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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

EXPERIMENTO N°1

INFORME PREVIO CURSO: CIRCUITO ELECTRICOS II TEMA: MEDICIONES DE INTENSIDAD DE CORRIENTE ALTERNA CON EL VOLTIMETRO Y OSCILOSCOPIO PROFESOR: CUZCANO RIVAS ABILIO BERNARDINO ALUMNO: HUAMAN CASIMIRO JOSE CARLOS CODIGO: 1523220752 GRUPO HORARIO: 90G SEMESTRE: 2019-A

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SESIÓN DE LABORATORIO 1. OBJETIVOS 1.1. OBJETIVO GENERAL  Estudiar los dispositivos eléctricos utilizados para usar en el mando eléctrico para Automatización. 1.2. OBJETIVOS ESPECIFICOS  Reconocimiento de los terminales de un Relé.  Prueba estática del Relé.  Prueba dinámica del Relé.  Armar un circuito de mando usando pulsadores y lámparas de señalización. 2. MATERIALES - Equipo de generador de señales - Resistencias de 56.6k, 47k y 100k omios -Conectores, etc. 3. MARCO TEORICO 3.1.-DEFINIR QUE ES LA CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA, DAR EJEMPLOS

* CORRIENTE CONTINUA: La corriente continua la producen las baterías, las pilas y las dinamos, entre los extremos de cualquiera de estos generadores se generan una tensión constante que no varía con el tiempo. Por ejemplo, si la pila es de 12 voltios, todos los receptores que se conecten a la pila estarán siempre a 12 voltios (a no ser que la pila este gastada y tenga menos tensión). Además de estar todos los receptores a la tensión de la pila (un foco por ejemplo), la corriente se mantiene constante, y no varía de dirección de circulación, siempre va a la misma dirección. Conclusión, en corriente continua (C.C o C.D) la tensión y la intensidad de corriente se mantiene constante. Representar las señales eléctricas de tensión y la intensidad de corriente continua en una gráfica:

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Ejemplos: La gran mayoría de aparatos eléctricos que se utiliza en casa, en el trabajo u otro lugar funcionan con corriente alterna, por ejemplo: el radio, la impresora, el celular, la laptop, incluso los automóviles eléctricos, etc. 

CORRIENTE ALTERNA: La corriente alterna es aquella en que la intensidad de cambia de dirección periódicamente en un conductor, como consecuencia del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en los extremos de dicho conductor. La variación de la tensión con el tiempo puede tener diferentes formas: senoidal (la forma fundamental), triangulares, cuadradas, trapezoidal; etc... Si bien estas otras formas de onda no sinodales son más frecuente en aplicaciones electrónicas.

Ventajas de la corriente alterna La corriente alterna presenta varias ventajas decisivas de cara a la producción y transporte de la energía eléctrica, respecto a la corriente continua: 

1.- Generadores y motores más baratos y eficientes, y menos complejos.



2.- Posibilidad de transformar su tensión de manera simple y barata (transformadores)



3.- Posibilidad de transporte de grandes cantidades de energía a largas distancias con un mínimo de sección de conductores



4.- Desaparición o minimización de algunos fenómenos eléctricos indeseables

Actualmente es barato convertir la corriente alterna en continua (rectificación) para los receptores que usen esta última (todos los circuitos electrónicos).

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3.2.-EXPLICAR LOS CONCEPTOS DE CICLO, FRECUENCIA, PERIODO, ANGULO DE FASE REFERENTE A UNA SEÑAL ALTERNA SENOIDAL * CICLO: Es la variación completa de la tensión o la corriente de cero a un valor máximo positivo y luego de nuevo a cero y de este a su valor máximo negativo y finalmente a cero.

* FRECUENCIA: la frecuencia es el número de ciclo que se producen en un segundo. Su unidad es el Hertz (Hz) que equivale a un ciclo por segundo, se representa por la letra f.

* PERIODO: Tiempo necesario para que un ciclo se repita. Se mie en segundos y se representa con la letra T. T=1/f; f=1/T

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* ANGULO DE FASE: La fracción de ciclo que ha transcurrido desde que una corriente o voltaje ha pasado por un determinado punto de referencia (generalmente en el comienzo o 0°) se denomina fase o ángulo de fase del voltaje o corriente, los términos fase o diferencia de fase se usan para comparar dos o más voltajes, o corrientes alternados o voltajes y corrientes de la misma frecuencia, que pasan por sus puntos ceros y máximo a diferentes valores de tiempo.

