ELECTRICIDAD
LABORATORIO Nº 7
“Circuitos
Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica”
A lumno : Grupo S emestre emes tre F echa de entreg entreg a
Quis pe A viles viles Maurici Maurici o B obadill obadilla a Alvarez Alvarez K evin Inca S uyco Hector Hector : Profesor: PERCY CARI : : 18 11 17 Hora:
Nota:
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
I.
Objetivos
II.
Identificar y medir parámetros eléctricos en corriente alterna monofásica. Medir los parámetros de corriente alterna en circuitos serie RL, RC y RLC. Medir los parámetros de corriente alterna en circuitos paralelo RL, RC y RLC. Determinar los triángulos vectoriales de impedancias, tensiones y corrientes en circuitos serie en corriente alterna.
Material y Equipo
III. 1.
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Alimentación de tensión alterna regulable. Multímetro digital. Condensadores, inductores y resistencias. Módulo de conexiones. Fundamento Teórico
Desplazamiento de fases entre la corriente y la tensión en la bobina
En la figura se muestra el recorrido de la tensión y la corriente para una resistencia en una tensión alterna senoidal, donde la tensión y la corriente están en fase. Pero si se conecta una bobina, entonces se forma el campo magnético, luego desaparece y finalmente invierte la polaridad. Debido a la tensión de autoinducción que se produce, se genera también un desfasaje entre la tensión adyacente y la corriente que fluye. La tensión uL se adelanta 90° a la corriente i L.
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica 2.
Desplazamiento de fases entre la corriente y la tensión en el condensador
3.
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En la figura se representa el curso de la tensión y la corriente para un condensador con tensión alterna. Debido al proceso de carga y descarga resulta un desplazamiento en el tiempo entre la tensión aplicada y la corriente que fluye, la corriente i C pasa siempre por cero en el mismo sentido antes que la tensión uC .
Circuito de corriente alterna en serie R y L
En un circuito RL serie en corriente alterna, se tiene una resistencia y una bobina en serie. La corriente en ambos elementos es la misma.
V
V
Ángulo:
V R V L
La tensión en la resistencia está en fase con la corriente (corriente alterna) que pasa por ella (tienen sus valores máximos simultáneamente). El voltaje en la bobina está adelantado a la corriente que pasa por ella en 90° (la tensión tiene su valor máximo antes que la corriente). El valor de la fuente de voltaje que alimenta este circuito está dado por las siguientes fórmulas: Voltaje:
V R
Impedancia:
R
2
V L
X L
2
V L V R
arctg
Estos valores se expresan en forma de magnitud y ángulo y permite construir el diagrama fasorial de tensiones. La impedancia Z sería la suma (suma fasorial) de la resistencia y la reactancia inductiva, y se puede calcular con ayuda de la siguiente fórmula: Z
2
2
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica 4.
Circuito de corriente alterna en serie R y C.
En un circuito RC serie en corriente alterna, se tiene una resistencia y un condensador en serie. La corriente en ambos elementos es la misma. La tensión total que alimenta el circuito RC en serie es igual a la suma fasorial de la tensión en la resistencia y la tensión en el condensador.
Voltaje:
V
V R
V C
(suma fasorial)
Esta tensión tiene un valor y un ángulo de desfase (causado por el condensador) y se obtiene con ayuda de las siguientes fórmulas: V
Valor del voltaje (magnitud):
V R
Ángulo:
5.
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2
V C
2
V C V R
arctg
Como se dijo antes: La corriente adelanta a la tensión en un capacitor en 90°. o La corriente y la tensión están en fase en una resistencia. o Con ayuda de estos datos se construye el diagrama fasorial y el triángulo de tensiones.
Circuito de corriente alterna en serie R L C.
En un circuito RLC serie en corriente alterna, se tiene una resistencia, una bobina y un condensador en serie. La corriente en estos elementos es la misma. La tensión total que alimenta el circuito RLC en serie es igual a la suma fasorial de las tensiones en la resistencia, en la bobina y en el condensador.
