laboratorio numero 4 carlos (2)

5/24/2018 Laboratorio Numero 4 Carlos (2)

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FACULTAD DE INGENIERA MECNICA ELCTRICA

CURSO

Laboratorio De Circuitos Elctricos I

CATEDRTICO

Lic. Gutirrez Atoche Egberto

PRCTICA DE LABORATORIO N03

CONEXIN SERIEPARALELO, DELTAESTRELLA.

DATOS PERSONALES

Adanaqu Snchez Carlos 100007h 2012-I

NOTA


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LABORATORIO N 03

CONEXIN SERIEPARALELO, DELTAESTRELLA.

I. OBJETIVO

Determinar las caractersticas de los circuitos elctricos cuando los elementosestn conectados en serie o en paralelo.

Establecer las relaciones equivalentes entre la conexin estrella y tringulo.

II. FUNDAMENTO TEORICO

Se denomina resistencia equivalente de una asociacin respecto de dos puntos A y B, a

aquella que conectada la misma diferencia de potencial, UAB, demanda la

mismaintensidad, I (ver figura 4). Esto significa que ante las mismas condiciones, laasociacin y su resistencia equivalente disipan la mismapotencia.

Figura 4.Asociaciones generales de resistencias: a) Serie y b) Paralelo. c) Resistencia equivalente.

ASOCIACIN EN SERIE

Dos o ms resistencias se encuentran conectadas en serie cuando al aplicar al conjunto

unadiferencia de potencial,todas ellas son recorridas por la misma corriente.

Para determinar la resistencia equivalente de una asociacin serie imaginaremos que

ambas, figuras 4a) y 4c), estn conectadas a la misma diferencia de potencial, UAB. Si

aplicamos la segundaley de Kirchhoff a la asociacin en serie tendremos:

Aplicando laley de Ohm:
http://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoffhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohmhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:AsociacionSerieParalelo.pnghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:AsociacionSerieParalelo.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoffhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diferencia_de_potencialhttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Intensidad_de_corriente_el%C3%A9ctrica


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En la resistencia equivalente:

Finalmente, igualando ambas ecuaciones se obtiene que:

Y eliminando la intensidad:

Por lo tanto, la resistencia equivalente a n resistencias montadas en serie es igual a la

sumatoria de dichas resistencias

ASOCIACIN EN PARALELO

Dos o ms resistencias se encuentran en paralelo cuando tienen dos terminales comunes

de modo que al aplicar al conjunto una diferencia de potencial, UAB, todas las

resistencias tienen la misma cada de tensin, UAB.

Para determinar la resistencia equivalente de una asociacin en paralelo imaginaremos

que ambas, figuras 4b) y 4c), estn conectadas a la misma diferencia de potencial

mencionada, UAB, lo que originar una misma demanda de corriente elctrica, I. Estacorriente se repartir en la asociacin por cada una de sus resistencias de acuerdo con la

primeraley de Kirchhoff:

Aplicando laley de Ohm:

En la resistencia equivalente se cumple:

Igualando ambas ecuaciones y eliminando la tensin UAB:

De donde:
http://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoffhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Ohmhttp://es.wikipedia.org/wiki/Leyes_de_Kirchhoff


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Por lo que la resistencia equivalente de una asociacin en paralelo es igual a la inversa

de la suma de las inversas de cada una de las resistencias.

Existen dos casos particulares que suelen darse en una asociacin en paralelo:

Dos resistencias: en este caso se puede comprobar que la resistencia equivalente esigual al producto dividido por la suma de sus valores, esto es:

K resistencias iguales:su equivalente resulta ser:

ASOCIACIN MIXTA

En una asociacin mixta podemos encontrarnos conjuntos de resistencias en serie con

conjuntos de resistencias en paralelo. En la figura 5 pueden observarse tres ejemplos de

asociaciones mixtas con cuatro resistencias.

A veces una asociacin mixta es necesaria ponerla en modo texto. Para ello se utilizan

los smbolos "+" y "//" para designar las asociaciones serie y paralelo respectivamente.

