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• Rogelio Torres Pimentel

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Laboratorio de Análisis de Circuitos Eléctricos I Informe Práctica No. 1 “Introducción al Laboratorio de Análisis de Circuitos Eléctricos I” Integrantes del Equipo 3 sección “B”: Profesores: 

4EM1

CONTENIDO

1. 2. 3. 4. 5. 6.

Objetivos Introducción Teórica Procedimiento Diagramas Eléctricos Esquema Físico de la Instalación Obtención y Análisis de Resultados 6.1 Sesión Práctica 6.2 Sesión Virtual 6.3 Memoria de Cálculo

7. Conclusiones 8. Bibliografía

2 2 5 6 7 11 11 11 12 13 14

1. Objetivos    

Familiarizarse con los dispositivos (elementos pasivos, activos y accesorios) de manera física utilizados en los Laboratorios de Análisis de Circuitos Eléctricos. Conocer el equipo de medición disponible en el laboratorio de Análisis de Circuitos Eléctricos I. Utilizar correctamente los tableros de conexión. Conocer el programa de simulación por computadora que se empleara durante el desarrollo de las prácticas.

2. Introducción Teórica Para efectuar la medición de las propiedades eléctricas, hay una amplia gama de herramientas que pueden llegar a realizar con pericia dicha función. Entre ellas es posible realizar una subdivisión respecto a la especificidad de sus funciones, de ahí que ciertos elementos de medición eléctrica se ocupen de las cargas, como es el caso de los electrómetros; otros se encargan de la corriente eléctrica (los amperímetros), otros de la corriente per se (el denominado galvanómetro), otros de la resistencia (el 1

llamado óhmetro), otros de la tensión (voltímetro), mientras que algunos engloban todo lo anteriormente mencionado, como el caso del multímetro, de ahí su nombre. Pasemos al desglose de algunos de estos elementos, a los que se pueden agregar el puente de Wheatstone y el osciloscopio. El multímetro, es un instrumento electrónico de medida que combina varias funciones en una sola unidad, se utiliza para medir acciones de los electrones en los componentes eléctricos y electrónicos. Con este instrumento se puede medir la resistencia, corriente o tensión dentro de un circuito eléctrico. El amperímetro es un instrumento de medición eléctrica destinado a calcular la intensidad de la corriente, pero en el instante en el que ésta se encuentra en plena circulación por el circuito eléctrico. En cuanto a su conformación, los amperímetros poseen un galvanómetro (instrumento sobre el que ampliaremos más adelante) que, a su vez, tiene una escala previamente graduada en los llamados “amperios”, de ahí surge el nombre del elemento en cuestión. Actualmente, los amperímetros emplean un conversor analógico-digital para cuando deben realizar la medición de la tensión, siempre sobre un resistor por el cual va a circular la corriente, es decir, el objeto de medición de este elemento. Respecto a la lectura del conversor, la misma será leída por un microprocesador. Éste realizará una serie de cálculos que luego serán expuestos en un display de números mediante un valor de la corriente que corría por los circuitos. Ahora bien, pasemos a desarrollar cómo debe ser utilizado este instrumento de medición eléctrica. En primera medida, para que se pueda efectuar correctamente la medida de la intensidad de la corriente, el instrumento tiene que ser puesto en serio, justamente para que la corriente logre atravesarlo de manera directa. Para esto, el amperímetro debe necesariamente contar con una resistencia interna sumamente pequeña, justamente para que no se genere una notable caída de la tensión . Como medida para evitar dicha caída se aseguran contar con bobinas de hilos resistentes y con la menor cantidad de espiras posibles. Otros modelos también cuentan con resistores de valor ínfimo (denominados “shunts”), que deben colocarse en paralelo al devanado, para que no toda la corriente pase por él, sino más bien solo una parte. Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico. Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo; esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión. 2

