecuencia desconocida, fv, es:
   =


2

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 5

Tabla 5.1

fv nominal (Hz) 15 30 45 60 75 90 105 120 V.

nv

nh

fh (Hz)

fv experimental (Hz)

CUESTIONARIO FINAL

1. Hacer una introducción teórica y fundamento del experimento 2. Explicar los diferentes datos sobre la sensibilidad y máximos valores de modulación en los diferentes ejes del osciloscopio 3. Explicar las utilidades del método de la modulación del eje Z y de las figuras de Lissajouss. ¿Qué ventajas ofrecen? 4. Analice y explique las desviaciones que tenga la frecuencia que indica el generador con la hallada por el método. Presente en forma tabulada los datos y errores porcentuales VI.

OBSERVACIONES •

VII.

Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera)

BIBLIOGRAFÍA •

Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 6

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

EXPERIENCIA N° 6 RESONANCIA EN CIRCUITOS R-L-C EN SERIE

I.

OBJETIVOS •

II.

EQUIPOS Y MATERIALES • • • • • • • • •

III.

Estudiar en forma experimental las características de resonancia en circuitos R-L-C en serie

Osciloscopio _______________________________ Generador de señales _______________________________ Multímetro _______________________________ 02 puntas de prueba de osciloscopio Resistores de 3KΩ y 330Ω Bobina de 2.8H Condensadores de 0.01uF y 470pF Protoboard Cables de conexión diversos

INFORME PREVIO

1. ¿A qué fenómeno se le conoce como resonancia? Mencione algunos ejemplos que se presentan en la vida real 2. ¿Qué es el ancho de banda de un sistema? 3. ¿Qué es el factor de calidad en un circuito R-L-C serie? ¿Cómo se determina? IV.

PROCEDIMIENTO

1. Realice la simulación del circuito de la figura 6.1 y complete los campos correspondientes de las tablas 6.1 y 6.2 Tabla 6.1

f(Hz) 100 1000

V (V)

VR1(V)

VL1(V)

VC1(V)

I=VR1/R1

Tabla 6.2

f(Hz) 100 1000

XC1=VC1/I

XL1=VL1/I

1

Z= V1/I

Z=(R12(XL1-XC1)2)1/2

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 6

2. Implementar el circuito de la figura 6.1

Figura 6.1

3. Ajustar el generador para que entregue una señal sinusoidal, de frecuencia 100Hz y de amplitud 10Vpp 4. Mida las tensiones en la resistencia, bobina y condensador con el osciloscopio y complete los campos correspondientes de las tablas 6.1 y 6.2 5. Ajuste el generador esta vez para una frecuencia de 1KHz y complete los campos correspondientes de las tablas 6.3 y 6.4 Tabla 6.3

f(Hz) 100 1000

V (V)

VR1(V)

VL1(V)

VC1(V)

I=VR1/R1

Tabla 6.4

f(Hz) 100 1000

XC1=VC1/I

XL1=VL1/I

Z= V1/I

Z=(R12(XL1-XC1)2)1/2

6. Mida la resistencia interna de L1 RL1 = ____________ 7. Coloque ahora el condensador de 470 pF en el circuito y determinar la frecuencia de resonancia:
 = 1/ 8. Ajuste el generador a una frecuencia 100 veces menor que W O y llene los valores experimentales de la tabla 6.5. Variar paulatinamente la frecuencia para 2, 5, 10, 20 y 50 veces W O/100 9. Colocar ahora la resistencia de 330Ω y llenar la tabla 6.6 Esto se hace para observar los diferentes Q de los circuitos

2

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 6

Tabla 6.5

f 2W O/100 5W O/100 10W O/100 20W O/100 50W O/100

V(V)

VR1(V)

VL1(V) VC1(V) I=VR1/R1

XC1

XL1

Z

Y

XC1

XL1

Z

Y

Tabla 6.6

f 2W O/100 5W O/100 10W O/100 20W O/100 50W O/100 V.

