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• Francisco Javier Ulloa Mendoza

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Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica

LABORATORIO 4: CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

Nombres

:

Asignatura : IIE372-1 Fundamentos de electricidad y electrónica Docente : Fecha :

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica

Índice.

LABORATORIO 4: CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA ......................................... 1 Índice. ............................................................................................................................... 1 Introducción. ..................................................................................................................... 3 Objetivos. ......................................................................................................................... 3 Marco Teórico. ................................................................................................................. 4 Circuito RL serie............................................................................................................ 4 Circuito RC serie ........................................................................................................... 4 Circuito RLC serie ......................................................................................................... 5 Circuito RL paralelo....................................................................................................... 5 Circuito RC paralelo ...................................................................................................... 6 Circuito RLC paralelo .................................................................................................... 6 Desarrollo experimental. .................................................................................................. 7 Materiales ..................................................................................................................... 7 Circuitos RL, RC Y RLC serie. ...................................................................................... 8 Tabla N° 1 (RL serie, Valores calculados) ................................................................ 8 Tabla N° 1 (RL serie, mediciones en laboratorio) ...................................................... 9 Tabla N° 2 (RC serie, Valores calculados) .............................................................. 10 Tabla N° 2 (RC serie, mediciones en laboratorio) ................................................... 11 Tabla N° 3 (RLC serie, Valores calculados) ............................................................ 12 Tabla N° 3 (RLC serie, mediciones en laboratorio) ................................................. 13 Circuitos RL, RC y RLC paralelos ............................................................................... 14 Tabla N° 4 (RL paralelo, Valores calculados).......................................................... 14 Tabla N° 4 (RL paralelo, mediciones en laboratorio) ............................................... 15 Tabla N° 5 (RC paralelo, Valores calculados) ......................................................... 16 Tabla N° 5 (RC paralelo, mediciones en laboratorio) .............................................. 17 Tabla N°6 (RLC paralelo, valores calculados)......................................................... 19 1

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Tabla N°6 (RLC paralelo, mediciones en laboratorio) ............................................. 20 Tabla N° 7 (RLC mixto, Valores calculados) ........................................................... 21 Análisis resultados. ........................................................................................................ 25

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Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica

Introducción. En el contenido de la asignatura dedicado a estudiar los circuitos donde se conectaba una tensión alterna se ha visto cómo se puede generar una tensión alterna sinodal. La aparición de esta única onda alterna, hace que se denomine al circuito un circuito monofásico. En este informe de laboratorio se estudiarán los sistemas monofasicos puesto que son la base de sistemas trifásicos, los que con más frecuencia se utilizan en la generación, transporte y distribución de la energía eléctrica. Como dato las instalaciones domésticas o de pequeña potencia son monofásicas, pero esto no supone más que una derivación del sistema trifásico ya que las líneas de trasmisión son trifásicas. Observaremos como funciona un circuito de corriente alterna con los 3 componentes electrónicos básicos como son las resistencias, bobinas y condensadores, además esperamos observar cómo afecta la valor de estos en las características del circuito como son intensidad y potencia.

Objetivos. Comprobar experimentalmente el funcionamiento de los circuitos RL, RC y RLC serie y paralelo Comprobar experimentalmente la existencia de potencias activa, reactiva y aparente Comprobar experimentalmente el desfase angular entre voltaje y corriente en circuitos de corriente alterna.

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Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica

Marco Teórico. Circuito RL serie Aplicamos una corriente de la forma i = I cos (ωt + β) a una Resistencia en serie con una Inductancia (Bobina)

Circuito RC serie Aplicamos una corriente de la forma i = I cos (ωt + β) a una Resistencia en serie con una Capacitancia (Condensador).

4

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Circuito RLC serie Aplicamos una corriente de la forma i = I cos (ωt + β) a una Resistencia en serie con una Inductancia y una Capacitancia.

Circuito RL paralelo Aplicamos un voltaje de la forma v = V cos (ωt + β) a una Resistencia e Inductancia en paralelo.

5

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Circuito RC paralelo Aplicamos un voltaje de la forma v = V cos (ωt + β) a una Resistencia y una Capacitancia en paralelo.

Circuito RLC paralelo Aplicamos un voltaje de la forma v = V cos (ωt + β) a una Resistencia, Inductancia y Capacitancia en paralelo.

