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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

Tema: Funciones Escalares Objetivos: • •

Aprender a controlar los parámetros del circuito cuando se varía uno de ellos. Aprender a interpretar los errores.

Fundamento Teórico: Histéresis: En general, la histéresis es el fenómeno de inercia por el cual un material ofrece resistencia a un cambio, tiene una tendencia a conservar sus propiedades. Haciendo que el proceso de variación sea distinto en un sentido que en el contrario. Se pueden describir varios tipos de histéresis pero el más conocido es la histéresis magnético. • Histéresis Magnética.- La histéresis magnética

Después de someter a una sustancia ferro magnética a la acción de un campo magnético, cuando éste desaparece, la sustancia manifiesta todavía un cierto nivel de inducción magnética, que llamamos magnetismo remanente. Para poder conocer el ciclo de histéresis de un material, se puede utilizar el magnetómetro de Köpsel, que se encarga de proporcionarle al material ferro magnético los cambios senoidales de la corriente eléctrica para modificar el sentido de los imanes. • Ciclo de Histéresis.- Es la curva que representa el proceso de un material al ser sometido aun campo

magnético para luego ver que sucede cuando se le quita dicho campo esta grafica se obtiene en laboratorio. Lugar Geométrico. Un lugar geométrico es el conjunto de todos puntos del plano que verifican una propiedad determinada. Por lo tanto: Si L es un lugar geométrico definido por la propiedad P, se verifica que: a) Todo punto de L posee la propiedad P. b) Todo punto que posee la propiedad P pertenece a L. La condición b) puede sustituirse por la siguiente: c) Todo punto no perteneciente a L no posee la propiedad P. Si un punto P(x, y) en el plano cartesiano pertenece a un lugar geométrico L, la condición que debe cumplir dicho punto P conduce a una ecuación entre las variables x e y que es la llamada ecuación del lugar geométrico L. Errores de medición. Medir significa comparar una magnitud de valor desconocido con una magnitud de referencia de igual especie, previamente elegida, que se denomina unidad de medida. 1 Laboratorio de circuitos eléctricos II

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En general los resultados de las mediciones no son exactos. Por más cuidado que se tenga en todo el proceso de la medición, es imposible expresar el resultado de la misma como exacto. Aún los patrones tienen error. Se llama error absoluto (Ea) a la diferencia entre el valor medido (Vm) y el valor verdadero (Vv) de la respectiva magnitud: Ea= Vm – Vv El valor verdadero es casi imposible de conocer. En la práctica puede tomarse como tal al hallado a través de un muestreo estadístico de un gran número de mediciones, que se adopta como valor verdadero convencional (Vvc), y el error correspondiente es el error absoluto convencional (Eac): Eac= Vm – Vvc De las fórmulas anteriores se desprende que el error absoluto será positivo cuando se mida en exceso y negativo cuando se lo haga en defecto. De aquí en más, por simplicidad, tomaremos como valor verdadero al valor verdadero convencional. El concepto de error absoluto no nos dá una idea clara de la bondad de la medición efectuada. Por ejemplo, es muy distinto cometer un error de 10 V al medir 13200 V, que al medir 220 V. Por lo tanto, es conveniente referir el error absoluto al valor verdadero (o aquel tomado como tal), para poder comparar los resultados de las mediciones efectuadas, obteniéndose así el error relativo (Er) en tanto por uno: Er= Ea / Vv = (Vm - Vv) / Vv En valores porcentuales: Er%= Ea . 100 / Vv = (Vm - Vv) . 100 / Vv Para fijar ideas, cabe señalar que el error típico de una medición destinada a un tablero eléctrico ronda el 1,5 %, la de un laboratorio de ensayos fabriles es del 0,5 % y la de un laboratorio de calibración es menor del 0,1 %.

