Informe Osciloscopio (1).docx

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO

DEPARTRAMENTO

ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

ASIGNATURA:

CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

Ing. Eutimio Misael Pazmiño Jiménez LABORATORIO DONDE SE DESARROLLARÁ LA PRÁCTICA: DOCENTE:

TEMA DE LA PRÁCTICA:

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

ING. ELECTROMECÁNICA Y MECATRÓNICA

CARRERA PERIODO LECTIVO:

OCT 2018-FEB 2019

NIVEL:

TERCERO

NRC:

3793-37673477

PRÁCTICA N°:

5

Máquinas Eléctricas

Corrección del Factor de Potencia

INTRODUCCIÓN: En el laboratorio es necesario conocer el comportamiento del voltaje, de la corriente y de la potencia en cualquier elemento de un circuito eléctrico. Así como también la conexión de los instrumentos de medida. Para los propósitos de este ensayo, en el cual se tratan parámetros de C. A. (Los valores varían con el tiempo), el osciloscopio es el instrumento de medida m apropiado, posibilita mediciones de precisión de muchas magnitudes eléctricas, es inigualable en su habilidad de representar gráficamente la magnitud medida como así también, su variación con el tiempo. La medición del período de una onda, requiere aclarar dos definiciones: Ciclo. - La parte de una onda cuyo conocimiento es necesario y suficiente para la construcción completa de la misma. Período (T). - El tiempo en segundos para completar un ciclo; el número de ciclos en un segundo se denomina " Frecuencia". La relación matemática entre el período y la frecuencia está dada por la ecuación: 𝑓 = 1/𝑇. La amplitud de la corriente (tensión) alterna está definida por tres parámetros: " pico a pico ", " pico ", " valor eficaz "; el valor de una tensión senoidal se mide con el osciloscopio. Medida de frecuencias. - El osciloscopio no mide frecuencias, sino que los compara con otra conocida. El conjunto de las figuras de Lissajous es una herramienta para la medición de frecuencias. Medición de la diferencia de fases.- Si dos corrientes, o dos tensiones, o una tensión y una corriente o dos fenómenos periódicos cualquiera tienen la misma frecuencia y alcanzan sus picos o ceros en distintos momentos, se dice que hay diferencia de fase (desfasaje) entre ellos, con un ángulo de fase 𝜃. OBJETIVOS:    

Representar las formas de onda mediante el osciloscopio. Familiarizarse con los conceptos de frecuencia, período y sus mediciones mediante el osciloscopio. Obtener las figuras de Lissajous. Medir la frecuencia de fase mediante el osciloscopio.

EQUIPOS Y MATERIALES:      

1 Osciloscopio. 1 Generador de señal de audiofrecuencia. Multímetro de CA. Generador de señal con tensión de salida igual a 6.3 V. Capacitor de 0.1 u F. Resistor de 1 K.

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO 

Tablero aplicación.

INSTRUCCIONES:   

Utilice ropa de protección: mandil, guantes, gafas, cabello recogido, zapato cerrado, etc. Verifique la disponibilidad de los equipos a usar en la práctica. Revise las características de funcionamiento de los equipos.

ACTIVIDADES POR DESARROLLAR: 1. Determinación de la frecuencia mediante la medición del periodo. 1.1. Ajuste la señal del generador de audiofrecuencia, a 1000 Hz 1.2. Conecte la señal de salida del generador a la entrada del eje “Y” del osciloscopio. 1.3. Utilice el osciloscopio para medir el periodo. Registre en la tabla 1. 1.4. Repita la medición anterior para frecuencias de 2000, 3000, 4000, y 5000 Hz. Magnitud media Periodo (ms)

Frecuencia calculada (Hz)

1000

1

1

2000

0.1

10

3000

500

0.002

4000

0.05

20

5000

0.05

20

Frecuencia de entrada en Hz

Tabla 1 2. Medición de Ondas de C.A. 2.1. Ajuste la señal del generador a una frecuencia de 1000 Hz y 1 Voltio (tensión eficaz) de salida. 2.2. Ajuste la sensibilidad del eje " Y " a 1 Voltio por centímetro. 2.3. Conecte la señal de salida del generador a la entrada " Y". 2.4. Ajuste la base de tiempo del osciloscopio de manera que aparezcan varios ciclos en la pantalla. 2.5. Mida los valores de pico a pico. Registre los resultados en la tabla 2. 2.5. Repita la medición anterior para los siguientes niveles de la señal de salida: 2,3,4 y 5 Voltios (tensión eficaz)

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO Magnitud medida Niveles de señal

Valor pico

Valor pico a pico (Hz)

Valor eficaz calculado (V) *

de entrada Valor eficaz (V)

(Vp)

1

1.4

2.8

0.998

2

1.6

3.2

2

3

2.2

4.4

3

4

3.2

6.4

4

Tabla 2

* Debe ser calculado en " análisis de resultados" Tabla 2.- Medición de tensión eficaz de C.- A. 3. Medición de frecuencia en base a las Figuras de Lissajous. 3.1. Conecte el circuito como se indica en la figura 1. El transformador disminuye la tensión de la red de 220 V a 6,3. V de C. A.