As con (R1 + R2) se indica que R1 y R2 estn en serie mientras que con (R1//R2) que

estn en paralelo. De acuerdo con ello, las asociaciones de la figura 5 se pondran del

siguiente modo:

a) (R1//R2)+ (R3//R4)

b) (R1+R3)// (R2+R4)

c) ((R1+R2)//R3)+R4

Para determinar la resistencia equivalente de una asociacin mixta se van simplificando

las resistencias que estn en serie y las que estn en paralelo de modo que el conjunto

vaya resultando cada vez ms sencillo, hasta terminar con un conjunto en serie o en

paralelo. Como ejemplo se determinarn las resistencias equivalentes de cada una de las

asociaciones de la figura 5:

a) R1//R2 = R1//2

R3//R4 = R3//4

RAB = R1//2 + R3//4


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b) R1+R3 = R1+3

R2+R4 = R2+4

RAB = R1+3//R2+4

c) R1+R2 = R1+2

R1+2//R3 = R1+2//3

RAB = R1+2//3 + R4

Desarrollando se obtiene:

a)

b)

c)

ASOCIACIONES ESTRELLA Y TRINGULO

En la figura a) y b) pueden observarse respectivamente las asociaciones estrella y

tringulo, tambin llamadas y o delta respectivamente. Este tipo de asociaciones

son comunes en las cargastrifsicas. Las ecuaciones de equivalencia entre ambas

asociaciones vienen dadas por elteorema de Kennelly:

Figura 6

a) Asociacin en estrella

b) Asociacin en tringulo.
http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna#Corriente_trif.C3.A1sicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Kennellyhttp://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Kennellyhttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna#Corriente_trif.C3.A1sica


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Resistencias en estrella en funcin de las resistencias en tringulo (transformacinde tringulo a estrella)

El valor de cada una de las resistencias en estrella es igual al cociente del producto de

las dos resistencias en tringulo adyacentes al mismo terminal entre la suma de las tres

resistencias en tringulo.

Resistencias en tringulo en funcin de las resistencias en estrella (transformacinde estrella a tringulo)

El valor de cada una de las resistencias en tringulo es igual la suma de las dos

resistencias en estrella adyacentes a los mismos terminales ms el cociente del producto

de esas dos resistencias entre la otra resistencia.

ASOCIACIN PUENTE

Si en una asociacin paralelo de series como la mostrada en la figura 5b se conecta unaresistencia que una las dos ramas en paralelo, se obtiene una asociacin puente como la

mostrada en la figura 7.

Figura 7.Asociacin puente.
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:AsociacionPuente.pnghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:AsociacionPuente.pnghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:AsociacionPuente.pnghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:AsociacionPuente.pnghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:AsociacionPuente.pnghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:AsociacionPuente.pnghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:AsociacionPuente.png


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La determinacin de la resistencia equivalente de este tipo de asociacin tiene slo

interspedaggico.Para ello se sustituye bien una de las configuraciones en tringulo

de la asociacin, la R1-R2-R5 o la R3-R4-R5 por su equivalente en estrella, bien una de

las configuraciones en estrella, la R1-R3-R5 o la R2-R4-R5 por su equivalente en

tringulo. En ambos casos se consigue transformar el conjunto en una asociacin mixta

de clculo sencillo. Otro mtodo consiste en aplicar unafem(E) a la asociacin y

obtener su resistencia equivalente como relacin de dicha fem y la corriente total

demandada (E/I).

El inters de este tipo de asociacin est en el caso en el que por la resistencia central,

R5, no circula corriente o R4, en funcin de las otras tres. En ello se basan los puentes

deWheatstone y dehilopara la medida de resistencias con precisin

DIODO EMISOR DE LUZ

Si alguna vez ha visto, unas pequeas luces de diferentes colores que se encienden y se

apagan, en algn circuito electrnico, sin lugar a dudas ha visto el diodo LED en

funcionamiento. El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo

comn, pero que al ser atravesado por la corriente elctrica emite luz. Existen diodos

LED de varios colores y estos dependen del material con el cual fueron construidos.