V(V)

VR1(V)

VL1(V) VC1(V) I=VR1/R1

CUESTIONARIO FINAL

1. ¿Por qué en un circuito resonante la tensión en el condensador o en la bobina puede ser mayor que la tensión en los bornes de todo el circuito? 2. Presentar las mediciones experimentales y los cálculos efectuados en forma tabulada y con sus correspondientes diagramas de circuitos utilizados 3. Construya el diagrama fasorial de tensiones correspondientes a los casos de la tabla 6.1. Explique las diferencias 4. Compare las impedancias calculadas y construya el diagrama fasorial, explique diferencias y errores 5. Para los datos de la tabla 6.2, graficar en papel milimetrado las tensiones VR1, VL1, VC1 e I en un mismo par de ejes coordenados para comparar las tendencias y puntos importantes de las mismas 6. Grafique en papel milimetrado los valores de Z e Y. Explique 7. Calcule el ancho de banda del circuito y el factor de calidad Q 8. Comparar los valores obtenidos de BW y Q para los casos de R1 = 3KΩ y R1 = 330Ω. Explique. 9. Explique teóricamente qué curvas y conclusiones se obtendría si, manteniendo la frecuencia constante, se varía el valor de C en un amplio margen. Dé un ejemplo numérico si se asume la frecuencia de 97.1MHz, L1 = 50µH y R1 = 4.7KΩ. Asumiendo que E se mantiene constante 10. Explique los términos desviación de frecuencia, ancho de banda, factor de calidad, frecuencia de corte y otros utilizados en circuitos resonantes VI.

OBSERVACIONES •

VII.

Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera)

BIBLIOGRAFÍA •

Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia

3

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 7

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

EXPERIENCIA N° 7 RESONANCIA EN CIRCUITOS R-L-C EN PARALELO

I.

OBJETIVOS •

II.

EQUIPOS Y MATERIALES • • • • • • • • •

III.

Estudiar en forma experimental las características de resonancia en circuitos R-L-C en paralelo

Osciloscopio _______________________________ Generador de señales _______________________________ Multímetro digital _______________________________ Punta de prueba de osciloscopio Bobina de 2.8H Condensadores de 4.7nF (2) Resistores de 1KΩ y 100Ω Protoboard Cables de conexión diversos

INFORME PREVIO

1. ¿Qué significa frecuencia de antiresonancia? 2. ¿Qué es factor de rechazo de un filtro? 3. Describa el circuito eléctrico equivalente de un inductor, con sus elementos parásitos 4. ¿Qué es el factor de calidad en un circuito R-L-C en paralelo? ¿Cómo se determina? IV.

PROCEDIMIENTO

1. Para el circuito de la figura 7.1, determine la frecuencia de resonancia fresonancia = ____________ 2. Implementar el circuito de la figura 7.1. Previamente mida el valor de la resistencia interna de la bobina RL1 (Ω) = ____________

1

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 7

Figura 7.1

3. Ajustar el generador a una frecuencia de 500Hz, forma de onda sinusoidal y una amplitud de 10Vpp 4. Medir la tensión en la resistencia y el condensador, llenando la tabla 7.1. Tabla 7.1

f (Hz) 20 10 500 1000 1500 5000 10K 30K 50K 80K 100K 300K 500K

V

VR1

VL1

VC1

IR1

XC1

XL1

Z

Y

5. Cambiar la resistencia de 1KΩ por una de 100Ω y repetir el paso anterior. Elabore la tabla 7.2. ¿Esto cambia el factor de rechazo del filtro? Tabla 7.2

f (Hz) 20 10 500 1000 1500 5000 10K 30K 50K 80K 100K 300K 500K

V

VR1

VL1

VC1

2

IR1

XC1

XL1

Z

Y

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 7

6. Con el condensador adicional, calcular la frecuencia de antiresonancia y, a su criterio, elaborar y completar la tabla 7.3, similar a la 7.1. fantiresonancia = ____________ Tabla 7.1

f (Hz)

V.

