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UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE ENERGIA PROGRAMA DE INGENIERÍA ELECTRICA

CIRCUITO RLC SERIE Y PARALELO N. Chica Vega. Laboratorio de Aplicaciones de Circuito, Grupo AD, Programa de Ingeniería eléctrica, Universidad de la costa CUC

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Sergio Díaz Pérez Septiembre 30 de 2019

RESUMEN En esta experiencia estudiaremos teóricamente un circuito con corriente alterna que contiene resistencia, inductancia y capacitancia (RLC), al cual determinaremos su impedancia (Z) y su ángulo de fase. Realizamos esta experiencia con un montaje básico experimental con el fin de analizar las características de conectar inductancias y condensadores en serie y en paralelo. Usualmente en este proceso de conectar dos condensadores en serie y en paralelo se utiliza un circuito RLC.,un multímetro, cables y un interruptor de doble posición. Para el desarrollo de esta experiencia usaremos herramientas teóricas vistas en clase para establecer una relación con los datos obtenidos durante la experiencia de laboratorio. Palabras clave: Condensadores, inductores, serie y paralelo, fuente de voltaje.

ABSTRACT

In this experience we will study a circuit with alternating current that contains resistance, inductance and capacitance (RLC), to which determine its impedance (Z) and its phase angle. We made this experience with an experimental basic assembly in order to analyze the characteristics of connecting inductances and capacitors in series and in parallel. Usually in this process of connecting two capacitors in series and in parallel, an RLC circuit is used. A multimeter, cables and a double position switch. For the development of this experience use the theoretical tools seen in class to establish a relationship with the data during the laboratory experience. Keywords: Capacitors, inductors, series and parallel, source. 1

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I.

900, mientras que el voltaje VC en el capacitor se atrasa respecto de la corriente en 900 .

INTRODUCCIÓN

En el siguiente laboratorio, estudiaremos y evaluaremos las condiciones de la conexiones en serie y paralelo de los capacitores e inductancias en un circuito eléctrico RLC, vamos a determinar la onda senoidal por medio de un fasor, construir diagramas de fasores para los voltajes y corrientes en circuitos RC, RL y RLC, también utilizar la suma de fasores para sumar senoides a la misma frecuencia. Las relaciones entre las cargas de los diferentes capacitores correspondientes, calculando de manera experimental utilizando en multímetro y las herramientas prestadas en el laboratorio, mediremos voltaje en cada condensador, inductor y resistencia utilizada, de ultimo con la teoría aprendida en clase calcularemos los mismos valores para hacer una comparación entre las cargas y diagramas fasoriales.

II.

En los circuitos RLC se acoplan resistencias, capacitores e inductores. Existe también un ángulo de desfasaje entre las tensiones y corrientes (y entre las potencias), que incluso puede llegar hacerse cero. En caso de que las reactancias capacitivas e inductivas sean de distinto valor para determinada frecuencia, tendremos desfasajes. Dependiendo de cuál de las reactancias sea mayor podremos afirmar si se trata de un circuito con características capacitivas o inductivas y por lo tanto si la tensión adelanta a la corriente (y con qué ángulo) o si la corriente adelanta a la tensión.

MARCO TEÓRICO

Un capacitor o condensador es un dispositivo formado por dos conductores o armaduras, generalmente en forma de placas o laminas, separados por un material dieléctrico, que sometidos a una diferencia de potencial adquieren una determinada carga eléctrica. A esta propiedad de almacenamiento de carga se le denomina capacidad y en el sistema internacional de unidades se mide en Faradios (F) , siendo un faradio la capacidad de un condensador en el que, sometidas sus armaduras a una diferencia de potencial de 1 voltio, estas adquieren una carga de 1 culombio.