6

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica

Desarrollo experimental. Materiales 1 Multitester de tenaza Metrel MD9272 1 Rack mod RL-1 / EV, equipo RLC existente en el laboratorio con su respectiva fuente de poder (no se solicita al pañol) L

C

R1

R 2200 Ω

R2

1100 Ω

R3

550 Ω

C1

1,4 μF

2200 Ω

C2

2,9 μF

1100 Ω

C3

5,8 μF

550 Ω

L1

7,0 H

2200 Ω

L2

3,5 H

1100 Ω

L3

1,75 H

550 Ω

I 0,1 A 0,2 A 0,4 A 0,1 A 0,2 A 0,4 A 0,1 A 0,2 A 0,4 A

La imagen muestra el Rack con las distintas resistencias, bobinas y capacitores que se usaron en el laboratorio, la tabla adjunta muestra los valores numéricos de cada uno de estos elementos.

7

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Circuitos RL, RC Y RLC serie. 1) Arme un circuito RL serie, usando una resistencia de 2200 Ω y una inductancia de 1,75 H (550 Ω). Ajuste el nivel de la fuente a 100V, verificando el voltaje de la fuente con el multitester.  Registre las mediciones en la Tabla N° 1.  Varíe el valor de la Resistencia, manteniendo el valor de L según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente.  Varíe el valor de la inductancia, manteniendo el valor de R según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente.  Con los datos medidos, dibuje los diagramas fasoriales correspondientes a cada caso, usando la misma escala para todos los diagramas.

Tabla N° 1 (RL serie, Valores calculados) Circuito Aumenta R Disminuye R Aumenta L Disminuye L Variable Base R = 2200 Ω R = 3300 Ω R = 1100 Ω R = 2200 Ω R = 2200 Ω L = 1,75 H; L = 1,75 H; L = 1,75 H; L = 7 H; L = 1,167 H; 550 Ω 550 Ω 550 Ω 2200 Ω 366,7 Ω VT 100 V 100 V 100 V 100 V 100 V Z 2267,7 3345,5 1229,8 3111,2 2230,3 (módulo)

8

Φ

14.0

9.46

26.56

45

9.46

IT

44,09

29,89

81,31

32,14

44,83

VR

97,0

98,6

89,4

70,7

98,6

VL

24,2

16,4

44,7

70,7

16,4

P

4,3

2,9

7,3

2,3

4,4

Q

1,1

0,5

3,6

2,3

0,7

S

4,410

2,989

8,131

3,214

4,484

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Tabla N° 1 (RL serie, mediciones en laboratorio) Circuito Aumenta R Disminuye Base R Variable R = 2200 Ω R = 3300 Ω R = 1100 Ω

Aumenta L

Disminuye L

R = 2200 Ω

R = 2200 Ω

L = 1,75 H; 550 Ω

L = 1,75 H; 550 Ω

L = 1,75 H; 550 Ω

L = 7 H; 2200 Ω

L = 1,167 H; L2//L3

VT (V)

100

100

100

100

100

VR (V)

93.7

97

83.4

63.2

97.1

VL (V)

25.6

17.4

46.4

68.1

16.9

IT (mA)

41.9

28.9

74.7

27.9

43.3

Φ

14.0

9.2

26.4

41.0

8.8

P

4.10

2.88

6.72

2.12

4.32

Q

1.05

0.46

3.36

1.85

0.67

S

4.22

2.92

7.50

2.81

4.37

9

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica 2) Arme un circuito RC serie, usando una resistencia de 2200 Ω y una capacitancia de 2,9 μF (1100 Ω). Ajuste el nivel de la fuente a 100V, verificando el voltaje de la fuente con el multitester.  Registre las mediciones en la Tabla N° 2.  Varíe el valor de la Resistencia, manteniendo el valor de C según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente.  Varíe el valor de la capacitancia, manteniendo el valor de R según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente.  Con los datos medidos, dibuje los diagramas fasoriales correspondientes a cada caso, usando la misma escala para todos los diagramas. Tabla N° 2 (RC serie, Valores calculados) Disminuye R

Aumenta C

Disminuye C

R = 2200 Ω R = 3300 Ω

R = 550 Ω

R = 2200 Ω

R = 2200 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 5,8 μF; 550 Ω

C = 1,4 μF; 2200 Ω

VT

100

100

100

100

100

Z (módulo)

