CIRCUITOS ELECTRICOS i 1

CIRCUITOS ELÉCTRICOS i

PRACTICA 10

NOMBRE: GUERRERO RINCÒN ERNESTO MARTÌN

GRUPO: 3Y3 - A

FECHA DE ENTREGA: 22 DE NOVIEMBRE 2013

CRITERIOS CALIFICACION

LIMPIEZA (0.5):

CLARIDAD (0.5):

PROCEDIMIENTO (1):

RESULTADOS (4):

SIMULACIÓN (3)

PUNTUALIDAD (1)

CALIFICACIÓN TOTAL:

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ING. JOSÉ LUIS DE LA ORTA BARRADAS

PRACTICA No. 10

GUERRERO RINCÒN ERNESTO MARTÌN

3Y3 - A

22 NOVIEMBRE DE 2013

Transitorios en Inductores

Objetivos:

1. Determinar la gráfica de la curva para la corriente en un inductor en función del

tiempo cuando la corriente del inductor se incrementa.

2. Determinar la gráfica de la curva para la corriente en un inductor en función del

tiempo cuando la corriente del inductor disminuye.

3. Determinar la gráfica de la curva para el voltaje inducido a través de un inductor en

función del tiempo cuando la corriente se está incrementando.

4. Determinar la gráfica de la curva para el voltaje inducido a través de un inductor en

función del tiempo cuando la corriente está disminuyendo.

5. Medir la constante de tiempo de un circuito RL y comparar su valor medido con el

calculado.

6. Determinar el efecto de variar el valor de R y L en la constante de tiempo de un

circuito RL.

Materiales:

Un osciloscopio de doble trazo. Un generador de funciones.

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Inductores de 100mH, 200mH. Resistencias de 1kΩ, 2kΩ

Memoria USB de 1Gb máximo para almacenar

las gráficas de las señales obtenidas en el osciloscopio

Preparación.

La corriente en la resistencia R (iR) en la Figura 10.1 es la misma que la corriente del

inductor. La corriente puede calcularse dividiendo el voltaje entre la resistencia (VR) por

la resistencia (R). Por lo tanto,

En un inductor, el voltaje inducido (vL) es proporcional al cambio de la corriente del

inductor. Por lo tanto,

En el circuito RL de la Figura 10.1, cuando la corriente del inductor alcanza el estado

estacionario (di/dt=0), el voltaje inducido entre las terminales del inductor (vL) será

El inductor equivale a un corto circuito cuando la corriente del inductor se encuentra en

estado estable y la tensión de alimentación será la del resistor R. Por lo tanto, la corriente

de estado estacionario en el inductor (IL) se puede determinar como

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donde v = +10V.

En un ambiente real de laboratorio, el voltaje en la la bobina puede no ser exactamente

igual a cero para una corriente (constante) en estado de equilibrio porque el inductor

tiene una pequeña resistencia (RL). Deberá añadirse esta resistencia a la resistencia de R

en todas las ecuaciones cuando se realiza este experimento en un ambiente real de

laboratorio.

En el circuito RL de la Figura 10.2, el voltaje inducido en las terminales del inductor (vL) es

positivo cuando la corriente del inductor se está incrementando (di/dt es positivo) y es

negativo cuando la corriente del inductor está disminuyendo (di/dt es negativo). El

máximo voltaje inducido en el inductor (VL) se produce cuando la corriente del inductor

(IL) está empezando a aumentar. En este momento la corriente (IL) es cero. Cuando la

corriente es cero, el voltaje en las terminales de la resistencia R es

y el voltaje del inductor será

Por lo tanto,

La constante de tiempo () para los circuitos RL mostrados en las Figuras 10.1 y 10.2 se

calcula dividiendo el valor de la inductancia (L) por el valor de la resistencia (R). Por lo

tanto,

La constante de tiempo puede medirse a partir de la curva de la gráfica mediante la

determinación del tiempo necesario para que el voltaje o la corriente del inductor

cambien a dos tercios de la variación total. La constante de tiempo también puede ser

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determinada a partir de la gráfica de la curva de corriente del inductor encontrando el

tiempo que le

tomaría a la

corriente alcanzar su valor final si creciera al ritmo inicial.

Figura 10.1. Transitorios en inductores - Corriente del inductor.

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Figura 10.2. Transitorios en inductores - Voltaje en el inductor.

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Procedimiento.

Armar el circuito de la figura 10.1. Las configuraciones del generador de funciones y el

osciloscopio deberán ser como las mostradas. Energizar el equipo para ejecutar el

análisis. La gráfica del canal A en la pantalla del osciloscopio es la salida de onda

cuadrada del generador de funciones. La salida del generador estará cambiando entre

+10V y 0V, simulando la conmutación de una fuente de voltaje de C.D. entre +10V y un

corto circuito. Cuando la tensión del generador va a +10 V, la corriente del inductor se

incrementará hasta alcanzar un valor máximo de estado estacionario. Cuando el voltaje

del generador se vuelve a 0V (cortocircuito a tierra), la corriente del inductor disminuirá

hasta que llega a cero. La curva del canal B es la gráfica del voltaje en la resistencia R

(que es proporcional a la corriente del inductor) en función del tiempo.

Obtenga del osciloscopio (en la memoria USB o en fotografía) la gráfica de la curva del

voltaje de la resistencia (corriente del inductor) en el espacio dado. Anotar sobre el

dibujo la parte de la curva que representa el incremento de la corriente del inductor y la

parte que represente la disminución de la corriente del inductor.

