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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ 2.2 EXPERIMENTO N°14 VOLTAJE Y CORRIENTE EN CA, PARTE II ESTUDIANTE: GRUPO: PROFESOR: ING. ÁNGEL HERNÁNDEZ FECHA DE ENTREGA

INTRODUCCIÓN

En este laboratorio aplicaremos los conocimientos obtenidos en el laboratorio anterior. Comenzaremos viendo lo que es un valor efectvo en el área de exposición y luego se procederá en los siguientes puntos a medir el valor efectvo de un voltaje alterno, donde los resultados los verifcaremos con la Ley de Ohm y también calcularemos la potencia.

ANEXO N°1 CALCULOS Y TABLAS DE LOS PROCEDIMIENTOS De la Página (14-2) a la Página (14-4)

Punto #1 a) Examine la estructura del Módulo EMS 8621 de Interruptor de Sincronización, dando especial atención a los diagramas esquemas de circuito que aparecen en la carátula del módulo. b) Observe que el módulo se divide en tres secciones, cada una de las cuales contene una lámpara incandescente conectada entre dos terminales numeradas, además de algunos cables asociados u un interruptor de circuito. Cuando se abre el interruptor artculado, el conmutador de circuito y el alumbrado quedan desconectados eléctricamente de los circuitos de la lámpara. (En un experimento de laboratorio posterior se explicará el uso del módulo como interruptor de sincronización). c) Coloque el interruptor artculado en la posición “off o abierto y déjelo así durante el resto del Experimento de Laboratorio. Punto #2 Use los Módulos de Fuente de Energía, interruptor de Sincronización, Medición de CA y Medición de CD, para conectar el circuito de la Figura (14-1). Observe que una lámpara está conectada a la fuente de energía fja de c-a, en tanto que la adyacente está conectada a la fuente variable de c-d.

Figura 14-1

Punto #3 a) Conecte la fuente de alimentación y haga variar el voltaje de c-d hasta que las dos lámparas emitan luz con igual brillantez. Mida y registre los voltajes de c-d que haya en los puntos de igual brillantez. Ec−d =120.9 V c−d

Puesto que las lámparas tenen la misma brillantez, las dos disipan la misma potencia y como resultado, el voltaje de c-d medido en una lámpara debe ser igual al valor efectvo del voltaje de c-a de la otra lámpara. b) Baje a cero el voltaje de c-d y desconecte la fuente de alimentación. Punto #4 a) Conecte el voltmetro de 250V c-a a la fuente de voltaje fjo de c-a (terminales 1 y N) de la fuente de alimentación, o a las terminales 1 y 4 del módulo de la lámpara. b) Conecte la fuente de energía y haga variar el voltaje de c-d hasta obtener la misma brillantez en las dos lámparas. Lea el voltaje correspondiente en el voltmetro de ca, y anote los voltajes indicados de c-a y c-d. Repita este procedimiento tres veces más principiando en cero Volts de c-d cada vez. Escriba sus mediciones en la Tabla (14-1). 1 2 3 4 Ec−a 120.5 V 120.8 V 120.5 V 120 V Ec−d 120.5 V 120.9 V 120.6 V 120 V c) ¿Coinciden los valores de c-a y c-d? R/. Sí, coinciden. d) Reduzca a cero el voltaje de c-d y desconecte la fuente de alimentación. Punto#5 Quite el Módulo del Interruptor de Sincronización de la consola. Utlice el Módulo EMS 8311 de Resistencia, para conectar el circuito que aparece en la Figura (14-2) Se dará cuenta de que el circuito está conectado a la toma de energía variable en c-a de la fuente de alimentación.

Figura 14-2

Conecte todas las resistencias y secciones de resistencia del módulo en paralelo, para obtener una carga máxima aproximadamente de 57 Ohms para el circuito. Punto #6 Conecte la fuente de alimentación y póngala en 120 V c-a. Mida todos los voltajes y las corrientes. Ec−a=120 V c−a I c−a=2.1 A c−a

Ec−d =0 V c−d I c−d=0 A c−d

Nota: Incluso con un voltaje efectvo en c-a aplicado al voltíetro de c-d y con una corriente alterna efectva que pase a través del íedidor de corriente en c-d, los dos íedidores indicarán cero. Reduzca a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. Punto #7 Conecte el circuito ilustrado en la Figura (14-3) Coloque los interruptores de resistencia en tal forma que su valor total, sucesivamente sea de, 57 y 100 Ohms.