2459,7

3478,5

1229,8

2267,7

3111,3

Φ

-26.6

-18.4

63.4

-14.0

-45.0

IT

40,7

28,7

81,3

44,1

32,1

VR

89,4

94,9

44,7

97,0

70,7

VC

44,7

31,6

89,4

24,3

70,7

P

3,6

2,7

3,6

4,3

2,3

Q

1,8

0,9

7,3

1,1

2,3

S

4,066

2,875

8,131

4,410

3,214

Variable

10

Circuito Base

Aumenta R

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Tabla N° 2 (RC serie, mediciones en laboratorio) Circuito Base Aumenta R Disminuye R

Aumenta C

Disminuye C

R = 2200 Ω

R = 3300 Ω

R = 550 Ω

R = 2200 Ω

R = 2200 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 5,8 μF; 550 Ω

C = 1,4 μF; 2200 Ω

VT (V)

101.0

100.0

100.9

100.9

100.9

VR (V)

69.7

89.0

44.8

97.1

69.1

VL (V)

67.6

42.6

87.2

23.2

65.0

IT (mA)

63.6

40.1

81.5

43.5

31.3

Φ

-42.7

-25.6

-59.8

-13.4

-40.3

P

4.75

3.65

4.12

4.28

2.41

Q

4.37

2.74

7.13

1.02

2.04

S

6.44

4.04

8.24

4.40

3.16

Variable

11

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica 3) Arme un circuito RLC serie, usando una resistencia de 2200 Ω, una inductancia de 1,75 H (550 Ω) y una capacitancia de 2,9 μF (1100 Ω). Ajuste el nivel de la fuente a 100V, verificando el voltaje de la fuente con el multitester.  Registre las mediciones en la Tabla N° 3.  Varíe el valor de la Resistencia, manteniendo los valores de L y C según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente.  Varíe el valor de la inductancia, manteniendo los valores de R y C según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente.  Varíe el valor de la capacitancia, manteniendo los valores de R y L según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente.  Con los datos medidos, dibuje los diagramas fasoriales correspondientes a cada caso, usando la misma escala para todos los diagramas.

Tabla N° 3 (RLC serie, Valores calculados) Base Aumenta R Disminuye Aumenta L R

R = 2200 Ω

R = 2200 Ω

R = 2200 Ω

L = 1,167 H; L = 1,75 H; 366,7 Ω 550 Ω

L = 1,75 H; 550 Ω

R= 3300 Ω

L = 1,75 H; 550 Ω

L = 1,75 H; L = 1,75 H; L = 7 H; 550 Ω 550 Ω 2200 Ω

C= 2,9 μF 1100 Ω

C = 2,9 μF; C = 2,9 μF; C = 2,9 μF; C = 2,9 μF; 1100 Ω 1100 Ω 1100 Ω 1100 Ω

C = 8,7 μF; C2//C3

C = 1,4 μF; 2200 Ω

100 V

100 V

100 V

100 V

100 V

100 V

100 V

Z 2267,7 mód.

3345,5

777,8

2459,7

2319,0

2207,7

2750,0

φ

-14.0

-9.4

-26.5

26.5

-18.4

4.78

-38.0

IT

44,1

29,9

128,6

40,7

43,1

45,3

36,4

VR

97,0

98,6

70,7

89,4

94,9

99,7

80,0

VT

12

R= 2200 Ω

Disminuye C

R=2200 Ω

Vari able

R= 1100 Ω

Disminuye L Aumenta C

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica VL

24,3

16,4

70,7

89,4

15,8

24,9

20,0

VC

48,5

32,9

141,4

44,7

47,4

16,6

80,0

P

4.278

2.948

9.090

3.636

4.090

4.51

2.909

Q

1.066

0.488

5.736

1.813

1.36

0.377

2.238

S

4.409

2.989

12.856

4.065

4.312

4.529

3.636

Tabla N° 3 (RLC serie, mediciones en laboratorio) Base Aumenta R Disminuye Aumenta L