INCREMENTO

DE LA CORRIENTE

DECREMENTO

DE LA CORRIENTE

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Con base en el valor de la resistencia R y la lectura del voltaje en la gráfica, calcular la

corriente final del inductor (iL) cuando la corriente del inductor haya llegado al valor

máximo en estado estacionario.

Basado en el valor de la resistencia R y los +10V de la salida del generador de voltaje,

calcular el valor esperado de la corriente del inductor (iL) cuando ésta llega al valor

máximo de estado estacionario.

Preguntas: ¿Cómo fue el valor de la corriente máxima del inductor de estado estacionario

medido en el paso 1 y 2 comprado con el valor calculado en el paso 3?

Se mantuvo igual en los pasos 1 y 2, en el paso 3 cambio

Predecir el voltaje entre las terminales de la bobina cuando la corriente del inductor

alcanza el valor máximo de estado estacionario. Explicar.

este voltaje es equivalente a un corto circuito en la bobina

De la gráfica, determinar la constante de tiempo (τ) para el circuito y registrar la

respuesta.

τ = 500 µs

Basado en el valor de R y L en la Figura 1, calcular la constante de tiempo (τ) esperada

para el circuito RL.

Preguntas: ¿Cómo fue el valor calculado para la constante de tiempo (τ) comparado

con el valor medido en el paso 4?

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Es muy diferente debido aque en el calculo solo nos muestra una carga o descarga y en

la simulacion nosotros queriamos apreciar varias.

¿Cuántas constantes de tiempo le tomó a la corriente del inductor para alcanzar el

máximo valor de estado estacionario?

5τ en carga y 5τ en decarga

Armar el circuito de la figura 10.2. Las configuraciones del generador de funciones y el

osciloscopio deberán ser como las indicadas. Energizar el circuito para ejecutar el análisis.

La gráfica del canal A en la pantalla del osciloscopio es la salida de onda cuadrada del

generador de funciones. La salida del generador estará cambiando entre +10V y 0V,

simulando la conmutación de una fuente de voltaje de C.D. entre +10V y un corto

circuito. Cuando el voltaje del generador tiende a +10V, la corriente del inductor se

incrementará hasta alcanzar un valor máximo de estado estacionario. causando que el

voltaje del inductor disminuya a cero. Cuando el voltaje del generador tiende a 0V (corto

circuito a tierra), la corriente del inductor disminuirá hasta llegar a cero, causando que el

voltaje del inductor sea negativo e irá disminuyendo en valor conforme la corriente tiende

a cero. La curva del canal B es la gráfica del voltaje del inductor (vab) en función del

tiempo.

Obtenga del osciloscopio (en la memoria USB o en fotografía) la gráfica de la curva del

voltaje del inductor (vab) en el espacio provisto. Anotar sobre el dibujo la parte de la

DECREMENTO

DE LA CORRIENTE

INCREMENTO

DE LA CORRIENTE

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gráfica que representa al voltaje del inductor cuando la corriente del inductor se está

incrementando y la parte que representa el voltaje del inductor cuando la corriente del

inductor está disminuyendo.

Preguntas: ¿Cuál es el voltaje máximo del inductor cuando la corriente del inductor se está

incrementando? Explicar.

Se produce cuando a corriente del inductor se incrementa, el voltaje de la resistencia

Vr = 0 , por lo tanto

V = VR + VC = 10 v

¿Cuál es el voltaje máximo del inductor cuando la corriente del inductor está

disminuyendo? Explicar.

DE 10 V hasta 0V que tiende a descargarse

¿Cuál es el voltaje mínimo del inductor (vab)? Explicar.

-10 v que es donde conde comiensa la carga de la bobina

De la gráfica, determinar la constante de tiempo (τ) para el circuito RL y registrar la

respuesta

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Preguntas: ¿Cómo fue la constante de tiempo (τ) medido en el paso 7 comparado con

el valor calculado en el paso 5?

Los valores fueron iguales

¿Por qué son las constantes de tiempo de la corriente y el voltaje del inductor del mismo

valor? Explicar.

Ya que son los mismos elementos los que se toman en cuenta para el calculo de tao

Cambie R a 2kΩ. Energizar otra vez el circuito. Medir la nueva constante de tiempo (τ) de

la gráfica y registrar la respuesta.

τ = 500 µs

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Con base en el nuevo valor de R, calcular la nueva constante de tiempo (τ) para el

circuito RL en la Figura 10.2.

Pregunta: ¿Qué efecto hubo al cambiar el valor de R en la constante de tiempo? Explicar.

Se incremento el tiempo de carga y descarga

Cambiar L a 200 mH. Energizar y hacer el análisis nuevamente. Medir la nueva constante

de tiempo (τ) de la gráfica de la curva y registrar la respuesta.

τ = 500 µs

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Basado en los nuevos valores de R y L, calcular la nueva constante de tiempo (τ) para el

circuito RL en la Figura 10.2.

Pregunta: ¿Qué efecto hubo al cambiar el valor de L en la constante de tiempo? Explicar.

Disminuyo con respecto a la anterior

Anotar las conclusiones personales obtenidas con la realización de la práctica.

Concluyo que es muy importante conocer el comportmiento de las bobinas en

circuitos RL debido a que son componentes que siempre encontraremos en un

circuito por mas sencillo que sea y asi conocemos su comportamiento en carga y

descarga.

IMAGENES

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