3.3.- QUE ES VALOR EFICAZ, DE PICO Y DE PICO A PICO DE UNA SEÑAL DE CORRIENTE O VOLTAJE ALTERENA. EXPLICAR LA RELACIONES ENTRE ESTOS PARÁMETROS. * VALOR EFICAZ: Es un parámetro que se utiliza para caracterizar formas de ondas se define como el valor de tensión continua que sería capaz de suministrar la misma potencia (a un elemento de circuito que disipa toda la potencia que se le suministra), que la potencia que le proporciona la forma de onda con dicho valor eficaz. En la siguiente ecuación tenemos la expresión matemática del valor eficaz.

* VALOR PICO Y DE PICO A PICO: Analizando el grafico se ve que hay un voltaje máximo y un voltaje mínimo. La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (Vpp) y es igual al doble del Voltaje Pico (Vp). 3.4.- INDICAR PRECAUCIONES PARA EL USO DEL VOLTIMETRO DE C.A.

Los voltímetros en general, tienden a ser instrumentos frágiles que pueden ser dañados por acciones irreflexivas como el uso de un voltímetro a medida de pequeñas cantidades de corriente para medir una gran tensión. Sin embargo, otro movimiento imprudente es utilizar un voltímetro destinado a la medición de grandes voltajes para medir pequeñas cantidades de voltaje. En este escenario, aunque el

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voltímetro no se dañará, las lecturas obtenidas no serán precisas. Ambos extremos deben ser evitados. Es importante señalar que la mezcla de las conexiones positivas y negativas, por ejemplo conectando el terminal positivo al extremo negativo de la batería puede dañar gravemente el voltímetro, especialmente si es analógico. Otra precaución a tomar en cuenta es determinar en primer lugar si la medida es una tensión de corriente continua que fluye en una dirección o es una corriente alterna que fluye hacia atrás y adelante. Diferentes voltímetros se utilizan para manejar estas diferentes cargas eléctricas. Una última advertencia es que durante el uso de un voltímetro, se debe tener cuidado de no tocar ninguno de los terminales con los dedos desnudos, ya que esto probablemente te electrocutará, a veces incluso hasta la muerte. Tanto como sea posible, la medición de un voltaje debe ser una maniobra de manos libres con la ayuda de pinzas de cocodrilo. 3.5.- DEFINIR LA SENSIBILIDAD DE UN VOLTIMETRO. EXPLIQUE EL EFECTO DE CARGA DE UN VOLTIMETRO DE C.A. ¿CÓMO SE EVITARIA ESTE EFECTO? *SENSIBILIDAD: Se refiere a la respuesta que el instrumento de medición tenga para medir una variable y que tan rápida sea este para estabilizar su medida. Por ejemplo supongamos que tenemos un Voltímetro y queremos medir una salida predefinida de 9 volts, al conectar el Voltímetro podemos notar (dependiendo si es digital o analógico) que el valor llega a la medición correcta en cuestión de segundos, se dice que estos instrumentos tienen una sensibilidad correcta y estable, sin embargo existen medidores con la capacidad de responder con precisión y exactitud en mili segundos lo cual los provee también de la propiedad de sensibilidad. *EFECTO DE CARGA: El efecto de carga es también conocido como “regulación”, sin embargo este es un error que puede ocurrir en casi cualquier medición eléctrica, esto se debe a que cuando se realiza una medición con un instrumento este tiende a extraer una pequeña o gran cantidad de energía (dependiendo de las características del instrumento de medición) del circuito que se este midiendo. Dichos instrumentos poseen el llamado efecto de carga debido a los componentes internos que los componen, este efecto también puede verse influenciado por los componentes externos que

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conforman el circuito a medir, un ejemplo de esto son las impedancias internas de los equipos electrónicos, así como una resistencia en paralelo cuando se mide con un voltímetro.