R= 2200 Ω

R= 2200 Ω

R= 2200 Ω

L = 1,167 H; L = 1,75 H; 366,7 Ω 550 Ω

L = 1,75 H; 550 Ω

R= 3300 Ω

L = 1,75 H; 550 Ω

L = 1,75 H; L = 1,75 H; L = 7 H; 550 Ω 550 Ω 2200 Ω

C = 2,9μF 1100 Ω

C = 2,9 μF; C = 2,9 μF; C = 2,9 μF; C = 2,9 μF; 1100 Ω 1100 Ω 1100 Ω 1100 Ω

C = 8,7 μF; 365,9Ω

C = 1,4 μF; 2200 Ω

VT

101.0

101.1

101.0

101.5

101.1

100.1

101.1

VR

93.3

96.0

83.5

73.4

92.3

95.9

76.7

VL

25.6

17.1

46.6

80.8

15.9

26.1

20.6

VC

44.4

30.6

80.2

35.0

43.8

15.2

70.9

IT

41.3

28.7

75.0

33.13

41.8

42.9

34.2

φ

-11.1

-8.0

-19.8

25.7

-16.3

5.8

-30.0

P

4.11

2.86

7.13

3.03

3.99

4.33

2.99

Q

0.81

0.40

2.57

1.45

1.16

0.44

1.72

S

4.20

2.90

7.60

3.35

4.15

4.35

3.44

13

R= 2200 Ω

Disminuye C

R=2200 Ω

Vari able

R= 1100 Ω

Disminuye L Aumenta C

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Circuitos RL, RC y RLC paralelos 1. Arme un circuito RL paralelo, usando una resistencia de 2200 Ω y una inductancia de 1,75 H (550 Ω). Ajuste el nivel de la fuente a 100V, verificando el voltaje de la fuente con el multitester.  





Registre las mediciones en la Tabla N° 4. 1. b. Varíe el valor de la Resistencia, manteniendo el valor de L según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente. Varíe el valor de la inductancia, manteniendo el valor de R según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente. Con los datos medidos, dibuje los diagramas fasoriales correspondientes a cada caso, usando la misma escala para todos los diagramas.

Tabla N° 4 (RL paralelo, Valores calculados) Base Aumenta R Disminuye

Aumenta L

Disminuye L

R= 2200 Ω

R = 2200 Ω

Variable L = 1,75 H; 550 L = 1,75 H; 550 L = 1,75 H; 550 Ω Ω Ω

L = 7 H; 2200 Ω

L = 1,167 H; 366.7 Ω

VT

100

100

100

100

100

Z mód.

533,5784

542,5167

491,935

1555,635

361,7097631

φ

75,9638

80,5377

63,4349

45

80,53683314

IT

187,4139

184,3261

203,2789

64,28243

276,4647521

IR

45,45455

30,30303

90,90909

45,45455

45,45454545

IL

181,8182

181,8182

181,8182

45,45455

272,7024816

P

2,272727

1,515152

4,545455

2,272727

2,272727273

Q

9,09091

9,09091

9,09091

2,27273

13,63512408

S

9,370695

9,216307

10,16395

3,214122

13,82323761

R=2200 Ω

14

R= 3300 Ω

R= 1100 Ω

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica

Tabla N° 4 (RL paralelo, mediciones en laboratorio) Base Aumenta R Disminuye R

Aumenta L

Disminuye L

R= 1100 Ω

R= 2200 Ω

R= 2200 Ω

L = 1,75 H; 550 L = 1,75 H; 550 Ω Ω

L = 1,75 H; 550 Ω

L = 7 H; 2200 Ω

L = 1,167 H; 366,7 Ω

VT

100.9

100,9

100.9

100.9

100.9

IT

176.3

171.5

197.5

65.3

260.2

IR

44.1

29.57

90.4

44.3

44.2

IL

164.7

164.9

164.5

41.5

250.2

Φ

67.7

72.2

52.2

38.2

71.8

P

6.58

5.15

11.19

5.1

7.9

Q

16.8

16.11

16.04

4.03

24.3

S

17.39

16.90

19.54

6.51

25.58

R=2200 Ω

Variable

R= 3300 Ω

2. Arme un circuito RC paralelo, usando una resistencia de 2200 Ω y una capacitancia de 2,9 μF (1100 Ω). Ajuste el nivel de la fuente a 100V, verificando el voltaje de la fuente con el multitester.  