Hay de color rojo, verde, amarillo, mbar, infrarrojo. Debe de escogerse bien la

corriente que atraviesa el LED para obtener una buena intensidad luminosa. El LED

tiene un voltaje de operacin que vas 1.5V a 2.2 voltios aproximadamente y la gama de

corrientes que debe circular va de 10 mA en los diodos de color rojo y de entre 20mA

y 40mA para los otros LEDS. Los LED tienen enormes ventajas sobre las lmparas

indicadoras comunes, como son su bajo consumo de energa, su mantenimiento casi

nulo y con una vida aproximada de 100,000horas. Se presenta el smbolo que

lo representa:

APLICACIONES QUE TIENE EL DIODO LED

Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadores de cierta situacin

especfica de funcionamiento:

Ejemplos:

Se utilizan para desplegar contadores

Para indicar la polaridad de una fuente de alimentacin de corriente directa.
http://es.wikipedia.org/wiki/Pedagog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Wheatstonehttp://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_hilohttp://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_hilohttp://es.wikipedia.org/wiki/Puente_de_Wheatstonehttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerza_electromotrizhttp://es.wikipedia.org/wiki/Pedagog%C3%ADa


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Como sistema de sealizacin.

Como el sintonizador de un aparato de radio.

Una disposicin de siete LED en forma de ocho puede utilizarse para presentar

cualquier nmero del 0 al 9. Esta disposicin suele emplearse en calculadores yrelojes digitales.

III. EQUIPOS INSTRUMENTOS Y MATERIALES

Una fuente de poder. Un protoboard. Resistores de carbn de distintos valores. Seis diodos LED de color verde, rojo y amarillo. Tres resistores de carbn 330 W. Dos multitester digital

IV. PROCEDIMIENTO

1. Medir con el ohmmetro los valores de los resistores que van a utilizar.

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R719.79K 0.98K 0.31K 1.46K 28.5K 6.72K 9.77K

2. Conectar los tres resistores en serie y medir con el ohmmetro la resistenciaequivalente

3. Regular la fuente E a una tensin de 6.26 V (valor opcional), medir lacorriente en el circuito, y el valor de la tensin en cada resistor y antelos en

la TABLA #01. Verificar, si se cumple la respectiva suma de tensiones en elcircuito en serie. E = V1 + V2 + V3


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E1= V1+ V2+ V3

R I(m.A) V

R1 1.46 0.56 0.80

R2 6.72 0.56 3.77

R3 9.77 0.56 5.45

E = 0.80+3.77+5.45

E = 10.02

4. Ahora en lugar de resistores conectar tres diodos emisores de luz (LED),adems en serie un resistor de carbn de 330 (para evitar que los diodos

se quemen).

5. Medir la corriente en el circuito y la tensin que cae en cada elemento delmismo (TABLA #02), verificar si se cumple el paso 3.V1 = V (R) + V (D1) + V (D2) + V (D3)

I(m.A) V(v)R = 330 5.48 5.52Led verde 5.48 1.87Led rojo 5.48 2.81Led amarillo 5.48 1.90

Comprobando la suma de tensiones

E = VR+ VD1+ VD2+ VD3= 5.52+1.81+2.81+1.90= 12V 12.04V

6. Saque del circuito cualquier de los LED (circuito abierto), Cul es el valorde la corriente?

El valor es cero

7. Armar el circuito en paralelo, para ello utilizar otros resistores.


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8. Determinar la resistencia equivalente por el mtodo utilizado en el paso 2.

El valor nominal es: RT= (1/R1+ 1/R2+ 1/R3)-1= 18.15

El valor medido con el instrumento result: 18.15 K

9. Medir la tensin y las corrientes en cada rama del circuito (TABLA #03),verificar si se cumple: IT = I1 + I2 + I3

R I(m.A) VR1 29.5 13.02 0.40R2 19.79 13.02 0.61R3 0.98 13.02 12.04

La corriente nominal sera:IT= V/RT= 13.02

Comprobando la suma de corrientes:IT= I1+ I2+ I3= 0.40+0.61+12.04=13.0413.02

10.Coloque los LED en lugar de los resistores (asegurndose que cada diodotenga, si es posible, un resistor de disipacin de corriente).

