UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR
DE
SAN MARCOS
(Universidad del Perú, DECANA de América) FACULTAD DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA Y ELÉCTRICA
E.A.P. INGENIERÍA ELÉCTRICA
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II “CARACTESTICAS DE LOS CIRCUITOS RL Y RC EN SERIE” SERIE” Profesor:
Ing. Alfredo Torres León
Integrantes:
11190243 Quispe Loayza, Edwin
Horario:
martes, 8:00pm – 10:00pm
FIEE – U N M S M
OBJETIVOS Analizar experimentalmente as características de los circuitos RC y RL. MATERIAL DE EQUIPO
Osciloscopio Generador de audiofrecuencia Multímetro digital 1 Bobina de 14.4H 1 Condensador de 100Nf 1 Potenciómetro de 100K Tablero de conexión Alicate
PROCEDIMIENTO a. Armar el circuito de la fig 3.1
b. Conecte el generador y mida con la ayuda del osciloscopio y el control de amplitud, una señal senoidal 10Vpp. c. Con otro canal de osciloscopio, mida la tensión en la resistencia, que nos servirá para calcular la corriente. d. El multímetro digital se usara para medir las tensiones eficaces sobre VL. e. Varíe la frecuencia del generador y complete el cuadro siguiente con las mediciones efectuadas. VALORES TOERICOS
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
2
FIEE – U N M S M
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
3
FIEE – U N M S M
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
4
FIEE – U N M S M
60 100 200 500 700 1K
3.54V 3.53V 3.53V 3.54V 3.54V 3.54V
3.42V 3.22V 2.61V 1.41V 1.05V 0.75V
0.94V 1.47V 2.38V 3.24V 3.37V 3.45V TABLA 1.1
0.17mA 0.16mA 0.13mA 0.07mA 0.05mA 0.03mA
15.4° 24.47° 42.5° 66.6° 73.5° 80.13°
VALORES EXPERIMENTALES
60 100 200 500 700 1K
f.
3.327V 3.348V 3.327V 3.327V 3.327V 3.327V
Coloque la frecuencia en VALOR TEORICO
3.26V 2.733V 2.54V 1.760V 1.420V 1.050V
0.54V 0.808V 1.475V 2.515V 2.799V 3.004V TABLA 1.2
0.15mA 0.14mA 0.14mA 0.095mA 0.075mA 0.054mA
3600 5771.42 10535.7 26473.7 37320 55629.6
10.2° 16.1° 27.7° 53° 61.8° 70.2°
varíe la resistencia y complete la tabla siguiente.
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
5
FIEE – U N M S M
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
6
FIEE – U N M S M
VALOR TEORICO
10 30 50 70 82 100
3.54V 3.53V 3.54V 3.53V 3.54V 3.53V
VALOR EXPERIMENTAL
10 30 50 70 82
3.327V 3.327V 3.327V 3.327V 3.327V
0.38V 1.10V 1.69V 2.14V 2.35V 2.60V
0.601V 1.407V 1.904V 2.240V 2.4V
3.51V 3.36V 3.10V 2.81V 2.63V 2.39V TABLA 1.3
3.159V 2.858V 2.638V 2.493V 2.411V TABLA 1.4
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
117 112 103.3 93.7 87.7 79.7
80.29° 75° 64.17° 53.23° 47° 38.5°
0.03mA 0.03mA 0.03mA 0.03mA 0.03mA 0.03mA
0.07mA 0.05mA 0.035mA 0.024mA 0.021mA
45128.57 57160 75371.42 103875 114809.52
77.50° 62.3° 56.4° 56° 49°
7
FIEE – U N M S M
g. Armar el circuito de la fig. 3.2
h. Varie la frecuencia del generador de 1 a 10Hk, manteniendo los 10Vpp y complete la tabla siguiente. VALOR TEORICO
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
8
FIEE – U N M S M
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
9
FIEE – U N M S M
VALOR TEORICO
1 3 5 7 9
3.54V 3.54V 3.54V 3.54V 3.54V
VALOR EXPERIMENTAL
1 3 5 7 9
i.
3.40V 3.40V 3.40V 3.40V 3.40V
3.52V 3.53V 3.54V 3.54V 3.54V
2.911V 2.716V 2.386V 2.077V 1.804V
276mV 92.4mV 55.5mV 39.6mV 30.8mV TABLA 1.5
0.655V 0.621V 0.591V 0.592V 0.596V TABLA 1.6
0.18mA 0.18mA 0.18mA 0.18mA 0.18mA
0.15mA 0.145mA 0.135mA 0.125mA O.15mA
1533.3 513.3 308.3 220 171.1
-4.38° -1.47° -0.8° -0.6 -0.5°
4366.6 4282.7 4377.7 4736 3973.3
-12.31° -12.08° -12.34° -13.32° 11.23°
Con f =10kHz, complete la tabla siguiente. VALOR TEORICO
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
10
FIEE – U N M S M
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
11
FIEE – U N M S M
VALOR TEORICO
20 40 60 80 100
3.54V 3.54V 3.53V 3.53V 3.54V
3.52V 3.53V 3.53V 3.53V 3.54V
276mV 139mV 92.5mV 69.4mV 55.5mV TABLA 1.7
0.18mA 0.08mA 0.05mA 0.04mA 0.03mA
1533.3 1737.5 1850 1735 1850
-4.38° -2.48° -1.76° -1.24° -1.05°
VALOR EXPERIMENTAL
20 40 60 80
3.40V 3.40V 3.40V 3.40V
1.682V 1.80V 1.924V 1.974V
592mV 762mV 842mV 877mV TABLA 1.8
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
0.15mA 0.09mA 0.06mA 0.054mA
3946.6 8466.6 14033.3 16240.7
-11.16° -11.9° -13.16° -11.47°
12
FIEE – U N M S M
j.
