ANALISIS DE CIRCUITOS AC

TRABAJO COLABORATIVO 1

GUSTAVO ADOLFO GOMEZ 1075216934

John Harvy Medina Rodríguez 1075216527

JORGE DAVID CUELLAR

SERGIO DANIEL VEGA GAITAN 1075246649

TUTOR: NESTOR JAVIER RODRIGUEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD NEIVA HUILA

2012

INTRODUCCION

Este trabajo colaborativo tiene como necesidad enfocarnos a realizar el análisis de circuitos con voltajes y corrientes alternos.

Como iniciativas tomamos las impedancias, resistencias, reactancias inductivas, y

circuitos serie paralelos que nos ayudan a problemas o discusiones que tengamos

en un circuito; de ello utilizando los instrumentos de medida la cual nos favorece

en el día a día y en nuestros trabajos.

La práctica gira en un entorno de cómo utilizar instrumentos de medida como

multímetro amperímetros y óhmetros los cuales nos ayudan en el desempeño de

la unidad.

Como conocimientos previos teníamos la facultad de utilizar generadores de señal

y osciloscopios instrumentos especiales y de medida con precisión que utilizamos

en todo el trayecto del trabajo.

Como primera medida los resultados que nos regala este tipo de práctica es la posibilidad de retroalimentar nuestros saberes y ponerlos en práctica.

Tratando de objetividad nuestros conocimientos que nos hacen vulnerables a

procesos cognitivos las cuales podemos mejorar y atribuir a una gran respuesta en

caso que necesitemos de resultados.

OBJETIVOS

Interpretar y analizar cada circuito expuesto para cada práctica,

hallando valores como capacitancia, inductancia, impedancia,

voltajes corrientes en cada uno de los componentes.

Realizar cada uno de los montajes y hallar la gráfica correspondiente.

Realizar sus respectivos análisis matemáticos y compararlos con los tomados en la simulación.

Comprender el comportamientos de los circuitos RL, RLC,RC

Realizar un manejo óptimo de simuladores electrónicos existentes en el mercado.

Interactuar e intercambiar información con cada uno de los integrantes del pequeño grupo colaborativo.

PROCEDIMIENTO 1

Tabla 1. Verificación de la fórmula de la impedancia para un circuito RL.

Valor del Voltaje Voltaje en Corriente Reactancia Impedancia Impedancia

Inductor en el el Inductor Calculada del Circuito del Circuito

Resisto Inductiva Ley de (calculada)

mA

mH r (calculada) Ohm

Nominal Medido

47 mH 47 mH 5 V 4.55 V 2.04 V 1.38 mA 1476.55 Ω 3623.18Ω 3615.25 Ω

100 mH 100mH 5V 3.59V 3.44V 1.09 mA 3141.6Ω 4587.15Ω 4556.27Ω

Valor del Inductor Reactancia Angulo de fase Impedancia

Inductiva

Nominal Medido

47mH 47mH

100mH 100mH

1.1 Cálculos del Circuito RL de 47 mH y 3300Ω.

Onda Senoidal.

Intensidad de corriente.

Voltaje en el inductor de 47 mH y Resistor de 3.3K

Diagrama fasorial de impedancia

1.2 Cálculos del circuito RL de 3.3KΩ y 100 mH.

Onda Senoidal

Intensidad de Corriente Voltaje en el inductor de100 mH y Resistor de 3.3 K

Diagrama fasorial de impedancia

PROCEDIMIENTO 2

Tabla 3. Uso del osciloscopio para hallar el ángulo fase, en un circuito RL en serie

Ancho de la Distancian entre Angulo de fase grados

onda Senoidal puntos cero a

D, divisiones divisiones

Valor Nominal Valor Medido

47 47 10 10

100 100

Tabla 4. Relaciones entre el ángulo de fase y el voltaje en el circuito RL.