Voltaje:
V
V R
V R V C
(suma fasorial)
Valor del voltaje (magnitud):
Ángulo:
VL > VC
VC > VL
V
V R
2
V
L
V C
2
V L V C V R V C V L arctg V R
arctg
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
Circuito de corriente alterna en paralelo RL
En un circuito RL paralelo en corriente alterna, se tiene una resistencia y una bobina en paralelo, el valor de voltaje es el mismo para la resistencia y para la bobina. V
V R
V L
La corriente que pasa por la resistencia está en fase con el voltaje aplicado (el valor máxi mo de voltaje coincide con el valor máximo de corriente). En cambio en la bobina la corriente se atrasa 90º con respecto al voltaje (el valor máximo de voltaje sucede antes que el valor máximo de la corriente). La corriente total que alimenta este circuito se puede obtener con ayuda de las siguientes fórmulas: I T
Corriente:
I R
2
I L
2
I arctg L I R
Angulo: Estos valores se expresan en forma de magnitud y ángulo permite construir el diagrama fasorial de corrientes. La impedancia Z se obtiene con ayuda de la siguiente fórmula: Z
V
I T
Impedancia:
Circuito de corriente alterna en paralelo RC
En un circuito RC paralelo en corriente alterna, se tiene una resistencia y un condensador en paralelo. La tensión en ambos elementos es la misma. La corriente total que alimenta el circuito RC en paralelo es igual a la suma fasorial de la corriente en la resistencia y la corriente en el condensador.
I T
I R
I C
Corriente: (suma fasorial) Esta tensión tiene un ángulo de desfase (causado por el condensador) y se obtiene con ayuda de las siguientes fórmulas: Valor de la corriente (magnitud):
Angulo:
I
I R
2
I C
2
I C I R
arctg
Con ayuda de estos datos se construye el diagrama fasorial y el triángulo de corrientes.
Circuito de corriente alterna en paralelo R L y C
Cuando se conecta un circuito RLC (resistencia, bobina, condensador) en paralelo, alimentado por una señal alterna (fuente de tensión de corriente alterna), hay un efecto de ésta en cada uno de los componentes. En el condensador o capacitor aparecerá una reactancia capacitiva, y en la bobina o inductor una reactancia inductiva, dadas por las siguientes fórmulas:
X L
wL
fL 2
X C
1
wC
1
fC 2
Como se puede ver los valores de estas reactancias depende de la frecuencia de la fuente. A mayor frecuencia XL es mayor, pero XC es menor y viceversa.
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Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica IV.
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PROCEDIMIENTO
CIRCUITO SERIE RL
Realizar el circuito según el esquema eléctrico
Recuerde:
= + φ = ( ) = 2 = +
Inductor= 4.4 H. Resistencia = 2.2 kΩ Tensión alterna sinusoidal: 12 V 60 Hz
Mida y registre los parámetros que muestra la tabla.
R 2.2 KΩ
V 12 V
VR 8.93 V
VL 4.914 V
I 4.10 mA
. Calcule y registre los parámetros que muestra la tabla.
Zeq
2926.82 Ω
XL
1198.53 Ω
. Coloque aquí sus cálculos.
XL =Ul/Il XL =4.914/0.0041 XL =1198.53 Ω
Zeq=VT/IT Zeq=12/0.0041 Zeq=2926.82 Ω
XL−XC) 98.53−0) ( φ 00 28.58° φ =tan-1( =tan-1
φ=
XL=2 πfL 1198.53=2 π*60*L L=3.18 H Con los datos obtenidos, grafique el triángulo de impedancias.
L 3.18 H
φ 28.58°
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
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CIRCUITO SERIE RL
Realizar el circuito según el esquema eléctrico:
Recuerde:
= + = ( ) 1 = 2 = +
Condensador = 0.47 μF Resistencia = 2.2 kΩ Tensión alterna sinusoidal 12 V 60 Hz
Mida y registre los parámetros que muestra la tabla.
R 2.2KΩ
V 12V
VR 4.420V
VC 11.14V
I 2 mA
. Calcule y registre los parámetros que muestra la tabla.
XC
5643.79Ω
C 0.47µF
. Coloque aquí sus cálculos.
XC=1/2πfc XC=1/2π*60*0.47*10-6 XC=5643.79Ω
Zeq=VT/IT Zeq=12/0.002 Zeq=6000Ω
XL−XC) 79 0−5643. ( 00 )
φ =tan-1( φ =tan-1
φ=-68.70°
Con los datos obtenidos, grafique el triángulo de voltajes.
Zeq
6000Ω
φ -68.70°
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
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CIRCUITO SERIE RLC
Realizar el circuito según el esquema eléctrico:
Recuerde:
= + φ = ( ); > φ = ( ); < = √ +
Inductor = 4.4 H Condensador = 0.47 µF Resistencia = 2.2 kΩ Tensión alterna sinusoidal: 12 V 60 Hz
Mida y registre los parámetros que muestra la tabla.
R 2.2KΩ
V 12V
VR 4.892V
XC
XL
5643.79Ω
839.72Ω
C 0.47µF
VC 12.39V
VL 1.839V
I 2.19mA
Zeq
φ -65.39°
. Calcule y registre los parámetros que muestra la tabla. . Coloque aquí sus cálculos.