Desactive el circuito y mida el valor de R: 82.2K Nota: Verifique contantemente la amplitud de la señal del generador para que este se mantenga constante en toda la experiencia. CUESTIONARIO 1. muestre la tabla 1 con todos los valores calculados y sus respectivas unidades. Para calcular la impedancia de uso el siguiente formula.
Para calcular el desfasaje de corriente y tensión.
()
80 100 200 500 700 1K
3.327V 3.348V 3.327V 3.327V 3.327V 3.327V
3.26V 2.733V 2.54V 1.760V 1.420V 1.050V
0.54V 0.808V 1.475V 2.515V 2.799V 3.004V
0.15mA 0.14mA 0.14mA 0.095mA 0.075mA 0.054mA
3600 5771.42 10535.7 26473.7 37320 55629.6
10.2° 16.1° 27.7° 53° 61.8° 70.2°
2. En un solo diagrama fasorial, dibuje las diferentes casos de la Tabla 1 para determinar el lugar geométrico de las tensiones y corrientes, como fasores. 3. En un solo par de ejes coordinados, haga el plano de impedancia y dibuje todos los casos de la tabla 1. 4. Grafique en un papel milimetrado, las variaciones de Z E I en función de la frecuencia. 5. Realice todos los pasos anteriores para el caso de tener el condensador como parte reactiva.
Para calcular la impedancia de uso el siguiente formula.
Para calcular el desfasaje de corriente y tensión.
()
1 3 5 7 9
3.40V 3.40V 3.40V 3.40V 3.40V
2.911V 2.716V 2.386V 2.077V 1.804V
0.655V 0.621V 0.591V 0.592V 0.596V
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
0.15mA 0.145mA 0.135mA 0.125mA O.15mA
4366.6 4282.7 4377.7 4736 3973.3
-12.31° -12.08° -12.34° -13.32° -11.23°
13
FIEE – U N M S M
6. Haga un cálculo literal teórico y demuestre que las curvas obtenidas responden a las ecuaciones con variaciones de la frecuencia y de la resistencia en cada caso. CIRCUITO RL EN SERIE
Resultados Teóricos
5428.5 9047.5 18095 45237.6 63332.6 90475.2
60 100 200 500 700 1K
CIRCUITO RC EN SERIO
1 3 5 7 9
1591.6 530.53 318.3 227.3 176.8
7. Explique las variaciones que se efectuaran en el experimento, y los resultados a obtener si queremos trabajar con un circuito RL o RC en paralelo.
Para un circuito RL o RC paralelo debemos tener en cuenta los siguientes. El voltaje de cada rama será igual a voltaje de la fuente. Por lo tanto, nuestras variables a medir serán solo las corrientes de cada rama. En vista de que el osciloscopio solo puede medir voltajes, la corriente hay que medir indirectamente. En la resistencia, el proceso es sencillo, simplemente seria dividir el voltaje de la fuente entre la resistencia. Esta corriente estará en fase con el voltaje. Para medir las corrientes en los elementos reactivos, hay que colocar en serie a esa rama, una resistencia de valor tal que no altere mucho al circuito. Luego, se debe
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
14
FIEE – U N M S M
medir el voltaje sobre esta resistencia. La corriente será el cociente de este voltaje entre la resistencia aplicada. Para medir el desfasaje y el voltaje pico a pico en el osciloscopio se hace las conexiones como muestra los siguientes circuitos.
CIRCUITO RL PARALELO
CIRCUITO RC PARALELO
8. A pedir de una impedancia serie RL (LITERAL) y usando la relación entre Z y Y, haga una relación para encontrar un circuito paralelo equivalente a una sola frecuencia. Explique.
La inversa de la impedancia (Z) es la admitancia (Y).
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
15
FIEE – U N M S M
9. Observaciones y conclusiones de la experiencia.
OBSERVACIONES · Procurar un bobina de inductancia pequeña, puesto que al trabajar con frecuencias de hasta 10 KHz, la reactancia que presentan se agranda demasiado, lo cual, para cuestiones de medición de voltaje, es inconveniente. · Evitar poner en circuito abierto directo una bobina. Debe descargarse esta, para evitar el riesgo de descarga. · No cortocircuite los capacitores. Aunque el riesgo de descarga es bajo debido a la poca capacitancia del capacitor a usarse, este puede sufrir daño. CONCLUSIONES · En un circuito RC o RL serie, la corriente que fluye por la resistencia y la bobina o capacitor tiene el mismo valor. · En un circuito RC serie, la corriente adelanta al voltaje. · En un circuito RL serie, la corriente se atrasa respecto del voltaje. · Conforme se va incrementando la frecuencia, el desfasaje va variando. En el caso de circuitos RC, el desfasaje disminuye conforme la frecuencia aumenta. En el caso de circuitos RL, el desfasaje aumenta conforme la frecuencia lo hace.
L A B O R A T O R I O D E C I R C U IT O S E L E C T R I C O S II
16