Para ello, en el caso de instrumentos basados en los efectos electromagnéticos de la corriente eléctrica, estarán dotados de bobinas de hilo muy fino y con muchas espiras, con lo que con poca intensidad de corriente a través del aparato se consigue el momento necesario para el desplazamiento de la aguja indicadora. En la actualidad existen dispositivos digitales que realizan la función del voltímetro presentando unas características de aislamiento bastante elevadas empleando complejos circuitos de aislamiento. Un óhmetro, Ohmnímetro, u Ohmniómetro es un instrumento para medir la resistencia eléctrica. El diseño de un óhmnimetro se compone de una pequeña batería para aplicar un voltaje a la resistencia bajo medida, para luego, mediante un galvanómetro, medir la corriente que circula a través de la resistencia. La escala del galvanómetro está calibrada directamente en ohmios, ya que en aplicación de la ley de Ohm, al ser el voltaje de la batería fija, la intensidad circulante a través del galvanómetro sólo va a depender del valor de la resistencia bajo medida, esto es, a menor resistencia mayor intensidad de corriente y viceversa. TABLERO DE CONEXIÓN Un tablero eléctrico de conexión es una caja o gabinete que contiene los dispositivos de conexión, maniobra, comando, medición, protección, alarma y señalización, con sus cubiertas y soportes correspondientes, para cumplir una función específica dentro de un sistema eléctrico. Sirven para poder realizar circuitos eléctricos y poder tomar las medidas correspondientes de él ya que los aparatos de mediciones se encuentran en los tableros por lo que es fácil de poder medir alguna magnitud que se desee de ese circuito anteriormente conectado. PROGRAMA MULTISIM El programa Multisim provee a los educadores, estudiantes y profesionales con las herramientas para analizar el comportamiento de los circuitos. La plataforma de software intuitiva y fácil de usar combina la captura de esquemáticos y simulación SPICE estándar en la industria en un solo entorno integrado. Multisim abstrae las complejidades y dificultades de la simulación tradicional basada en sintaxis, así usted no necesita ser un experto en SPICE para simular y analizar circuitos. Multisim está disponible en dos 3

versiones distintas para cumplir las necesidades de la enseñanza de los educadores o las necesidades de diseño de los profesionales.

3.

Procedimiento

SESIÓN

EXPERIMENTAL

1. Se nos proporcionaron una variedad de multímetros, elementos pasivos, activos y accesorios de la práctica. 2. Identificación de cada uno de los elementos pasivos, activos y accesorios, así como las características físicas y eléctricas de ellos. 3. Escribir los nombres de los distintos elementos en las hojas de campo, cada uno debajo de su imagen. 4. Conocer las formas de conexión de un multímetro dependiendo de la magnitud eléctrica que deseamos medir. 5. Identificación de las partes del multimetro digital BK_PRECISION_5390, así como sus especificaciones técnicas. 6. Identificación de las partes del multimetro digital HP_E2373_90001, así como sus especificaciones técnicas. 7. Identificación de las partes del multimetro digital GREENLEE_DM510, así como sus especificaciones técnicas. 8. Identificación de las partes del multimetro analógico TRIPLETT 90-NA. 9. Conocer las escalas de medida que componen al multimetro analógico TRIPLETT 90-NA. 4

10. Identificación de las escalas y alcances del multimetro TRIPLETT 90-NA para poder realizar lecturas adecuadas de las magnitudes eléctricas que deseamos conocer. 11. Identificación de las partes que componen la fuente de tensión AX-503, así como las escalas de tensión y amperaje que manejan. 12. Crear un circuito con tres resistencias, conectadas en serie, a un voltaje de 30 VCD con 18 mA, medir el voltaje de cada resistencia con el multimetro analógico. 13. Contestar las hojas de campo de acuerdo a la tensión o al amperaje que se proporcionen para identificar que alcance y escalas debemos de utilizar. SESIÓN VIRTUAL 14. Buscar el programa multisim en la computadora. 15. Iniciar el programa multisim. 16. Identificar las ubicaciones de los distintos dispositivos que conforman un circuito eléctrico. 17. Realizar los cálculos de un circuito serie con una fuente de 40 VCD y dos resistencias R1= 20 Ω, R2= 30 Ω, para encontrar el voltaje y potencia de cada resistencia, así como el voltaje y potencia total del circuito. 18. Crear el circuito eléctrico en multisim con los valores de la fuente y resistencias correspondientes. 19. Simular el programa en multisim. 20. Comprobar los resultados teóricos obtenidos con los valores que muestra el programa multisim en su simulación.

4. Diagramas Eléctricos

Diagrama de circuito realizado en sesión práctica.

5

Diagrama eléctrico realizado en sesión virtual.