V

VR1

VL1

VC1

IR1

XC1

XL1

Z

Y

CUESTIONARIO

1. Fundamente teóricamente la experiencia realizada 2. ¿Por qué en un circuito anti resonante, la intensidad de corriente en el condensador o en la bobina puede ser mayor que la intensidad de corriente de la parte no derivada? 3. Haga un diagrama de los circuitos utilizados y las mediciones efectuadas en forma tabulada 4. Dibuje en papel milimetrado las indicaciones de IR, IC e IL, explicando las tendencias y puntos importantes (BW, W 0, W 1, W2 y otros) 5. Grafique en un plano complejo las admitancias y explique las tendencias y puntos importantes 6. Determine el factor de rechazo (Q) en cada circuito, dibujándolo y mostrando sus elementos BW y frecuencia de corte 7. Determine cómo interviene la resistencia en serie interna de la bobina en el circuito en paralelo (equivalente) y su efecto en el BW 8. Elabore una tabla comparativa de las particularidades de los circuitos resonantes y anti resonantes 9. Anotar observaciones y conclusiones del experimento VI.

OBSERVACIONES •

VII.

Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera)

BIBLIOGRAFÍA •

Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia

3

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 8

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA

EXPERIENCIA N° 8 DESFASAMIENTO DE ONDAS SINUSOIDALES EN CIRCUITOS R-C

I.

OBJETIVOS •

II.

EQUIPOS Y MATERIALES • • • • • • • • •

III.

Determinar el ángulo de fase entre la tensión y la corriente en un circuito R-C por medio de un osciloscopio

Osciloscopio _______________________________ Generador de señales _______________________________ Multímetro digital _______________________________ 02 puntas de prueba de osciloscopio Transformador con derivación central (12V - 0V - 12V) Condensadores de 0.022uF, 0.033uF, 0.047uF, 0.068uF, 0.1uF, 0.15uF, 0.01uF y 0.22uF Potenciómetro de 50KΩ Protoboard Cables de conexión diversos

INFORME PREVIO

1. ¿De qué manera se puede determinar experimentalmente el ángulo de fase entre la tensión y la corriente en un circuito R-C utilizando un osciloscopio? IV.

PROCEDIMIENTO

1. Implemente el circuito de la figura 8.1

1

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 8

Figura 8.1

2. Colocar el osciloscopio en modo X – Y en el barrido horizontal, o en el modo externo. Los atenuadores de los canales X = CH1 e Y = CH2 deben ser idénticos y calibrados. Se puede verificar aplicando una misma señal a ambos canales para que den una misma deflexión, la cual debe estar centrada en la pantalla del osciloscopio 3. Teniendo como capacitancia 0.01uF varíe la resistencia. Los valores del potenciómetro a utilizar serán 3.5KΩ, 5.5KΩ. 7.5KΩ, 10KΩ, 15KΩ, 25KΩ y 50KΩ. Medir para cada valor de R1 los valores de a y b (ver figura 8.2). Dibuje sus resultados en la figura 8.3 y complete los campos correspondientes de la tabla 8.1.

Figura 8.2

2

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 8

Figura 8.3

4. Hallar el ángulo de desfajase entre la tensión y la corriente en el circuito utilizando la siguiente relación. Complete los campos correspondientes de la tabla 8.1. 
 90    Tabla 8.1 R1 (KΩ) a (mm) b (mm)

3.5

5.5

7.5

10

15

25

50


5. Manteniendo constante el valor de la resistencia a 50KΩ, varíe el valor de C1 y registre los valores de a y b para cada valor considerado de C1. Los valores de C1 a tomar serán: 0.022uF, 0.033uF, 0.047uF, 0.068uF, 0.1uF, 0.15uF y 0.22uF. Dibuje sus resultados en la figura 8.4 y complete la tabla 8.2.

3

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

EXPERIENCIA N° 8

Figura 8.4 Tabla 8.2 R1 (KΩ) a (mm) b (mm)

3.5

5.5

7.5

10

15

25

50


V.

CUESTIONARIO

1. Explique en qué momento se observará un círculo en la pantalla del osciloscopio 2. Cuando
aumenta de 90° a 180° explique por qué la elipse se inclina en sentido contrario 3. ¿Qué se observaría en el osciloscopio si la capacitancia se reemplaza por una inductancia? 4. Hallar los errores relativos correspondientes de los resultados experimentales hallados

VI.

OBSERVACIONES •

VII.

Anote sus observaciones o recomendaciones (si las tuviera)

BIBLIOGRAFÍA •

Listar la bibliografía considerada para el desarrollo de la experiencia

4