15

Registre las mediciones en la Tabla N° 5. Varíe el valor de la Resistencia, manteniendo el valor de C según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente. Varíe el valor de la capacitancia, manteniendo el valor de R según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente. Con los datos medidos, dibuje los diagramas fasoriales correspondientes a cada caso, usando la misma escala para todos los diagramas.

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Tabla N° 5 (RC paralelo, Valores calculados) Disminuye R

Aumenta C

Disminuye C

R = 2200 Ω R = 3300 Ω

R = 550 Ω

R = 2200 Ω

R = 2200 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 5,8 μF; 550 Ω

C = 1,4 μF; 2200 Ω

VT

100

100

100

100

100

Z (mod)

983,8699

1043,552

491,935

533,5784

1555,634919

Φ

-63,43495

-71,56505

-26,56505

-75,96376

-45

IT

101,6395

95,8266

203,2789

187,4139

64,28243465

IR

45,45455

30,30303

181,8182

45,45455

45,45454545

Ic

90,90909

90,90909

90,90909

181,8182

45,45454545

P

0,090909

0,090909

0,090909

0,181818

0,045454545

Q

5,081973

4,79133

10,16395

9,370695

3,214121733

S

2,272727

1,515152

9,090909

2,272727

2,272727273

Variable

16

Circuito Base

Aumenta R

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Tabla N° 5 (RC paralelo, mediciones en laboratorio) Disminuye R

Aumenta C

Disminuye C

R = 2200 Ω R = 3300 Ω

R = 550 Ω

R = 2200 Ω

R = 2200 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 5,8 μF; 550 Ω

C = 1,4 μF; 2200 Ω

VT

100.9

99.9

99.9

99.9

99.9

IT

106.8

100.2

207.6

197.10

68.5

IR

44.6

29.8

179.5

44.4

44.6

IC

94.2

94.2

93.7

190.10

46.9

Φ

-62

-69.6

-27.1

-75

-43.1

P

4.97

3.51

18.37

5.06

4.95

Q

9.42

9.4

9.4

19.01

4.67

S

10.64

10.02

20.62

19.62

6.8

Variable

17

Circuito Base

Aumenta R

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica 3. Arme un circuito RLC paralelo, usando una resistencia de 2200 Ω, una inductancia de 1,75 H (550 Ω) y una capacitancia de 2, 9 μF (1100 Ω). Ajuste el nivel de la fuente a 100V, verificando el voltaje de la fuente con el multitester.  







18

Registre las mediciones en la Tabla N° 6. Varíe el valor de la Resistencia, manteniendo los valores de L y C según los datos entregados en la tabla y C y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente. Varíe el valor de la inductancia, manteniendo los valores de R y C según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente. Varíe el valor de la capacitancia, manteniendo los valores de R y L según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente. Con los datos medidos, dibuje los diagramas fasoriales correspondientes a cada caso, usando la misma escala para todos los diagramas.

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Tabla N°6 (RLC paralelo, valores calculados) Base

Aumenta R

R = 2200 R=2750 Ω Ω

Disminuye Aumenta R L

Disminuye L Aumenta C

Disminuye C

R=1100 Ω

R=2200 Ω

R=2200 Ω

R=2200 Ω

R=2000 Ω

L=1.75 Variable H;550 Ω

L=1.75 H;550 Ω

L=1.75 H;550 Ω

L=3.5 H;1100 Ω

L=1.167 H;366.7Ω

L=1.75 H;550 Ω

L=1.75 H;1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 8.7 μF; 365.9 Ω

C = 1.4 μF; 2200 Ω

VT

100

100

100

100

100

100

100

Z

983,8699 1021,324 777,8175

2200

533,646858

978,944

695,7011

Φ

63,4349

0

75,9619181

+63,57829 71,5651

IT

101,6395 97,91209 128,5649

45,45455 187,3898412 102,1509

143,7399

IR

45,45455 36,36364 90,90909

45,45455 45,45454545 45,45455

45,45455

IL

181,8182 181,8182 181,8182

90,90909 272,7024816 181,8182

181,8182

IC

90,90909 90,90909 90,90909

90,90909 90,90909091 273,2987

45,45455

P

2,272727 1,818182 4,545455

2,272727 2,272727273 2,272727

2,272727

Q

-5,05291

5,440579

1,460881 1,036792061 -5,01275

-2,95743

S

5,081973 4,895604 6,428243

2,272727 9,369492062 5,107544

7,186995

19

68,1986

-4,18201

45

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Tabla N°6 (RLC paralelo, mediciones en laboratorio) Circuito Aumenta Disminuye Aumenta Disminuye Base R R L L