Valor Voltaje Voltaje Voltaje Corriente Reactancia Angulo Voltaje

Nominal aplicado en el en el Calculada Inductiva de fase aplicado

del resistor inductor grados calculado

resistor I, mA Calculado o

3.3K 10 V 7.24 v 6.89 V 3141.6 Ω 9.98 V

1 K 10 V 3.03 V 9.52 V 3141.6 Ω 9.99 V

2.1 Calculo del circuito RL de 3.3KΩ y 100 mH

Onda Senoidal Intensidad de Corriente

Diagramas fasoriales de impedancia 2.2 Cálculos del circuito RL de 1KΩ y 100 mH

Onda Senoidal

Intensidad de corriente

Voltaje en el inductor y la resistencia

PROCEDIMIENTO 3

Valor del Voltaje Voltaje en Corriente Reactancia Impedancia Impedancia

Capacitor en el el Calculada del Circuito del Circuito

Resisto capacitor capacitiva Ley de (calculada)

μF

mA

r

(calculada) Ohm

Nominal Medido

0,033 0,033μF

10 V 3,82V 9,23 V 1.91 mA 4825 Ω 5235Ω 5223 Ω

μF

0.1 μF 0.1 μF 10V 7,82V 6,22V 3,91 mA 1592 Ω 2557 Ω 2556 Ω

PROCEDIMIENTO CON EL CAPACITOR DE 0,033 MF

PROCEDIMIENTO CON EL INDUCTOR DE 0,1 MF

Vr = I*R = 7,82

I = V/Z = 3,91 Vc = Xc / Z = 6,22

= 2556 y Z= v/I = 2557

Xc=1/2 fc = 1/ (2*3,14*1000*0,1* ) = 1592

Θ = = 38,52

Tan(Θ)= 0,80

PROCEDIMIENTO 4 Para

el Resistencia de 2 K

Primero calculo la Reactancia Capacitiva para poder encontrar la Z (Impedancia).

Xc = 4822,8 Ahora aplicando Pitágoras, calculo la Impedancia del circuito.

Z = 4925,4 Ahora calculo la corriente.

It = 2mA Calculo VR con la It.

VR= I t x R

VR= 2 mA x 1000 Ω

VR= 2 V Ahora con este valor calculo el Voltaje en XL.

VXL = 9,8 V Para el Resistencia de 6,8 K Primero calculo la Reactancia Capacitiva para poder encontrar la Z (Impedancia).

Xc = 4822,8 Ahora aplicando Pitágoras, calculo la Impedancia del circuito.

Z = 8336,6 Ahora calculo la corriente.

It = 1, 199mA Calculo VR con la It.

VR= I t x R

VR= 21,199mA x 6800 Ω

VR= 8,15 V Ahora con este valor calculo el Voltaje en XL.

VXL = 5,78V

Valor Capacitancia D cm Ancho de onda Dist entre

Resistencia puntos 0

1kΩ 33nF 2 10 54

6.8kΩ 33nF 1 10 18

Tabla 7. Uso del osciloscopio para hallar el ángulo de fase, θ , en un circuito RC serie resultados en laboratorio

R cap Volt VR VC I calc XC θ VOLT

apl cal

1k Ω 33nF 9.9V 2 V 9.79 2.03 4822 54 9.9 V

mA Ω

6.8KΩ 33nF 9.9 8.15 V 5.78 1.2 mA 4822 18 9.9 v

Ω

Tabla 8. Angulo de fase y relaciones de voltaje en un circuito RC en serie.

Resultados de la simulación

Con R 1kΩ

Con R 6.8kΩ

PROCEDIMIENTO 5 PRACTICA N° 5 CIRCUITO

HONDA RESULTANTE.

VOLTAJE EN EL RESISTOR , ANTES HALLAREMOS Z Y Xc.

= 540,33

Xc=1/2 fc = 1/ (2*3,14*6000*5* ) = 530, 7

Vr = I·R = 9,37 V CORRIENTE

I=V/Z= 93,8 mA

POTENCIA APARENTE POTENCIA REAL FACTOR DE POTENCIA

PA = Vrms*Irms = 4,69 VA PR= I ^2*R/2 = 0,43 W FP= PR/PA = 0,093 %

Θ = = 79°

Capacitancia Voltaje Voltaje Corriente Potencia Potencia Factor Angulo

Resistencia R, en el (MEDIDA) aparente real P, de de

Ω (valor aplica resistor I, mA PA VA W potencia

nomina do VR, V FP Valor

l) VAC, grados

Nominal Medido C, μF V

100 5 μF 50V 9,37 V 93,8 mA 4,65 VA 0,43 W 0,093 % 79°

100

100 10 μF 25V 8,92V 88,2 mA 2,20VA 0,38W 0,17% 69,34

100

PROCEDIMIENTO CON CONDENSADOR DE 10mF

GRAFICA RESULTANTE VOLTAJE APLICADO

VOLTAJE EN LA RESISTENCIA

ANTES HALLAREMOS Z Y Xc.