Fig. 1 Nota. - Si no tiene a su disposición un transformador reductor de tensión conecte un generador de señal de audio al eje " Y " del osciloscopio con una frecuencia de 60 Hz y una tensión eficaz de 10 Voltios. 3.2. Ajuste la sensibilidad del amplificador vertical para obtener una (deflexión) simétrica de varios pares de divisiones en la pantalla. 3.3. Desconecte el generador de señal de la entrada vertical, conecte otro generador de señal con una frecuencia de 60 Hz a la entrada del amplificador horizontal. Ajuste la amplitud de salida del generador para obtener una deflexión horizontal igual a la obtenida en el párrafo 3.2. 3.4. Vuelva a conectar el primer generador de señala a la vertical. Dibuje en la tabla 3, las figuras que aparecen en la pantalla del osciloscopio. 3.5. Repita las mediciones anteriores para las siguientes frecuencias del generador de señal: 60, 120, 180, 240 y 300 Hz. Magnitud medida

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO Frecuencia en la

Frecuencia en la

Forma de la figura

* Frecuencia

entrada vertical (Hz)

entrada horizontal (Hz)

que aparece en la

horizontal calculada

60

60

pantalla del

(Hz) 59.498

60

120

Osciloscopio

120.291

60

180

179.92

60

240

239.324

60

300

299.946

Forma de la figura que aparece en la pantalla del Osciloscopio  Frecuencia 60 Hz



CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

Frecuencia 120 Hz

Tabla 3

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO



Frecuencia 240 Hz



Frecuencia 300 Hz

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO



Debe ser calculado en “análisis de resultados “.

Tabla 3.- Medida de frecuencias mediante las Figuras de Lissajous. 4. Medida de la Diferencia de Fase. 4.1. Conecte el circuito como se indica en la figura 2

Fig. 2 4.2. Fije la frecuencia del generador de señal a 500 Hz y a un nivel de salida de 5 Vp -p.

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

4.3. Calibre el osciloscopio para obtener una deflexión igual en ambos ejes (como se describió en el párrafo 3). 4.4. Mida las magnitudes de "a” y de "b” (ver figura 3), y registre en la tabla 4.

Fig. 3 4.5. Repita las mediciones anteriores para las siguientes frecuencias del generador: 1000, 2000, 3000, 4000 y 5000 Hz a

b

(cm)

(cm)

1000

4.963

2.657

2000

4.982

3.899

3000

4.94

4.39

4000

4.97

4.63

5000

4.963

4.73

Magnitud medida Frecuencia de entrada ( Hz )

Tabla 4

Circuito simulado

𝑠𝑒𝑛 𝜃

Angulo de fase 𝜃

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO

Frecuencia 1000

Frecuencia 2000

Frecuencia 3000

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO

Frecuencia 4000

Frecuencia 5000

RESULTADOS OBTENIDOS:

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

1. Calcule la frecuencia en base a las medidas registradas en la tabla 1: Escriba los resultados en la misma tabla. 2. Calcule Los valores eficaces de las tensiones obtenidas en las mediciones registradas en la tabla 2. Escriba los resultados en la misma tabla. 3. Calcule las frecuencias de las señales en la entrada horizontal con las mediciones de la tabla 3. Escriba los resultados en la misma tabla. 4. Calcule los ángulos de desfasaje en base a las mediciones realizadas, registradas en la tabla 4. Escriba Los resultados en la misma. 5. Describa las posiciones de los selectores del osciloscopio cuando se mide la amplitud de una señal. La amplitud será la medida desde el eje horizontal en 0 V hasta la altura máxima y se calcula en función del factor de escala (en V/div) del mando de amplitudes 6. Describa las posiciones de los selectores del osciloscopio durante las mediciones d e frecuencia y de diferencia de fase mediante las Figuras de Lissajous. Selector de trigger (disparo). Se seleccionará en función de la frecuencia de la señal a medir, AC es el modo más frecuentemente usado (10Hz y 20MHz). 7. Explique el significado de valor eficaz, valor de pico y valor pico a pico de una onda senoidal. ¿Qué relaciones hay entre estos parámetros? Se llama valor eficaz de una corriente alterna, al valor que tendría una corriente continua que produjera la misma potencia que dicha corriente alterna, al aplicarla sobre una misma resistencia. Es decir, se conoce el valor máximo de una corriente alterna En electricidad y electrónica, se denomina valor de pico (A0) de una corriente periódica a la amplitud o valor máximo de la misma. Para corriente alterna también se tiene el valor de pico a pico (App), que es la diferencia entre su pico máximo positivo y su pico negativo. En el caso de la corriente alterna el valor de pico a pico se representado como “App”, a diferencia de la corriente directa, la alterna presenta picos tanto negativos como positivos y por tal se deduce que el valor pico a pico es la diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo. 8. Qué relación hay entre el valor eficaz de una tensión de C. A. y el valor de una tensión de C.D. Corriente continua: el flujo de corriente eléctrica se da en un solo sentido, la Tensión siempre es la misma y la Intensidad de corriente también. Corriente alterna: el flujo eléctrico se da en dos sentidos 9. Describa el método para la medición de la diferencia de fase con el osciloscopio. De un ejemplo. El osciloscopio de dos canales permite visualizar dos señales simultáneamente y así medir la diferencia de fase entre ambas. sin embargo, debe tenerse mucho cuidado al hacer las conexiones puesto que los dos blindajes de los cables coaxiales están conectados internamente al potencial cero de referencia. en consecuencia, ambos terminales deben conectarse a un mismo punto del circuito. si se conectaran a distintos puntos se haría un cortocircuito entre dichos puntos lo que podría dañar alguno de los aparatos.