Aumenta C

Disminuye C

R= 2200 Ω

R=2750 Ω

R=1100 Ω

R=2200 Ω

R=2200 Ω

R=2200 Ω

R=2000 Ω

L=1.75 H;550 Ω

L=1.75 H;550 Ω

L=1.75 H;550 Ω

L=3.5 H;1100 Ω

L=1.167 H;366.7Ω

L=1.75 H;550 Ω

L=1.75 H;1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 2,9 μF; 1100 Ω

C = 8.7 μF; 365.9 Ω

C = 1.4 μF; 2200 Ω

VT

100

100

100

100

100

100

100

IT

101.7

95.7

138.7

65.1

178

104.4

138.8

IR

44.5

35.57

91.2

44.4

44.3

44.5

44.5

IL

165.6

165.9

165.8

84

250.6

251.6

165.9

IC

94

94.1

94.2

93.8

93.7

284.2

46.7

Φ

44.1

48.1

30.5

-9.8

60.8

20

58.3

P

7.2

6.35

11.9

6.33

8.57

9.24

7.22

Q

7.12

7.16

7.06

1.49

15.42

4.87

11.76

S

10.12

9.58

13.82

6.51

17.63

10.45

13.8

Variable

20

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica 7) Arme un circuito RLC mixto, usando R1=2200 Ω, R2=550 Ω, L= 1,75 H (550 Ω) y C=2,9 uF (1100 Ω) con un afuente a 100 [V] La conexión de los elementos consiste en conectar en serie L-R1 y C-R2, luego conectar en paralelo las dos ramas y aplicar el voltaje indicado.  









Registre las mediciones en la Tabla N° 7. Varíe el valor de R1, manteniendo los valores de L y C según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente. Varíe el valor de R2, manteniendo los valores de L y C según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente. Varíe el valor de L, manteniendo los valores de R y C según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente. Varíe el valor de C, manteniendo los valores de R y L según los datos entregados en la tabla y verifique el comportamiento del circuito, midiendo nuevamente. Con los datos medidos, dibuje los diagramas fasoriales correspondientes a cada caso, usando la misma escala para todos los diagramas.

Tabla N° 7 (RLC mixto, Valores calculados)

Variabl e [Ω]

VT[V]

Base

Aumenta R1

Disminuy e R1

Aumenta R2

Disminuy e R2

Aumenta L

Disminuy eL

Aumenta C

Disminuy eC

R1=22 00 R2=55 0

R1=3300 R2=550

R1=1100 R2=550

R1=2200 R2=1100

R1=2200 R2=314

R1=2200 R2=550

R1=2200 R2=550

R1=2200 R2=550

R1=2200 R2=550

L =550

L = 550

L = 550

L = 550

L = 550

L = 2200

L= 366,7

L = 550

L = 550

C= 1100

C = 1100

C = 1100

C = 1100

C = 1100

C = 1100

C = 1100

C = 550

C = 2200

100 V

100

100

100

100

100

100

100

100

21

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Φ1 [°]

14,03

9,45

26,53

14,03

14,03

45

9,46

14,03

14,03

Φ2 [°]

-63,46

-63,46

-63,46

-45

-74,05

-63,46

-63,46

-45

-75,9

Φ [°]

-38.0

-45.8

-18.4

-21.50

-47.19

-40.23

-39.04

-30.96

-30.96

IT[mA]

100.55

94.52

114.99

94.83

99.20

77.4

103.75

155.90

62.36

I1[mA]

44,097

29,89

81,31

44,097

44,097

32,14

44,83

44,097

44,097

I2[mA]

81,31

81,3

81,31

64,28

87,4

81,31

81,31

128,56

44,09

VR1[V

97,013

95,337

89,441

97,013

97,013

70,7

98,62

97,013

97,013

VL[V]

24,253

16,4285

44,72

24,253

24,253

70,7

16,44

24,253

24,253

VR2[V

44,72

44,72

44,72

70,708

27,47

44,72

44,72

70,7

24,25

VC[V]