Materiales e instrumentos: • 1 Condensador 30 µF 2 Laboratorio de circuitos eléctricos II

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• 1 reóstato

Características:

Resistencia

Teórico

Practico

268 Ω

100 Ω

Corriente soporta 1.3 A

que

• 1 vatímetro

Características: Modelo 2041 Marca YOKOJAWA El voltímetro es usado para medir en corriente continua(C.C.) y corriente alterna(C.A) (

)

Algunos valores: RANGO 120V 240V

RESISTENCIA Aprox 12KΩ Aprox 24KΩ

• Una fuente variable (variac)

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• 1 multímetro

Características: Modelo 7533-05 NO75AM5073 Marca YOKOGAWA. 0.3% margen de error. Frecuencia de 1Khz • 1 Amperímetro

Características: : De Hierro móvil : Puede medir corriente continua como también puede medir corriente alterna. 5% es el margen de error.

• Cables de conexión.

Procedimiento. 1.-Atravez de la capacitancia del condensador calculamos cuanto va a ser la impedancia máxima del circuito para que el reóstato no se dañe. XC= 1wC=12π.60.30=88.4 Ω 2.- luego armamos el circuito siguiente : 2 Laboratorio de circuitos eléctricos II

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1.1

Conexión del Circuito en serie: • Primero verificamos si los cables de conexión están bien o están dañado interiormente, para lo cual usaremos un multitester en la escala de resistencia. • Luego de haber verificado hacemos nuestro circuito en serie utilizando 1 reóstato y la Reactancia Capacitiva y los cables de conexión, para lo cual el reóstato tiene en una de sus caras 3 perillas y en otra 2 perillas. • Para esta conexión trabajaremos en la cara donde están las 3 perillas, haciendo en este caso la conexión de un cable en la parte superior de la perilla y otro cable en cualquier perilla inferior (elección la perilla derecha).

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Fig. Nº1:Circuito RC Serie

1.1

Conexión del voltímetro, amperímetro y vatímetro Antes de empezar tener en cuenta: • Debemos tener en cuenta que la conexión del voltímetro es paralelo al circuito y el amperímetro es en serie. • Utilizaremos el multimetro digital para tomar los valores de tensión. • Para este experimento usaremos la perilla del voltímetro de 240V, del amperímetro 5A y del vatímetro tendremos en cuenta los mismos valores mencionados • Tener en cuenta que el vatímetro tiene 6 perillas (la cual tiene dos entradas +/-) la cual es una a la bobina amperimétrica y la otra de la bobina voltimetrica de esta. • La bobina amperimétrica se identifica por las perillas que se encuentran juntas y la bobina voltimetrica tiene las perillas disjuntas (separadas notablemente) Teniendo en claro lo mencionado comenzamos a hacer nuestra conexión: • Para esta conexión usando el cable del amperímetro de salida de 5A lo conectamos al +/- de la bobina amperimétrica, a la vez lo conectamos a la perilla de 5A del vatímetro y usando un cable como puente conectamos a la perilla +/de la bobina voltimetrica. • De ahí conectamos un cable a la perilla de 240V y otro cable externo al puente hecho por las perillas de 5A y +/- del vatímetro.

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A continuación, encenderemos nuestra fuente y elegiremos el voltaje máximo aproximado de 100 Vac para hacer la recolección de datos adecuado a lo planteado en el laboratorio. Tomaremos valores del voltaje en la fuente, resistencia y Reactancia, tomaremos valores del amperímetro y del Vatímetro Una vez ya tomado los valores apagaremos la fuente y cambiaremos el valor de la resistencia en 8 valores diferentes y tomaremos de nuevo los datos y completaremos nuestra tabla para calcular el error entre los valores medidos y los valores calculados.