5. Esquema Físico de la Instalación

Multímetro Analógico 6

Multimetro GREENLEE.

Multimetro HP

Multimetro BK.

Interruptor un polo un tiro con pulsador e Interruptor dos polos dos tiros

7

Fuente de alimentación de CD de alta precisión

Resistencia variable deslizable

Inductor o bobina con dos derivaciones.

Tablero de conexiones

8

Resistencia variable por pasos

Diagrama físico de un circuito serie

Medición de corriente que circula por el circuito.

9

Medición de caída de tensión.

6. Obtención y Análisis de Resultados 6.1 Sesión Práctica

Valores

Teóricos

R (Ω)

E (V)

I (A)

P (W)

R1

120

18

0.15

R2

40

6

R3

6

0.9

Errores R

Valores

Reales

R (Ω)

E (V)

I (A)

P (W)

2.7

120

18.07

0.1559

2.81

0.15

0.9

40

6.05

0.1559

0.94

0.15

0.13

6

0.923

0.1559

0.14

Relativos E 10

Porcentuales I

P

R1

0%

0.3%

3.9%

4.07%

R2

0%

0.8%

3.9%

4.44%

R3

0%

2.5%

3.9%

7.14%

Los resultados Teóricos son muy semejantes a los medidos en el laboratorio, lo cual se puede observar en el bajo error porcentual. Este error se debe al redondeo utilizado en los cálculos así como a factores físicos los cuales son: la variación de la resistencia por la temperatura y el despreciar la resistencia del conductor al considerarlo “ideal”. En el caso del resistor 3, los errores son ligeramente mayores debido a que su valor de resistencia es mucho menor y por ende la caída de tensión que presenta es mínima lo cual da como resultado un consumo o potencia bajos; al tratarse de valores pequeños, las décimas y centésimas tienen mayor peso al calcular el error relativo porcentual. 6.2 Sesión Virtual

R1

R (Ω) 40

E (V) 24.848

I (A) 1.38

P (W) 34.290

R2

18

13.804

1.38

19.049

R3

10

0.923

1.38

1.273

R4

24

33.13

1.38

45.719

6.3 Memoria de Cálculo Rt =R1+ R2+ R3 Rt =120Ω+ 40 Ω+6 Ω=166 Ω

It =

E 25 V = =0.15 A Rt 166 Ω 11

V R 1=R1∗I t= (120 Ω )( 0.15 A )=18V V R 2=R2∗I t =( 40 Ω ) ( 0.15 A )=6 V V R 3=R3∗I t =( 6 Ω ) ( 0.15 A )=0.9 V PR 1 =V R 1∗I t =( 18 V ) ( 0.15 A )=2.7 W PR 2 =V R 2∗I t =( 6 V ) ( 0.15 A )=0.9 W PR 3 =V R 3∗I t=( 0.9 V ) ( 0.15 A )=0.13 W

ϵ t =¿

Valor teórico−Valor experimental ∨¿ 100 Valor teórico Tensiones

ϵ t =¿

18 V −18.07 V ∨¿ 100=0.3 18 V

ϵ t =¿

ϵ t =¿

6 V −6.05V ∨¿100=0.8 6V

0.9 V −0.923V ∨¿100=2.5 0.9 V Corriente

ϵ t =¿

0.15 A−0.1559 A ∨¿ 100=3.9 0.15 A Potencias

ϵ t =¿

ϵ t =¿

ϵ t =¿

2.7 W −2.8 W ∨¿ 100=4.07 2.7W

0.9 W −0.94 W ∨¿ 100=4.44 0.9 W

0.13 W −0.14 W ∨¿ 100=7.14 0.13 W 12

7. Bibliografía  ELECTRICIDAD serie 1-7 HARRY MILEAF LIMUSA NORIEGA EDITORES PRIMERA EDICIÓN  FISICA conceptos y aplicaciones Autor: Paul E. Tippens ED. MC GRAW HILL SEPTIMA EDICIÓN 

http://www.ni.com/multisim/esa/whatis.htm



http://www.slideshare.net/ELIZABETHR/instrumentos-de-medicion-electrica

 http://74.220.207.145/~energyfi/data/2011/oct/conalep/recursos/libro/339/UsoD eInstrumentosDeMediciónEléctricaEInstalaciónYOperaciónDeGeneradores

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