3.6.- DESCRIBIR EL MÉTODO PARA LA MEDICIÓN DE VOLTAJES DE PICO, DE PICO A PICO Y EFICAZ CON EL OSCILOSCOPIO. Como primer paso vamos a medir el voltaje de pico, VP, y el de pico a pico, VPP, (Fig.3) de la tensión del generador. Los voltajes se miden con ayuda del mando giratorio situado junto a la entrada de señal y está graduado en voltios/div.

Conectaremos el generador de señales sinusoidales por medio de un cable coaxial, que es un cable blindado, a una de las entradas del osciloscopio. Ajustando la base de tiempos a la frecuencia de la señal de entrada (girando adecuadamente el mando situado arriba a la derecha del osciloscopio que viene graduado en tiempo/div) conseguiremos que la señal se fije sobre la pantalla (se dice que la señal está sincronizada). Una vez sincronizada la señal obtendremos sobre la pantalla dibujada la sinusoide que corresponde a la tensión dada por el generador. A partir de las medidas de Vp o Vpp podemos calcular el Voltaje eficaz Vef como Veff =Vp/ √2 . Es el voltaje que mediría un voltímetro colocado entre los conectores del generador. 3.7.- DESCRIBIR EL MÉTODO PARA LA MEDICIÓN DE LA FRECUENCIA CON EL OSCILOSCOPIO. Como primer paso será analizar la grafica Como vemos el periodo (T) es el total de los cuadraditos por un factor que en ese caso será 2ms, entonces:

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𝑇 = 8 ∗ 2𝑚𝑠 = 16𝑚𝑠 Para hallar la frecuencia se halla de la forma f=1/T Entonces: 1

𝑓 = 16𝑚𝑠 = 62.5 𝐻𝑧 3.8.- ¿EXPLIQUE REFERENTE A LA PARTE EXPERIMENTAL, SI EXISTEN DIFERENCIAS ENTRE LOS VOLTAJES MEDIDOS Y CALCULADOS? Siempre hay un margen de erros entre la parte experimental y teórico ya que en la parte experimental existen muchos factores que pueden incidir en el resultado como por ejemplo: el ambiente, un instrumento en mal estado, error humano, etc. 3.9.-¿CONSIDERA USTED EXACTA LA MEDICION DE LA FRECUENCIA MEDIANTE LA MEDICION DEL PERIODO? No, como se pudo ver en el ejemplo presentado al querer hallar el periodo hubo un pequeño error a contabilizar los cuadraditos, no fue exacto y como se sabe que la frecuencia depende del periodo la medición de la frecuencia no sería exacta.

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PROCEDIMIENTO

A.-MEDICIONES DE TENSIONES DE C.A. * Implementando el circuito de la figura 1, en donde: 𝑣1 (𝑡) = 6√2𝑠𝑒𝑛(377𝑡)𝑣



Calcule teóricamente la caída de tensión en cada resistencia. En R1: 56.6𝑘

V1=(56.6𝑘+47𝑘+100𝑘) ∗ 6 = 1.667𝑉 En R2: 100𝑘 )∗ 56.6𝑘+47𝑘+100𝑘

V2=(

6 = 2.947𝑉

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En R3: 47𝑘

V3=(56.6𝑘+47𝑘+100𝑘) ∗ 6 = 1.385𝑉



Realice la simulación. Luego, con el multímetro medir las tensiones en cada componente. Registre los valores en la tabla 1.1

R1 R2 R3

Valor teórico 56.6K 100K 47K

Valor real

Vpp 4.72 3.94 8.34

Vp 2.36V 1.97V 4.17

Vef 1.67V 1.39V 2.95V

Tabla 1.1 

Haga lo mismo con el osciloscopio, previo ajuste de sonda. Registre los valores en la tabla 1.1

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B. DETERMINACIÓN DE LA FRECUENCIA MEDIANTE LA MEDICIÓN DEL PERIODO  Ajuste la señal del generador de señales de 60 Hz y a una tensión de 6Vrms.

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Conecte la señal de salida del generador a la entrada del eje vertical del osciloscopio. Utilice el osciloscopio para medir el periodo y calcule la frecuencia correspondiente (f=1/T)  Repita este procedimiento para frecuencia de 1 KHz y 5 KHz. Anote sus resultados en la tabla 1.2 Tabla 1.2 Valor nominal 60 Hz 1 KHz 5 KHz Periodo (T) 15.73m 0.98m 200.69u