En un circuito RLC en serie la corriente (corriente alterna) que pasa por la resistencia, el condensador y la bobina es la misma. La tensión VAC es igual a la suma fasorial de la tensión en la resistencia (VR) y la tensión en el condensador (VC) y la tensión en la bobina (VL).Vac = Vr+Vc+VL (suma fasorial)

Circuito Serie R-L-C: En el circuito serie R-I-C, la corriente I en cada elemento es la misma para cualquier instante y el voltaje VR en la resistencia está en fase con dicha corriente. Por otra parte, el voltaje VL en el inductor se adelanta a la corriente en

Diagramas de fasores: Una manera práctica de representar y visualizar el comportamiento relativo de la corriente y el voltaje alterno en un circuito es mediante un diagrama de fasores. Un fasor es un 2

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vector que gira con una frecuencia angular constante w, en el sentido contrario a las agujas del reloj, y tiene las siguientes propiedades: 1.Su módulo es proporcional al valor máximo de la cantidad representada. 2.Su proyección sobre el eje vertical da el valor instantáneo de dicha cantidad.

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Condensadores

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Inductancias

Diagrama fasorial circuitos RL Y RC.

En muchas ocasiones es necesario agrupar el valor de varias bobinas o inductores que están conectadas en serie o paralelo. Se presenta de seguidamente el método a seguir para su simplificación. El cálculo del inductor o bobina equivalente (LT) de inductores en serie es similar al método de cálculo del equivalente de resistencias en serie, sólo es necesario sumarlas. En el diagrama que sigue, hay 3 inductores o bobinas en serie. La fórmula a utilizar es: (sumatoria de los valores de los inductores): LT = L1 + L2 + L3. Esto queda muy bien para este caso particular. Pero si se quisiera poner más de 2 o 3 inductores, se usaría la siguiente fórmula: LT = L1 + L2 + L3 +……+ LN, donde N es el número de bobinas colocadas en serie.

Circuito RL.

Circuito RC.

III.

METODOLOGÍA Diagrama fasorial circuitos RLC serie y paralelo.

1. Armamos un circuito con una resistencia en serie con un condensador, medimos la corriente y los voltajes y en la hoja milimetrada hicimos el correspondiente diagrama fasorial. 2. Realizamos el mismo procedimiento anterior pero con inductores. 3. Procedimos hacer las mediciones pedidas dando uso a los siguientes equipos y materiales. -

Fuente de CA

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Voltímetro digital

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Resistencia Circuito RLC en serie. 3

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

¿Cuál es importancia de establecer el ángulo de fase para la corriente y el voltaje?

Para saber cuánto está atrasada o adelantada la corriente respecto al voltaje y verificar que tipo de circuito es: si es resistivo, capacitivo, o inductivo. Cuando el circuito es resistivo la corriente esta en fase con el voltaje, cuando es capacitivo la corriente esta 90° en adelanto respecto al voltaje y cuando el circuito es inductivo se atrasa 90° con respecto al voltaje.

Circuito RLC en paralelo. Datos medidos en la práctica. Resistencia Corriente 85,6Ω 0,082A R1 20 µF 0,076A C1 2,45Ω 0,082A L1 Tabla1. Circuito RLC en serie.

Voltaje 6,93V 9,52v 128.9V

Resistencia Corriente 85,6Ω 1,65A R1 20 µF 0,90A C1 2,45Ω 0,86A L1 Tabla2. Circuito RLC en paralelo.

Voltaje 120V 120V 120V

IV. 

V.

CONCLUSIONES.

Observamos que al realizar las configuraciones RLC las impedancias llegan a cancelarse, ya que el condensador posee una corriente en sentido contrario al sentido de la bobina, en circuitos RC pudimos notar que a medida que la frecuencia aumenta el condensador tiene a comportarse como en corto circuito , es decir, se hace cero. Se logró observar la importancia del ángulo de fase ya que gracias a ellos se puede verificar si el circuito es inductivo o capacitivo dependiendo si la corriente está atrasada o adelantada respecto al voltaje.

CUESTIONARIO.

¿Cómo se diferencian los comportamientos

de los elementos almacenadores de energía en circuitos alimentados con CD y CA? En los capacitores con corriente continua el paso de la corriente no se da y el voltaje que aparece en los terminales de un capacitor en corriente alterna está desfasado 90° hacia atrás con respecto a la corriente. En cambio con corriente alterna el paso de la corriente si ocurre. En las bobinas o inductores en corriente continua se comporta como un conductor ideal (como un corto circuito) y en corriente alterna una bobina ideal brinda una resistencia que se opone al paso de la corriente. 4

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VI.

BIBLIOGRAFIA

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