= 283,52

Xc=1/2 fc = 1/ (2*3,14*6000*10* ) = 265,3

Vr = I·R = 8,92V CORRIENTE I=V/Z= 88,2mA

POTENCIA APARENTE POTENCIA REAL FACTOR DE POTENCIA

PA = Vrms*Irms = 2,20 VA PR= I ^2*R/2 = 0,38W FP= PR/PA = 0,17%

Θ = = 69,34

HALLANDO EL ANGULO DE FASE

La hallamos con una rrega de tres según la grafica.

Para la del condensador de 5, μF

4 180

1,7

77°

Para el condensador de 10 μF

4 180

1,5

67,5°

Resistencia Capacitancia Distancia Ancho de Angulo de Factor de

(valor (valor entre la onda fase potencia

nominal) nominal) puntos senoidal (calculado)

R, Ω C, μF cero D, cm (calculado) FP, %

d, cm

100 5 2 cuadros 8 cuadros 77° 0,093%

100 10 2 cuadros 8 cuadros 67,5° 0,17%

PRACTICA 6

CIRCUITO RL

VR=I·R= 2,68 VL = XL/Z = 5,36

I=V/Z= 2,68

= = 3722 y Z= v/I =3731

XL=1/2 fL = 1/ (2*3,14*5000*100* ) = 3140

CIRCUITO RLC

VR=I·R= 7,51 V VL = V*XL/Z = 8,43v Vc= V*Xc/Z = 5,52V

I=V/Z= 3,85 Ma

= = 2602.35 ohm y

Z= v/I = 2597 ohm

Xc=1/2 fc = 1/ (2*3,14*5000*0,022* ) = 1447 ohm

VR=I·R= 8,1 V Vc= V*Xc/Z = 5,86V

I=V/Z= 4,05 mA

= = 2468 ohm y Z= v/I = 2469 ohm

Xc=1/2 fc = 1/ (2*3,14*5000*0,022* ) = 1447 ohm

Circuito Componente Volt V R V L V C I Reactancia Impedancia Z, Ω

Vpp

mA

R L C µF XL XC Ohm Fórmula

Ω mH

RL 2k 100 X 10 5.36 8.43 X 2.6 3140 X 3731 3722

RLC 2k 100 0.022 10 7.6 8.43 5.52 3.85 3140 1447 2602.35 2597.40

RC 2k X 0.022 10 8.1 X 5.86 4.0 X 1447 2468 2469

PRACTICA 7

Para S1 cerrado únicamente, las ondas de entrada y medida al final se encuentran en fase.

Para S2 cerrado únicamente, las ondas de entrada y medida al final se encuentran en desfase de 90 grados.

Para S3 cerrado únicamente, las ondas de entrada y medida al final se encuentran en desfase de 90 grados Para S1 y S3 cerrado únicamente, las ondas de entra da y medida al final se encuentran en desfase de 90 grados.

Para S1 y S2 cerrado únicamente, las ondas de entra da y medida al final se encuentran en desfase de 30 grados. Para S1, S2 y S3 cerrado únicamente, las ondas de e ntrada y medida al final se encuentran en desfase de 20 grados.

Asi θ − φ < 0, osea el factor de potencia está adelantando ( carga capacitiva).

CONCLUSIONES

La realización de este componente practico, a dejado en nosotros un gran

conocimiento sobre formulación, simulación y comprobación de circuitos RL,

RLC,RC entre otros.

Evidenciamos el comportamiento de las ondas resultantes en cada circuito, y cada

una de las fórmulas matemáticas para hallar su ángulo de desfase entre las

ondas. Comprendimos el significado de conceptos como lo son impedancia, Inductancia, reactancia, potencia entre otras.

Aprendimos a reemplazar valores en las formulas expuestas por nuestro tutor(a), respectivamente, de acuerdo a la necesidad del circuito.

Aprendimos a interactuar en nuestro pequeño grupo colaborativo, de manera que

intercambiamos conocimientos e información sobre el componente práctico de la

unidad uno.

BIBLIOGRAFIA Módulo de análisis de circuitos ac

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001603/ Módulo de análisis de circuitos ac Noticias de aula Módulo de análisis de circuitos ac Guia de componente practico