XL =Ul/Il XL =1.839/0.00219 XL =839.72Ω XC=1/2πfc XC=1/2π*60*0.47*10-6 XC=5643.79Ω
Zeq=VT/IT Zeq=12/0.00219 Zeq=5479.45Ω
XL−XC) 7−5643.79 839. ( 00 )
φ =tan-1( φ =tan-1
φ=-65.39°
XL=2 πfL 839.72=2 π*60*L L=2.227H
L 2.227H
5479.45Ω
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
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Con los datos obtenidos, grafique el triángulo de impedancias.
CIRCUITO PARALELO RL
Realizar el circuito según el esquema eléctrico
Recuerde:
Resistencia 2.2 kΩ Bobina 4.4 H Tensión alterna 12 V Frecuencia 60 Hz
= + = ( ) = = =
Completar la tabla con sus respectivas unidades:
R 2.2K Ω
V 12V
IT 11.20mA
L
Zeq
IR 5.45mA
IL 6.90mA
. A partir de los valores medidos, calcule y complete la siguiente tabla.
XL
1739.13Ω
4,61H
Registre aquí sus cálculos. XL =UL/IL XL =12/0.0069 XL =1739.13Ω
Zeq=VT/IT Zeq=12/0.0112 Zeq=1071.42Ω
IL−IC) 069−0 0. 0 φ ( ) 0. 0 0545 51.69° φ =tan-1( =tan-1
φ=
1071.42Ω
Y eq
φ 0.00093siemens 51.69°
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
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XL=2 πfL 1739.13=2 π*60*L L=4,61H
Yeq=1/Zeq Yeq=0.00093siemens Con los datos obtenidos graficar el triángulo de corrientes.
CIRCUITO PARALELO RC
Realizar el circuito según el esquema eléctrico
Recuerde:
Resistencia
= + = () = / =
2.2 kΩ
Condensador 0.47 µF Tensión alterna 12 V 60 Hz
Completar la tabla con sus respectivas unidades:
R 2.2K Ω
V 12V
IT 5.81mA
IR 5.41mA
IC 2.08mA
.
A partir de los valores medidos, calcule y complete la siguiente tabla.
Xc
5643.79Ω
C 0.47µF
Registre aquí sus cálculos. XC=1/2πfc XC=1/2π*60*0.47*10-6 XC=5643.79Ω
Zeq=VT/IT Zeq=12/0.00581 Zeq=2065.4Ω
Zeq 2065.4Ω
φ -21.03°
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
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IL−IC) 0008 0−0. φ ( ) 0. 0 054 -21.03° φ =tan-1( =tan
-1
φ=
Con los datos obtenidos grafique el triángulo de corrientes.
CIRCUITO RLC PARALELO
Realizar el circuito según el esquema eléctrico
Recuerde:
Resistencia
= + = ( ) =
…………….Ω
Bobina …………… H
Capacitor ……………µF Colocar la tensión alterna sinusoidal …………… V Frecuencia ……………Hz
Mida y registre los parámetros que muestra la tabla con sus respectivas unidades. Calcule y registre los parámetros que muestra la tabla.
R 2.2k Ω
V
IT 10.27mA
XC
XL
5643.79Ω
1749.27Ω
C 0.47µF
12V
Registre sus cálculos aquí.
XC=1/2πfc XC=1/2π*60*0.47*10-6 XC=5643.79Ω
IR 5.38mA
L 4.64H
IL 6.86mA
Zeq 1168.45Ω
IC 2.09mA
φ 41.56°
Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
XL =UL/IL XL =12/0.00686 XL =1749.27Ω
Zeq=VT/IT Zeq=12/0.01027 Zeq=1168.45Ω
IL−IC) 0686−0.0009 0. 0 φ ( ) 0. 0 0538 41.56° φ =tan-1( -1 =tan
φ=
XL=2 πfL 1749.79=2 π*60*L L=4.64H
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Circuitos Serie y Paralelo en Corriente Alterna Monofásica
V.
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OBSERVACIONES Y/O CONCLUSIONES (dar como mínimo siete de cada una) CONCLUSIONES
Hemos implementado circuitos en corriente Alterna en paralelo y en serie utilizando resistencias bobinas y condensadores o capacitores. Hemos notado que en el circuito en serie los voltajes son diferentes casos contrarios es en paralelo que es constante. Hemos notados que la intensidad de corriente en paralelo es diferente caso contrario es la de serie que es constante. La tensión en ambos elementos es la misma. La tensión tiene un valor y un ángulo de desfase.
OBSERVACIONES
Que el amperaje se mide en serie. Hay que tener en cuenta el triángulo de hipotenusa. Tener base en circuitos y en matemáticas.
