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Informe de Laboratorio Analisis de Circuitos AC

.

UNIVERSIDAD ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD LABORATORIO DE CIRCUITOS AC INGENERIA DE TELECOMUNICACIONES Cristian Contreras Junco e-mail: [email protected]

Samir cañaveral Castro e-mail: [email protected]

resistencias. Es un material formado por carbon y otros elementos resistivos para disminuir la corriente que pasa. Se opone al paso de la corriente. La corriente maxima en un resistor viene condicionada por la maxima potencia que pueda disipar su cuerpo. Existen resistencias de valor variable, que reciben el nombre de potenciometros.

RESUMEN: La presente consideración tiene como fin evidenciar las condiciones generales para la entrega de informes de laboratorio de circuitos AC. De igual forma verificar mediante experimentos prácticos que la impedancia, Z, de un circuito RL serie esta dada por la formula Z=√R²+X²L. Estudiar la relación entre impedancia, resistencia, reactancia inductiva y ángulo de fase. Se realiza la comprobación mediante la ayuda de los instrumentos de medición como el generador de funciones, osciloscopio, fuente de voltaje y multímetro.

Reactancia: Es la oposición ofrecia alpaso de la corriente alterna por inductores (bobinas) y condensadores y se mide en Ohmios. Junto a la resistencia eléctrica determinan la impedancia total de un componente o circuito, de tal forma que la reactancia (X) es la parte imaginaria de la impedancia (Z) y la resistencia (R) es la parte real, según la igualdad:

PALABRAS CLAVE: Reporte, verificación, impedancia, resistencia, reactancia capacitiva, ángulo de fase.

Z = R + jK

1. OBJETIVOS

Reactancia Inductiva: la reactancia inductiva (XL) es la capacidad que tiene un inductor para reducir la corriente en un circuito de corriente alterna. Su expresión matemática es:

1. Verificar la impedancia de un circuito RC y de un circuito RL. 2. Analizar las relaciones entre impedancia, resistencia, capacitancia, reactancia capacitiva y ángulo de fase en un circuito RC.

XL = 2 π f L Donde: XL = reactancia inductiva expresada en ohms (Ω). f = frecuencia de la corriente alterna medida en ciclos/seg. = hertz (Hz). L = inductancia expresada en Henry (H).

3. Analizar las relaciones entre impedancia, resistencia, capacitancia, reactancia capacitiva y ángulo de fase en un circuito RL.

2. INTRODUCCION

Angulo de Fase: Es el ángulo de inicio de la curva indicada.

La impedancia (Z) es la oposición al paso de la corriente alterna. A diferencia de las resistencias, la impedancia se incluye los efectos de acumulación y eliminación de carga (capacitancia) y/o inducción magnética (inductancia). Este efecto es apreciable al analizar la señal eléctrica implicada en el tiempo.

La curva está dada como una función que varía o desplaza la misma respecto del eje x o del eje y , y está dada por una fórmula y=A. func (sen, cos, tg etc).(Bx+C) ,el ángulo fase lo calculas igualando a 0 el paréntesis y despejando x.

Es una magnitud que establece la relación entre la tensión y la intensidad de corriente. Tiene especial importancia si la corriente varia en el tiempo, en cuyo caso, esta, el voltaje y la propia impedancia se describen con números complejos o funciones del análisis armónico.

3. MATERIAL EMPLEADO Un generador de funciones Un osciloscopio de doble trazo Un multímetro Un medidor LRC 2 Resistores de 1K 1 Resistor de 3.3 1 Capacitor de 0.1 Protoboard

Resistor: Componente electrico diseñado para introducir una resistencia electrica determinada entredos puntos de un circuito. En el propio argot electrico y electronico, son conocidos simplemente como

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Informe de Laboratorio Analisis de Circuitos AC

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4. CALCULOS TEORICOS

Z = R 2 + X 12

4.1. PRACTICA NO 1

Z = 3200 Ω2 +1570 Ω2 Z = 12.704.900 Ω Z = 3.564Ω tan θ = X1 R 1.570 Ω tan θ =

3.200 Ω

= 0, 490

θ = tan −1 X1

R θ = tan 0, 490 −1

θ = 26,10ο Impedancia: Tabla 1. Verificación de la formula de impedancia para un circuito RL Valor del Inductor mH Norma l

Medi o

47

49

100

100

Voltaje en el Resisto r

Ven Vp-p

4,96 Ø 4,964

4,320 3,600

Voltaje en el Inductor

2,120 V 3,44Ø

Corriente Calculada

Reactanci a Inductiva (calculada )

Impedanci a del circuito (calculada) . ley de Ohm

Impedanci a del circuito (calculada)

1,35mA

1570Ω

3674Ω

3464Ω

1,125m A

3057Ω

4409Ω

4425Ω

Z=R

Cosθ Z = 3.200 Ω

Cos26,10ο

Z = 3.563Ω

Tabla 2. Determinación del ángulo de base y la impedancia

Reactancia (X ) 1

Valor del Inductor mH Normal

Medio

Reactancia Inductica (de la Tabla 1) Ω

47 100

49 100

1570 Ω 3057 Ω

tan𝜃 =Xt/R

Angulo de fase 𝜃grados

Impedancia

0,490 0,955

26,10° 43,68°

3563Ω 4424Ω

1.570 Ω Z=3.563 Ω

Se analiza con resistencia de 3200Ω

θ = 26,10ο

4.1.1. Para bobina de 49mH:

I R = VR

(mA) R I R = 4, 320VP−P

Resistencia (R) 3, 2KΩ

= 1, 35mAP−P

Grafica de Resultados 6.1.1

X1 = V1 (Ω) I1 X1 = 2,120VP−P

4.1.2. Para bobina de 100mH:

1, 35mAP−P

I R = VR

= 1, 570Ω

(mA) R I R = 3, 600VP−P

ZT Calculada por la ley de ohm:

Z T = VT ZT =

= 1,125mAP−P

X1 = V1 (Ω) I1

IT

4,960VP − P

3, 2KΩ

1,35mAP − P

X1 = 3, 440VP−P

= 3,674Ω

1,125mAP−P

ZT Calculada por la ley de ohm:

Z Calculada por la formula :

2

= 3, 057Ω

Informe de Laboratorio Analisis de Circuitos AC

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Z T = VT ZT =

4.2. PRACTICA NO 3

IT

4,960VP− P

1,125mAP− P

= 4,408Ω

Z Calculada por la formula :

Z = R 2 + X 21 Z = 3200 2 Ω + 3057 2 Ω Z = 19.585.244Ω Z = 4.425Ω tan θ = X 1

R 3 . 057 Ω tan θ =

Tabla 5. Determinacion de la impedancia en un circuito RC en serie

3.200Ω

= 0,955

Valor del capacitor 𝜇𝐹

θ = tan −1 X 1

R −1 θ = tan 0,955

Norm al

Med io

,033

,04 0 0,1 0

0,1

Ven Vp-p

Voltaj e en el resist or

10,1 6 10,1 6

4,64 0 8,16 Ø

Voltaje en el capacit or

Corrient e calculad a

8,80v

2,10m A 3,709 mA

5,760 v

Reactan cia capacitiv a (calcula da)

Reactan cia capacitiv a (calcula da)

Impedan cia del circuito (calculad a) . ley de Ohm

Impedan cia del circuito (calculad a)

3978Ω

4190Ω

4838Ω

4545Ω

1591Ω

1553Ω

2739Ω

2715Ω

Calculo con R=2200Ω

θ = 43,68ο

Tabla 6. Determinacion del angulo de fase y la impedancia en un circuito RC en serie Valor del capacitor 𝜇𝐹

Impedancia:

Z=R

Cosθ Z = 3.200 Ω

Normal

Medio

,033 ,01

,040 0,10

Reactancia capacitiva de la tabla 5

tan𝜃 =Xc/R

Angulo de fase 𝜃grados

Impedancia

4190Ω 1553Ω

1,904 0,705

62,3° 35,18°

4732Ω 2691Ω

4.2.1. Para C=0.040mF:

Cos43, 68ο

I R = VR

Z = 4.424Ω

R

= (mAP− P )

I R = 4,640VP− P

Reactancia (X )

2.200Ω

= 2,10 mAP − P

1

3,057

Xc Mediante Formula

Ω

Z=4,424

XC = 1

Ω

θ = 43, 68ο

2πF .C

XC = 1

2π (1KHZ )(0,040mF ) X C = 3978Ω

Resistencia (R) Grafica de Resultados 4.1.2

Xc Mediante la caída de Voltaje en Vc

XC = XC =

3

VC

IC 8,80VP−P

2,10 mAP − P

= 4.190Ω

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Z Mediante la ley Ohm

ZT =

Xc Mediante Formula

VT

Ii ZT = 10,16VP−P Z Mediante formula

XC = 1

2,10 mAP− P

2πF .C XC = 1 2π (1KHZ )(0,1mF ) X C = 1591Ω

= 4.838Ω

Z = R 2 + X 2C

Xc Mediante la caída de Voltaje en Vc

Z = 2.200 2 Ω + 3978 2 Ω Z = 4545Ω X tan θ = c R tan θ = 4.190Ω

XC = XC =

2.200Ω

= 1,904

VC

IC 5,760VP−P

3,709mAP− P

= 1553Ω

Z Mediante la ley Ohm

θ = tan −1 X c R

ZT =

VT

Ii ZT = 10,16VP−P

θ = tan −1 1,904 θ = 62,3ο

3,709mAP− P

= 2739Ω

Z Mediante formula

Impedancia:

Z=R

Cosθ Z = 2.200Ω

Z = R 2 + X 2C

Ω

Z = 2.2002 Ω + 15912 Ω Z = 2715Ω

Cos 62,3ο

Z = 4.732Ω

tan θ =

R tan θ = 1.553Ω

Reactancia (X ) C

4190

Z=4732 Ω

θ = 62,3

θ = 35,18ο Impedancia:

2200 mm

Z=R

Cosθ Z = 2.200Ω

4.2.2. Para C=0.1mF:

R

= (mAP − P )

I R = 8,160VP − P

= 0,705

θ = tan −1 0,705

ο

Resistencia (R)

I R = VR

2.200Ω

θ = tan −1 X c R

Ω

Ω

Xc

2.200Ω

Z = 2691Ω

= 3,709mAP − P

4

Ω Cos 35,18ο

Informe de Laboratorio Analisis de Circuitos AC

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Reactancia (X ) C

1553

Ω

Z=2691 Ω Ω

θ = 35,18ο

Resistencia (R)2200m 5. REFERENCIAS Hayt, Kemmerly y Durbin. Análisis de Circuitos en Ingeniería. Mc Graw Hill, séptima edición. México, 2007. Modulo. Análisis de Circuitos AC. UNAD 2013

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