Figura 14-3

Punto #8 a) Conecte la fuente de energía y póngala en 100V c-a. b) Mida I c-a con una RL de 57 Ohms y con RL de 100 Ohms. Anote las mediciones de I c-a en la Tabla 2. c) Aumente el voltaje de la fuente de energía a 120V c-a y repita (a) y (b). d) Baje a cero el voltaje y desconecte la fuente de alimentación. R L=¿ Ec−a=¿ I c−a=¿ E =¿ I E ∙ I =¿

1 57Ω 100V 1.80 A 55.556 Ω

2 100Ω 100V 1.10 A 90.909 Ω

3 57Ω 120V 2.10 A 57.143 Ω

4 100Ω 120V 1.20 A 100 Ω

180 W

110 W

252 W

144 W

Tabla 14-2

Punto #9 a) Calcule la resistencia de cada medición que hizo, usando E/I Anote los resultados en la Tabla (14-2) E 100V R1= = =55.556Ω I 1.80 A E 100 V R2= = =90.909 Ω I 1.10 A E 120 V R3= = =57.143 Ω I 2.10 E 120 V R4 = = =100 Ω I 1.20 A b) Calcule la potencia proporcionada en cada caso, usando E x I. Anote sus resultados en la Tabla (14-2). P1=E ∙ I =( 100 V )( 1.80 A )=180W P2=E ∙ I =( 100 V )( 1.10 A )=110 W

P3=E ∙ I =(120 V )( 2.10 A )=252W P4 =E ∙ I =( 120V ) (1.20 A )=144 W

c) ¿Es igual el valor calculado de R L al valor conocido de R L en cada caso? R/. Sí d) ¿Se aplica la ley de Ohm a circuitos resistvos de c-a? R/. Sí e) ¿Cree que el producto de ( E ¿ ¿ c−a x I c−a)¿ es igual a la potencia en wats disipada en la carga? R/. Sí, evidentemente la fórmula para calcular la potencia es P=E c−a x I c−a

ANEXO N°2 SOLUCIÓN Y CÁLCULOS DE LA PRUEBA DE CONOCIMIENTOS De la Página (14-4) 1. ¿Sabe por qué el voltíetro y el aíperííetro de c-d indican cero en el procediíiento 6? R/. Porque con un voltaje efectvo en c-a aplicado al voltmetro de c-d y con una corriente alterna efectva que pase a través del medidor de corriente en c-d, los dos medidores indicarán cero. 2. ¿Puede explicar por qué la íayoría de los voltíetros y aíperííetros de c-a están diseñados para dar lecturas de valores efectvos (ríc) de voltaje y corriente? R/. Porque el valor efcaz, RMS, es el verdadero valor de la medida; también porque los otros valores, como por ejemplo el valor de pico, es simple calcularlo partendo del valor RMS. 3. Cuando un electricista habla de un voltaje citando 1,200 volts en c-a, ¿Se sobreentende que se refere al valor efectvo (ríc)? R/. Sí. 4. Un sisteía de distribución de c-a opera a 600 volts en c-a ¿Cuál es el valor de pico del voltaje? R/.V pico de 600 volts=

V rmc 600V = =848.656V 0.707 0.707

5. Una láípara incandescente de 60 wats está conectada a una línea de aliíentación de 120 volts c-a. Calcule: a) La corriente efectva (ríc) I rmc=

P V c−a

=

60 W =0.5 A 120 V

b) La resistencia en caliente de la láípara R=

V c−a 120 V = =240 Ω I c−a O.5 A

c) El valor de pico de la corriente alterna.

I Pico=

I rmc 0.5 A = =0.7072 A 0.707 0.707

CONCLUSIÓN Conectamos un circuito utlizando la fuente de energía, el interruptor de sincronización, medición de c-a y medición de c-d. En esta ocasión estaban presentes unas lámparas que nos servirían de referencia para controlar el voltaje. Puesto que las lámparas tenen la misma brillantez, las dos disipan la misma potencia y como resultado, el voltaje de c-d medido en una lámpara debe ser igual al valor efectvo del voltaje de c-a de la otra lámpara. Luego conectamos el voltmetro de 250V c-a a la fuente de voltaje fjo de c-a de la fuente de alimentación. Hicimos variar el voltaje de c-d hasta obtener la misma brillantez en las dos lámparas. Después de repetr el procedimiento 3 veces, pudimos determinar que los valores de c-a y c-d coincidían. Por últmo, utlizamos el módulo de resistencia para conectar el circuito que se nos mostraba. Este circuito estaba conectado a la toma de energía variable en c-a de la fuente de alimentación. Conectamos todas las resistencias para obtener una carga máxima de aproximadamente 57 ohmios. Pusimos la fuente en 120V c-d y medimos los voltajes y corrientes. Como resultado obtuvimos que tanto el voltaje como la corriente resultaron tener un valor de cero.

BIBLIOGRAFÍA 

Experimentos con Equipos Eléctricos Wildi y De Vito