11.Mida los valores de la corriente en cada diodo (TABLA #04) y compruebe elpaso 9. IT = I1 + I2 + I3

I VD1 1.87 m.A 12.08vD2 1.06 m.A 12.08vD3 3.94 m.A 12.08v

Comprobando la suma de corrientes:


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T= I1+ I2+ I3= 1.87+1.06+3.94 = 6.87 mA

12.Saque del ckto un LED que sucede con el resto del ckto, Cul es el valor dela corriente?

El valor de la corriente disminuye un valor muy pequeo

13.Armar el circuito siguiente y determinar la corriente que pasa por cadaelemento (TABLA #05).

Fuente a 12.01 R I VR1 29.5 k 0.36 m.A 12.01R2 0.31 k 0.55 m.A 12.01R3 19.79 k 8.05 m.A 12.01R4 0.98 k 3.99 m.A 12.01

14.Armar el circuito siguiente y determine la corriente que pasa por la fuentede tensin

Las resistencias que usamos en el laboratorio fueron:

R3, R1 y R2: 1K(marrn, negro, rojo, dorado)

R4: 0.56K(verde, azul, marrn, dorado)

R5: 4.7K(amarillo, violeta, rojo, dorado)

R6: 2.2K(rojo, rojo, rojo, dorado)


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El voltaje de la fuente fue de 23.7V

La resistencia equivalente fue de 3.24

Equivalente I (amp)

Delta 7.3mEstrella 7.15m

15.Ahora armar el circuito de la figura siguiente, donde RA, RB Y RC son losequivalentes estrella de R1, R2, R3 delta y mida la misma corriente total,del paso anterior

En este circuito se uso las resistencias RA, RB y RC de 0.39K(naranja, blanco,

marrn, dorado) haciendo un acercamiento a las resistencias equivalentes de delta aestrella

La resistencia equivalente fue de 3.34K

La Intensidad de corriente fue de 7.15amp

La tencin de la fuente fue de 23.7V

Equivalente I (amp)Delta 7.3mEstrella 7.15m

V. CUESTIONARIO

1. Con los datos de la fuente y los valores medidos de los resistores determineel valor de la corriente, la tensin de cada resistor de la fig. 01 y comprelocon los datos de la tabla 01

Valor tericoFuente a 10v R I V

R1 1.51 k 0.56 m.A 0.81 vR2 6.7234 k 0.56 m.A 3.765 v

R3 10.34 k 0.56 m.A 5.434 v


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Valor medidoFuente a 10v R I V

R1 1.46 k 0.56 m.A 0.80R2 6.72 k 0.56 m.A 3.77R3 9.77 k 0.56 m.A 5.45

2. con los datos de la fuente y los valores medidos de los resistores determineel valor de la corriente total, la corriente de cada resistor de la fig.02 ycomprelo con los datos obtenidos en el paso 9. confeccione una tabla

Valor tericoFuente a 30v R I V

R1 0.39 0.23 12R2 0.47 0.55 12

R3 8.06 7.576 12R4 1.2 4.01 12

Valor medidoFuente a 30v R I V

R1 29.5 0.36 12.01R2 0.31 0.55 12.01R3 19.79 8.05 12.01R4 0.98 3.99 12.01

3. Con los valores medidos de los resistores y la fuente de tensin, en cadacircuito determine las tensiones y corriente que caen y circulan en cadaresistor y comprelos con sus respectivas tablas con los datos medidos

4. Cul es la mxima corriente que pueden soportar los LED?

Color Cada de

tensin(VLED)

V

Intensidad

mxima ( ILED)

mA

Intensidad

media(ILED)mA

Rojo 1.6 20 510

Verde 2.4 20 510

Amarillo 2.4 20 510

Naranja 1.7 20 510


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5. Cmo evitas que el LED no soporte ms de la corriente permitida?

Colocando en serie con el diodo una resistencia para evitar sobre cargas de corriente. Lo

cual provocara que led se queme.

6. Se puede hablar de intensidad de corriente sin que exista voltaje?

Si, en un cortocircuito el voltaje es 0 y si existe corriente (en cortocircuito) pero en otros

casos se puede decir que segn la ley de Ohm ---> V=RI, por lo tanto, no hay voltaje

sin corriente o viceversa, una fuente de voltaje genera corriente y una fuente de

corriente genera voltaje

7. Se puede hablar de voltaje sin que exista intensidad de corriente?

Si, en un circuito abierto no existe corriente (corriente 0A) pero si existe voltaje

8. Qu pasa si se conecta un instrumento de medida con la polaridadinvertida? Analice los dos casos (instrumentos analgicos e instrumentosdigitales).