1. MEDICIONES 2 Laboratorio de circuitos eléctricos II

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1.1

Valores Medidos en Laboratorio

Tabla Nº 1

VFuente

1.2

(Ω )

(Ω )

( A)

(Ω )

(W )

(Ω )

(Ω )− 1 (Ω )− 1

Fuente

Lugar Geométrico de la Impedancia

R Resistencia C

102.70

9.90

102.70

20.10

Fig. Nº1:Lugar Geométrico de la Impedancia

1.1

101.70

30.00

101.80

39.90

Lugar Geométrico de la Admitancia

101.50

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1

50.00

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Fig. Nº1:Lugar Geométrico Admitancia

1.1

Lugar Geométrico de la Corriente

Fig. Nº1:Lugar Geométrico de la Corriente

1.1

Valores Teóricos

Tabla Nº 2

(Ω )

1.2

(Ω )

( A)

cosφ

(W ) R cosφ = Z P = I. V.cosφ

(Ω ) ∆ VR

=I. R ∆ VR

(Ω )

(Ω )− 1

(Ω )− 1

=I. X C

R eac R e s is te n c ia C a p F u e n te

Lugar Geométrico de la Impedancia

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Fig. Nº1:Lugar Geométrico de la Impedancia

1.1

Lugar Geométrico de la Admitancia

Fig. Nº1:Lugar Geométrico Admitancia

1.1

Lugar Geométrico de la Corriente

Fig. Nº1:Lugar Geométrico de la Corriente

A continuación calculamos el porcentaje de error en las potencias por medio de la siguiente formula y tendremos el siguiente cuadro

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% Error =

Potencia Teorica − Potencia Real Potencia Teorica

Tabla Nº 3

Error Fuente

Error Re R esistencia Ca

2.70

1.00

2.70

0.50

1.70

0.00

1. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES •

1.80

0.25

Realizar la conexión de los instrumentos para protección de ellos mismos.

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1

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•

A través del siguiente trabajo nos pudimos dar cuenta sobre ciertas cosas, por ejemplo que la relación que hay entre el tiempo con la carga del condensador, es un tipo de relación directa lo cual mientras mayor es el tiempo mayor es la carga que va a tener el condensador, por otro lado la relación que tiene la descarga del condensador con respecto al tiempo es una relación inversa, a medida que transcurre mas tiempo, la carga del condensador es menor.

•

Los valores de la constante de tiempo t, el valor que esta tendría que tomar en forma teórica con los valores del condensador y de la resistencia difiere del valor que se tomo en la forma practica, esto se debe a que se pudieron presentarse algún tipo de falla durante la medición del tiempo o del voltaje, por fallas o valores con cierto margen de error de la fuente de poder, el condensador, la resistencia, o el voltímetro, o por razones que simplemente no pudieron se identificadas.

•

Con respecto a los gráficos en el de descarga se puede ver que en el inicio de las mediciones las diferencias de voltaje de descarga eran mayores con respecto a los intervalos de descarga finales, la diferencia de voltaje mientras avanza el tiempo, disminuyen los intervalos de descarga. Lo que nos lleva a tener una curva logarítmica.

•

Con respecto a la carga del condensador en el inicio, la diferencia de carga de un intervalo de voltaje es mayor mientras avanza el tiempo a que cuando nos acercamos al limite de la carga máxima del condensador, lo que nos lleva a tener una curva con forma exponencial, o logarítmica, pero con el signo contrario.

•

Tener en cuenta el estado en el que se encuentran los instrumentos ya que eso puede afectar en los datos de laboratorio.

•

Tener en cuenta las normas de seguridad en el laboratorio para evita cualquier percance.

•

Revisar que las conexiones del circuito estén correctas entes de empezar con la experiencia del laboratorio, especialmente la continuidad de los cables, ya que esto suelen estar abiertos dado al uso que se les da en el transcurso de las experiencias realizadas en el laboratorio.

1.

BIBLIOGRAFIA •

Circuitos Eléctricos

•

Circuitos Eléctricos II Ing. O. Morales

J.A. Edminister

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•

http://es.wikipedia.org/wiki/Curva_de_hist%C3%A9resis

•

http://www.slideshare.net/mantenim/presentacion-histeresis

•

http://www.ifent.org/lecciones/cap07/cap07-06.asp

•

www.mat.usach.cl/Memorias/LEMC/Diccionario/Concepto_de_Lugar_Geometri co.html

•

http://www.paginadigital.com.ar/articulos/2002rest/2002terc/tecnologia/sica100. htm

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