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

La diferencia de fase 𝛿 entre la corriente y la fuerza electromotriz en un circuito de corriente alterna es una magnitud importante ya que de ella depende la potencia suministrada por el generador ( 𝑃 = 𝛼𝐼 𝑐𝑜𝑠 𝛿 ). Como el osciloscopio es un voltímetro no es posible visualizar directamente la intensidad de la corriente. Si conectamos estas señales de tensión a los canales 1 y 2 de un osciloscopio de doble traza funcionando en el modo a base de tiempo, la diferencia de fase 𝛿 entre ambas señales está relacionada con la diferencia ∆𝑡 entre dos máximos próximos de cada una de ellas, porque procedemos con lo siguiente: - En el osciloscopio, pulsamos CH1 y CH2 de ambos canales y con ubicamos a ambas líneas base (potencial cero) en el eje x. - Visualiza la fuerza electromotriz por el canal I y el voltaje en la resistencia por el canal II. - Verifica que el punto común de los terminales que están conectados a potencial cero es el punto C del circuito.

10. Describa el método para la medición de frecuencia empleando las Figuras de Lissa jous. De un ejemplo. El sistema anterior de medida de frecuencia mediante el empleo de las "curvas de Lissajous", se puede utilizar igualmente para averiguar el desfase en grados existente entre dos señales distintas de la misma frecuencia. Hacemos trabajar el osciloscopio con deflexión horizontal exterior, aplicando a sus entradas horizontal y vertical (X/Y) las dos señales que se desean comparar. Mediante esta conexión se formará en la pantalla una "curva de Lissajous" que debidamente interpretada nos dará la diferencia de fase existente entre las dos formas de onda que se comparan. Componemos de direcciones perpendiculares y de la misma frecuencia angular 𝜔, desfasados 𝛿 . Supondremos que ambas señales tienen la misma amplitud A. 𝑥 = 𝐴 · 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡) 𝑦 = 𝐴 · 𝑠𝑒𝑛(𝜔𝑡 + 𝛿 ) La trayectoria como podemos comprobar es una elipse. La medida de la intersección de la elipse con los ejes X e Y nos permite medir el desfase 𝛿 , entre dos señales x e y.

11. Qué es la diferencia de fase. ¿Cuándo se produce? Se denomina diferencia de fase entre dos instantes, a la diferencia de las correspondientes fases temporales.

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

La diferencia de fase entre dos magnitudes sinusoidales, es la diferencia de los ángulos con que están representadas esas magnitudes, en un instante determinado. La diferencia en fase entre dos formas de onda se llama a veces el desplazamiento de fase. Un desplazamiento de fase de 360 grados es un retraso de un ciclo o de un período de la onda, lo que realmente no es ningún desplazamiento. Un desplazamiento de 90 grados es un desplazamiento de 1/4 del periodo de la onda. Los desfases se producen entre dos señales que, al provenir de diferentes micrófonos o instrumentos, es decir, diferentes impedancias, no tardan el mismo tiempo en hacer el recorrido entre entrada y salida, por lo que las ondas propias de cada señal pueden interferir entre sí por lo anteriormente explicado.

12. Qué es una tensión de C.A? Dibuje varias formas posibles. La tensión CA es aquella en que la que la intensidad 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 y más frecuente en casi todas las aplicaciones de electrotecnia); triangular; cuadrada; trapezoidal; etc. Si bien estas otras formas de onda no senoidales son más frecuentes en aplicaciones electrónicas.

CONCLUSIONES:

RECOMENDACIONES:

GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO

CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/17

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y DE LA WEB:  Electrotecnia General- Colección CEAC de Electricidad.  Medidas Eléctricas. - Colección CEAG de Electricidad.  Tratado de Electricidad. - Chester Dawes (Tomo II).  Análisis Básico de Circuitos de Ingeniería.- Irwin FIRMAS

F: ………………………………………… F: . …………………………………………. Nombre: Ing. E. Misael Pazmiño J. DOCENTE

Nombre: Ing. Mario P. Jiménez L COORDINADOR DE ÁREA DE CONOCIMIENTO

F: …………………………………………….. Nombre: Ing. E. Misael Pazmiño J JEFE DE LABORATORIO