El signo de la medida ser negativo. Si es analgico la aguja no se mover porque

el giro de la aguja es anti horario. El punto de partida es cero. Si es digital, marca la

pantalla en valor negativo

9. Qu es un cortocircuito? Haga un esquema del mismo. Ilustre conejemplos, casos reales de dicha situacin.

Un cortocircuito es una falla en un aparato o lnea elctrica/electrnica por la cual la

corriente pasa del conductor activo (o vivo) al neutro en sistemas de corriente alterna o

desde el polo positivo al negativo cuando se trata de corriente continua.

Segn la ley de OHM, cuando se produce un corto al no tener resistencia entre los

conectores la corriente tiende a infinito (recordemos que segn esta ley la corriente es

directamente proporcional al voltaje sobre la resistencia). Este efecto se aprecia por las

chispas o el fuego que se genera cuando se produce un cortocircuito, que muchas veces

funden los circuitos.

Cortocircuito en lared de distribucin de energa elctrica
http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_distribuci%C3%B3n_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_distribuci%C3%B3n_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica


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Corto circuito ocasionado por agua en un conectorRJ45.

Cortocircuito provocado con una corriente de 12 V y 20 A.

10.Qu es un circuito abierto? Haga un esquema del mismo. Ilustre conejemplos, casos reales de dicha situacin.

Un circuito abierto es un circuito en el cual no circula la corriente elctrica por estar ste

interrumpido o no comunicado por medio de un conductor elctrico. El circuito al no

estar cerrado no puede tener un flujo de energa que permita a una carga o receptor de

energa aprovechar el paso de la corriente elctrica y poder cumplir un determinado

trabajo. El circuito abierto puede ser representado por una resistencia elctrica,

resistencia o impedancia infinitamente grande.

11.Qu sucedera si usted conecta en serie una resistencia muy grande

con una resistencia muy pequea ? Y qusucedera si e conecta estos dos resistores en paralelo?

I =

= I=0
http://es.wikipedia.org/wiki/RJ45http://es.wikipedia.org/wiki/RJ45


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Req =

= 1

La Req e aproximadamente igual a la resistencia ms pequea

La corriente seria pequea

12.Usando las ecuaciones adecuadas y los datos obtenidos, determine cul delos circuitos consumi mayor potencia elctrica.

Circuito con la resistencia en serie de la figura # 1

P = I2x Req

P =x 294

P = 0.9219 W

13.Disee una experiencia de laboratorio que le permita obtener la grafica depotencia en funcin de la intensidad de corriente al cuadrado. Supongavalores para la intensidad y utilice la ecuacin de potencia dada en laintroduccin, para calcular esta ultima magnitud, usando un resistor de . Construya la mencionada grafica.

i p

0.1 0.015

0.2 0.06

0.3 0.135

0.4 0.24

0.5 0.375

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

i

p


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14.Desarrolle en cualquier programa de simulacin los pasos 14, 15 y 16;tomando los valores de la resistencia y fuente de tensin utilizados; ycompare los valores obtenidos en forma experimental con los obtenidos pordesarrollo virtual.

15.En el circuito de la figura 8, determine la tensin del generador, sabiendoque la tensin entre los resistores de , es de .

En el lazo izquierdo; en el resistor de 20k, tenemos una tensin de 20v, para la

Resistencia equivalente del lazo izquierdo.


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Calculando la resistencia equivalente en el lazo de la derecha, tenemos:

Calculando la resistencia equivalente, tenemos:


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Ahora nos encontramos con un divisor de tensin en donde el voltaje en el resistor

de:

VI. CONCLUSIONES Los valores reales de voltaje y potencia variaron con respecto los nominales.

Existen distintas asociaciones de resistores como serie paralelo mixto los cualesayudan a tener los valores que son difciles de conseguir.

Los diodos LED al exponerles a sobre corrientes tienden a fallar por eso se lespone una resistencia en serie.

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