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Laboratorio de Ingeniería Eléctrica – Práctica N° 8

1

Estudio Experimental Del Método De Voltaje de Nodos I.

OBJETIVOS:



Verificar en forma experimental la aplicación del método de los potenciales de nodos.



Darle una utilización practica como un método muy importante para la solución de los circuitos eléctricos.

II.

MARCO TEÓRICO:

Se utiliza cuando aparecen fuentes de corriente que hacen no adecuado el método de mallas ó cuando la cantidad de mallas sea mayor a la cantidad de nodos en nuestro circuito.

Consiste en los siguientes pasos: 1. Se plantea el grafico topológico de la red y se determina el número de nodos. 2. Se toma un nodo de referencia (si la red no lo da). 3. Se asignan voltajes de los nodos restantes (identificándolos en la red.) 4. Se aplica la 1ra Ley de Kirchoff a cada nodo en función de los voltajes asignados. 5. Se ordena las ecuaciones buscando la forma matricial y se soluciona para los voltajes de nodos. 6. Se retorna a la red original y calculamos el resto de las incógnitas en forma aritmética, en función de las variables auxiliares.

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Ejemplo: Resolver por nodos:

Solución:

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ELEMENTOS QUE UTILIZAR: 

2 multímetros digitales



5 resistencias variables de 0 - 44 ohm 1.6 A



1 variac monofásico 0-230 V, 3 2 A



1 puente de diodos



1 amperímetro analógico 0-30 Amp. C-C.



1 fuente de energía adicional independiente (Batería de 12 Voltios)



Conductores eléctricos

III.

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL:

a) Armar el circuito de la figura adjunta:

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b) Calibrar la fuente de tensión continua a 20 V.

c) Calibrar la fuente independiente a 10 V.

d) Registrar en forma tabulada los potenciales en los nodos del circuito (con ayuda de un voltímetro)

NODO

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Valor

A

29.97 V

C

16.49 V

D

19.22 V

F

14.12 V

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e) Registrar de forma tabulada las corrientes en todas las ramas del circuito.

IV. 

RAMA

EXPERIMENTAL

TEÓRICO

a-c

13.4

13.881

c-b

14.4

16.119

d-f

4

9.8571

c-d

3

2.2381

a-d

10.5

11.64

a-b

30

30

CUESTIONARIO.

Con los datos consignados en el circuito, encontrar el diagrama topológico respectivo, indicando sus componentes.



Con los cálculos teóricos efectuados previamente, y los datos tomados en el laboratorio, elaborar en forma tabulada un cuadro de errores absolutos y relativos porcentuales para los potenciales en los nodos del circuito. Voltaje en el Nodo

Grupo 06

Error Absoluto

Error Relativo Porcentual

eA

0.001

0.1 %

eC

0.012

1.22 %

eD

-0.87

4.74 %

eF

0.85

6.06 %

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

Con los cálculos teóricos efectuados previamente, y los datos tomados en el laboratorio, elaborar en forma tabulada un cuadro de errores absolutos y relativos porcentuales para las corrientes en las ramas del circuito. Rama



Error Absoluto

Error Relativo Porcentual

a-c

0.481

3.46 %

c-b

1.719

11.94 %

d-f

0.857

21.42 %

c-d

-0.762

-25.39 %

a-d

1.14

9.79 %

a-b

0

0.00 %

Explique porque en este caso es adecuada la utilización del método de los potenciales de nodos.

En circuitos eléctricos donde se tienen fuentes de corriente o predominan las mallas topológicas sobre los nodos topológicos; es necesario la utilización de este método, resaltando la variación al tener fuentes de tensión.



Que causas estima usted, determinan discrepancias entre los valores teóricos y experimentales, explique

Las herramientas que utilizamos en el laboratorio como los multímetros, sucede algo parecido cuando no calibramos de forma correcta los valores teóricos en nuestro regulador.

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V.

OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES: a) Observaciones: 

El cálculo algebraico se simplifico al obtener las ecuaciones de restricción y resolverlas en nuestra red con una simple inspección.



La calibración de el transformador de energía requiere de mucha precisión para dar con el valor deseado. De igual manera nuestra batería no puede estar conectada mucho tiempo porque su voltaje no permanecerá constante.



Un criterio para determinar la terminal tierra en nuestro circuito es observando a que nodo concurre el mayor número de elementos pasivos.



El multímetro marco algunos valores en negativo, esto indica que la polaridad está invertida en dicho dispositivo.



Si la fuente de tensión no entra a tallar en las matrices, se impone una transformación de fuentes.

b) Conclusiones: 

Es justificable más no necesario que al aplicar este método, el número de mallas topológicas exceda la cantidad de nodos topológicos.



El diagrama topológico nos indica la cantidad de ecuaciones de restricción que debemos calcular previo procedimiento.



Se designa un nodo “Tierra” si el problema no nos lo proporciona, al aplicar la Primer Ley de Kirchoff, la sumatoria de voltajes será siempre 0.



Direccionar todas las corrientes hacia el nodo de tierra, agiliza en gran escala el procedimiento.



Es necesario identificar cada variable en la red original para evitarnos confusiones y problemas de cálculo aritmético.

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VI.

BIBLIOGRAFIA:



O. Morales – F. López (2011). Circuitos Eléctricos I, Vol. 1. Única Edición, Perú: Editorial Ciencias.



Sears, F. W., Zemansky, M. W., Young, H. D. y Freedman, R. A. (2015). Física Universitaria. Volumen 2. Undécima Edición. México: Pearson Educación



https://www.slideshare.net/electricidad/nodos-elctricos



http://nuevomundo.educo.co/documentos/algebratopologicaencircuitos/medida s/glosario2.htm



https://ar.pinterest.com/pin/294422894359294990/



http://www.codensa.com.co/documentos/6_26_2007_12_25_17_PM_GENERALI DADES%207.4.pdf



https://www.twenty20.com/jmgoig/piece/202831696453486252_30854912

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