INFORME 6:

CONEXIÓN DE IMPEDANCIAS

I. OBJETIVO:

Analizar y verificar en forma experimental la relación que existe entre la tensión y la corriente en las impedancias de un circuito eléctrico, verificando así la ley de Ohm; utilizando el método indirecto del voltímetro y amperímetro. Conocer las diferentes conexiones de las impedancias.

II. ELEMENTOS A UTILIZAR:

- 08 Resistencia Variable 0-44 ohmios ó 08 de 180 ohmios.- 1 Amperímetro c.c., analógico, 0-1-5 amp.- 1 variac monofásico.- 02 Multímetros digitales.- 1 Puente de diodos.- conductores de conexión.- 5 condensadores de diferentes valores.

III. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

Antes de empezar con la práctica calculamos teóricamente la impedancia

equivalente:

Cálculo :CIRCUITO2

Delta→Estrella

Za=Z4∗Z5+Z5∗Z7+Z7∗Z4

Z7=356.89Ω

Zb=Z4∗Z5+Z5∗Z7+Z7∗Z4

Z5=40.15Ω

Zc=Z4∗Z5+Z5∗Z7+Z7∗Z4

Z4=114.71Ω

Cálculo :CIRCUITO3

Zd=Zb∗Z3Zb+Z3

=9.24Ω

Cálculo :CIRCUITO 4

Ze=Za∗Z1Za+Z1

=35.97Ω

Cálculo :CIRCUITO5

Z f=Zc∗Z6Zc+Z6

=34.81Ω

Cálculo :CIRCUITO6

Zg=Zd+Ze=45.21Ω

Cálculo :CIRCUITO7

Zh=Z g∗Z f

Zg+Z f

=19.67Ω

Cálculo :CIRCUITO8

Z j=Zh+Z2+Z8=43.87Ω

Zi=1

2∗π∗(60Hz )∗(50∗10−6F )=−53.05 jΩ

Zk=1

2∗π∗(60Hz )∗(70∗10−6F )=−37.89 jΩ

a) Calibrar las resistencias a los valores indicados en la siguiente figura.

b) Armar el circuito de la figura 1, adjunta.

c) Regular en el variac monofásico hasta obtener en el voltímetro V, la tensión de 30V de corriente alterna.

Z1 Z2 Z3 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8

40Ω18Ω , 50uF 12Ω 28Ω 80Ω 50Ω 9Ω

6Ω , 70uF

d) Ir reduciendo el circuito paso a paso e ir midiendo en cada reducción la corriente y el voltaje, para comprobar el circuito equivalente. Para variar el valor de las impedancias se tendrá que desenergizar el circuito primero.

Punto A (amp) V (volt) Zab (Ω)=V/I

1 0.29 29.9 103.103448

2 0.29 30 103.448276

3 0.28 29.9 106.785714

4 0.28 29.9 106.785714

5 0.28 29.9 106.785714

6 0.29 30.1 103.793103

7 0.29 30.1 103.793103

8 0.29 30.1 103.793103

IV. CUESTIONARIO:

1.- ¿Qué es una impedancia y de qué depende su valor?En los circuitos de corriente alterna (AC) los elementos pasivos presentan una oposición a la corriente que no depende únicamente de la resistencia óhmica del mismo, puesto que los efectos de los campos magnéticos variables (bobinas) tienen una influencia importante. En AC, la oposición a la corriente recibe el nombre de impedancia (Z), que se mide en Ω, y está compuesto del valor de la resistencia, reactancia inductiva y capacitiva.

2. ¿Qué tipos de conexión existen en las impedancias?Existen varios tipos de conexiones de impedancias, entre las más usuales tenemos:

Asociación en serie: Dos o más impedancias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, todas ellas son recorridas por la misma corriente. Por lo tanto, la impedancia equivalente a n impedancias montadas en serie es igual a la suma de dichas impedancias.

Asociación en paralelo: Dos o más impedancias se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales comunes de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas la impedancias tienen la misma caída de tensión, UAB. Por lo que la impedancia equivalente de una asociación en paralelo es igual a la inversa de la suma de las inversas de cada una de las impedancias.

Asociación mixta: En una asociación mixta podemos encontrarnos conjuntos de impedancias en serie con conjuntos de impedancias en paralelo.

Asociaciones estrella y triángulo: En la figura se pueden observarse respectivamente las asociaciones estrella y triángulo, también llamadas T y π o delta respectivamente. Este tipo de asociaciones son comunes en las cargas trifásicas.

3. Analizar los circuitos en forma teórica y compararlos con los experimentales. ¿Son iguales? ¿Por qué?Comparando la impedancia equivalente teórica con la impedancia equivalente del primer circuito, es posible apreciar que el margen de error es mínimo y se puede atribuir a un error experimental en la calibración de las resistencias empleadas en el circuito.

4. ¿Qué tipos de impedancias existen y cuál es el uso de cada uno?

La impedancia de una resistencia ideal, solo contiene una componente real:

En este caso, la tensión y la corriente son proporcionales y están en fase.

La impedancia en un inductancia se incrementa con la frecuencia;

La impedancia de un condensador decrece cuando la frecuencia crece;

5.- Enumere y explique todos los tipos de resistencias existentes. Resistencias de hilo bobinado.- Fueron de los primeros tipos en fabricarse, y

aún se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipación. Están constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o espiral sobre un sustrato cerámico.