89,44

89,44

89,44

70,708

96,14

89,44

89,44

70,7

96,99

P1[W]

4,277

2,948

7,27

4,277

4,277

2,27

4,42

4,277

4,277

Q1var

1,069

0,491

6,36

1,069

1,069

2,27

0,737

1,069

1,069

S1var

4,408

2,988

8,125

4,408

4,408

3,21

4,48

4,408

4,408

P2[W]

3,63

3,63

6,36

4,545

2,4

3,63

3,63

9,09

1,07

Q2var

-7,27

-7,27

-7,27

-4,545

-8,4

-7,27

-7,27

9,09

4,27

S2va

8,125

8,125

8,125

6,4276

8,736

8,125

8,125

12,85

4,4

P[W]

7.907

6.578

13.63

8.822

6.677

5.900

8.050

13.367

5.347

Q[var]

-6.201

-6.779

-0.919

-3.476

-7.331

-5.000

-6.533

10.159

5.339

S [Va]

10.048

9.445

13.660

8.924

9.916

7.734

10.367

16.789

7.556

Z1

2267,7

3345,52

1229,83

2267,7

2267,7

3111,27

2230,35

2267,7

2267,7

Z2

1229,8

1229,83

1229,83

1555,6

1144

1229,83

1229,83

777,81

2267,7

Zmod

994.0

1057.1

869.62

1054.46

1008.03

1291.88

963.76

641.40

1603.51

22

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Tabla N° 7 (RLC mixto, mediciones en laboratorio) Base

Aum. R1

Dism. R1

Aum.R2

Dism. R2

Aum. L

Dism, L

Aum. C

Dism. C

R1=2200 R2=550

R1=3300 R2=550

R1=1100 R2=550

R1=2200 R2=1100

R1=2200 R2=314

R1=2200 R2=550

R1=2200 R2=550

R1=2200 R2=550

R1=2200 R2=550

L =550

L = 550

L = 550

L = 550

L = 550

L = 2200

L = 366,7

L = 550

L = 550

C= 1100

C = 1100

C = 1100

C = 1100

C = 1100

C = 1100

C = 1100

C = 550

C = 2200

VT[V]

100

100

100

100

100

100

100

100

100

Φ1 [°]

13,8

9,3

26,9

14

13,9

40

14

14

13

Φ2 [°]

-59,8

-59,8

60

-42,6

-70

-50,9

-42,7

-42,7

-69,2

Φ [°]

-36,5

-43,4

-18,6,

-20,5

-46,4

-39,7

-29,6

-29,6

-29

IT[mA]

100,5

94,7

113,4

93

101,5

80,7

105,6

154,5

64,4

I1[mA]

41,4

28,66

75,0

41,6

41,7

28,36

43,4

41,7

41,7

I2[mA]

80,6

80,5

80,9

63

88,4

81

80,9

127,8

44,1

VR1[V]

93

96,1

81,5

93,1

93,4

64,1

97,2

93,7

93,6

VL[V]

25,2

17,25

46,2

25,4

25,56

67,5

14,11

25,6

25,5

VR2[V]

45,3

45,4

45,4

70,1

28,38

45,2

45,5

71,8

24,73

VC[V]

86,5

86,5

85,9

66,7

94,5

86,9

86,6

68,2

94,5

P1[W]

4

2,859

6,9

4,05

4,07

2,15

4,32

4,07

4,07

Q1[Var]

0,99

0,47

3,4

1

1,01

1,86

0,57

1,01

1,01

S1[Va]

4,12

2,9

7,51

4,18

4,20

2,81

4,36

4,20

4,2

P2[W]

4,06

4,07

4,05

4,67

3

4,07

4,08

9,4

1,56

Q2[Var]

-6,99

-7,03

-7

-4,29

-8,04

-0,5

-7,03

-8,7

-4,16

S2[Va]

8,07

8,15

8,10

6,36

8,94

8,14

8,14

12,8

4,45

P[W]

8,11

6,92

10,8

8,7

7,04

6,25

8,41

13,5

5,56

Variabl e

23

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica Q[Var

-6,99

-6,58

-3,61

-3,27

-7,37

-5,20

-6,47

-7,68

-3,14

S[Va]