Resistencias de carbón prensado.- Estas fueron también de las primeras en fabricarse en los albores de la electrónica. Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo

Resistencias de película de carbón.- Este tipo es muy habitual hoy día, y es utilizado para valores de hasta 2 watios. Se utiliza un tubo cerámico como sustrato sobre el que se deposita una película de carbón tal como se aprecia en la figura.

Resistencias de película de óxido metálico.- Son muy similares a las de película de carbón en cuanto a su modo de fabricación, pero son más parecidas, eléctricamente hablando a las de película metálica. Se hacen igual que las de película de carbón, pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido metálico (estaño o latón). Estas resistencias son más caras que las de película metálica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la capa de óxido es muy resistente a daños mecánicos y a la corrosión en ambientes húmedos.

Resistencias dependientes de la temperatura.- Aunque todas las resistencias, en mayor o menor grado, dependen de la temperatura, existen unos dispositivos específicos que se fabrican expresamente para ello, de modo que su valor en ohmios dependa "fuertemente" de la temperatura. Se les denomina termistores y como cabía esperar, poseen unos coeficientes de temperatura muy elevados, ya sean positivos o negativos.

6.- Enumere y explique todos los tipos de inductancias existentes.

Inductancia: Propiedad de una bobina de producir una campo magnético dentro y alrededor de ella al pasarle una corriente eléctrica.

Auto inductancia: Propiedad de una bobina con derivación central de auto inducirse magnetismo sin necesidad de que otra bobina a la par de ella se lo provoque. Esto se usa en autotransformadores reductores o aumentadores de voltaje aprovechando el tap o toma central. La terminal de hasta abajo es común.

Inductancia mutua: Campo recibido por la acción inductiva sobre otra bobina que al producir su propio campo magnético debido a la conducción de una corriente a través de ella le induce un campo magnético a la bobina que le indujo el voltaje a ella. Es decir cuando dicha bobina tiene conectada entre sus terminales una impedancia. Si están al aire sin carga no se producirá corriente y no habrá inductancia mutua.

Eso de auto inductancia mutua no se usa, no existe.

7.- Enumere y explique todos los tipos de capacitores existentes. Capacitor eléctrico de aluminio: este posee una capacitancia por volumen muy

elevada y además, son muy económicos, es por esto que son sumamente utilizados. Estos contienen hojas metálicas que poseen un electrolito que puede ser seco, pastoso o acuoso. Los capacitores eléctricos de aluminio se pueden encontrar no polarizados y polarizados.

Capacitor eléctrico de tantalio: si bien estos son más caros que los anteriores, se destacan por poseer una mayor confiabilidad y flexibilidad. Dentro de este tipo de capacitores existen tres clases: capacitores de hojas metálicas, capacitores de tantalio sólido y capacitores de tantalio.

Capacitores eléctricos de cerámica: estos se destacan por ser económicos y de reducido tamaño. Además, poseen un gran intervalo de valor de aplicabilidad y capacitancia. Son ideales para aplicaciones de derivación, filtrado y acoplamiento de aquellos circuitos que son híbridos integrados que logran tolerar cambios importantes en la capacitancia. El material dieléctrico que se utiliza en estos capacitores puede ser titanato de calcio, de bario o bien, dióxido de titanio a los que se le agregan otros aditivos. Los capacitores eléctricos de cerámica adquieren forma de disco o tubular.

Capacitores eléctricos de plástico o papel: estos pueden estar hechos con plástico, papel, o la suma de los dos y se los puede utilizar en aplicaciones como acoplamiento, filtrado, cronometraje, suspensión de ruidos y otras. Una

propiedad que poseen estos capacitores es que las películas metálicas se autorreparan. También son muy estables, resistentes al aislamiento y pueden funcionar a temperaturas muy elevadas.

Capacitores de vidrio y mica: estos son utilizados cuando se precisa muy buena estabilidad y una carga eléctrica alta. Se caracterizan por poder operar a frecuencias muy altas y tener gran estabilidad en relación a la temperatura. Estos capacitadores se encuentran en distintos tamaños.

V. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

La impedancia equivalente teórica con la impedancia equivalente del primer circuito, es posible apreciar que el margen de error es mínimo y se puede atribuir a un error experimental en la calibración de las resistencias empleadas en el circuito.

Se calcula la impedancia equivalente al igual como hacíamos con las resistencias. En serie se suma y en paralelo la suma de sus inversos elevado a menos uno.

Los cálculos de la I y el V en todos los circuitos es igual , lo que es correcto ya que todas son equivalentes a un sólo circuito.

Para hallar el equivalente entre impedancias se utilizaron los mismos principios que para las resistencias.

La conversión Delta – Estrella simplifico de manera más efectiva el circuito

Hacer los cálculos con impedancias simplifico los cálculos entre R y C Se comprobó la ley de Ohm en todos los casos.

VI. BIBLIOGRAFIA:

https://es.wikipedia.org/wiki/Impedancia

http://www.cifp-mantenimiento.es/e-learning/index.php?id=1&id_sec=7

http://unicrom.com/Tut_impedancia.asp

http://www.doctorproaudio.com/content.php?149-paraleloserie

http://www.conocimientosweb.net/dcmt/ficha18739.html

http://fresno.pntic.mec.es/~fagl0000/clasificacion.htm

http://es.slideshare.net/eileemdebracho/inductancias-y-capacitancias