10,8

11,36

11,36

9,31

10,2

8,14

10,63

15,5

6,48

24

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica

Análisis resultados. a. ¿Se verificó la existencia de un ángulo de desfase en cada caso estudiado? Fundamente su respuesta Logramos verificar que en todos los circuitos existía un ángulo de desfase, esto era esperable ya que en todos los casos conectamos resistencias junto a otros componentes, ya sea bobinas o capacitores, la única forma que no hubiera ángulo de desfase seria que el circuito fuera resistivo puro o que las capacitancias e inductancias tuvieran igual valor de forma que se anularan, esto no ocurría en ninguna de las configuraciones. b. ¿Se verificó la existencia de potencias activa, reactiva y aparente en cada caso? Mismo caso que la pregunta anterior, como todos los circuitos tenían al menos una resistencia conectada con una bobina o capacitor, en todas las disposiciones de los circuitos se observaron los 3 tipos de potencia. c. ¿Cómo cambian los valores de P, Q, S y φ en cada caso al variar los parámetros de los circuitos? Haga el análisis para los circuitos serie, paralelo y mixto por separado. Serie

P Q S Paralelo P Q S Mixto P Q S

+R -R Disminuye Aumenta Disminuye Aumenta Aumenta Disminuye

+C

-C

Disminuye Aumenta Disminuye Aumenta

Aumenta Aumenta Disminuye Aumenta Disminuye Aumenta Disminuye Disminuye Aumenta Disminuye

+L

Disminuye Aumenta Disminuye Aumenta

Disminuye Aumenta Disminuye Aumenta Aumenta Aumenta

-L

Disminuye Disminuye

Disminuye Aumenta Disminuye Aumenta

d. Si se dan casos de mal factor de potencia, explique cómo se pueden corregir. Al igual que lo que vimos en clases el factor de potencia se puede corregir agregando más inductancia si el circuito es muy capacitivo o agregando capacitancia en circuitos inductivos, esto se agrega hasta lograr el factor de potencia deseado o el regulado por ley. En aplicaciones reales de la industria para determinadas ocasiones pueden instalarse motores síncronos con los que se puede inyectar potencia capacitiva o reactiva con tan solo variar la corriente de excitación del motor. 25

Universidad De La Frontera Facultad de Ingeniería, Ciencias Departamento de Ingeniería Mecánica

Conclusiones. Respecto al laboratorio la conclusión más relevante fue que logramos entender como se relacionan y actúan en un circuito los distintos componentes que lo, y para este caso en uno de corriente alterna. Logramos observar como variaban la corriente, potencia y otros parámetros del circuito al variar los valores de los componentes, los resultados obtenidos en su mayoría concuerdan o se acercan con buena precisión a lo que esperábamos a partir de los cálculos teóricos. En el circuito RL se varió la Resistencia y la inductancia, hubo mayor alteración en la potencia aparente cuando se cambió L, o sea al aumentar L la potencia aparente disminuyo considerablemente y al disminuir L la potencia aparente aumentaba bastante, otro análisis es que al variar R hubo cambios en P y Q pero el mayor cambio fue en P mientras que en el vario de L el mayor cambio lo tuvo Q. En la corriente los cambios interactuaron de la siguiente forma: R aumentó y la corriente disminuyo y cuando R disminuyó la corriente total aumentó. Con L sucedió esto: L aumento y la corriente total disminuyo mucho y cuando L disminuyo la corriente aumento bastante. En el circuito RC ocurrió algo similar que en el circuito RL ya que S aumento y disminuyo si C y R crecían y disminuían respectivamente, también ocurrió que al modificar R el mayor cambio lo tuvo P, mientras que al modificar C el mayor cambio lo tuvo Q. La corriente tuvo cambios al modificar R y C, en los cambios de R aumento si R disminuía y crecía si R disminuía. En los cambios de C ocurrió que la corriente disminuyo si C se debilitaba y aumentaba si C también crecía En el circuito RLC se variaron bastantes parámetros de esa forma se concluyó que: al aumentar la resistencia la potencia aparente disminuye, la potencia reactiva aumente levemente mientras que la potencia activa disminuyó ligeramente mientras que al cambiar la capacitancia la potencia aparente vario levemente. Al analizar la corriente total se puede encontrar que el factor que modifico a la corriente más que cualquier otro fue L, se obtuvo el mayor valor de IT y el menor valor de IT.

26