DESARROLLO GUIA 6

1 - Actividades de contextualización e identificación de conocimientos necesarios para el aprendizaje.

Resuelvo los siguientes interrogantes:

√ Cuáles son las Características y las definiciones de una onda senoidal.

•En los circuitos e instalaciones de corriente alterna (AC), tanto las tensiones como las corrientes son ondas senoidales . Esto quiere decir que la tensión entre dos puntos cambia constantemente de polaridad y que la intensidad por un conductor cambia constantemente de sentido. Los valores característicos de las ondas senoidales son los siguientes, y son aplicables tanto a tensiones como a corrientes.

• Amplitud (Vmax; Imax): es el valor máximo instantáneo de la senoidal. La amplitud positiva y negativa son iguales pero con signo contrario. - Vmax= √2 Vrms- VD

- Vrms= Vmax√2

La onda senoidal la podemos determinar conociendo su estructura que costa del voltaje efectivo , el periodo, la frecuencia y la amplitud.

•Periodo (T): es el tiempo que una senoidal emplea en realizar una oscilación. Obviamente cuanto más rápido gire el alternador, menos tiempo emplea en cada oscilación y menor es el periodo. En ángulo girado, una oscilación (1 vuelta) siempre equivale a 360º (2π radianes).

•Frecuencia (f): es el número de oscilaciones que realiza la onda en un segundo (Fig. 4). Se mide en Hertzios (Hz) y es la inversa del periodo.

√ Cuál es la dirección y las polaridades definidas.

• Es necesario establecer un conjunto de polaridades para el voltaje senoidal de CA y una dirección para la corriente senoidal CA. En cada caso , la polaridad y la dirección de la corriente estarán por un instante en la parte positiva de la forma en onda senidal. Junto con los símbolos para el voltaje y la corriente de CA senoidales , se emplea una letra minúscula para indicar que la cantidad es dependiente del tiempo; es decir su magnitud cambiará con el tiempo.

√ Cuál es el Formato matemático general para el voltaje y la corriente senoidales.

• El formato matemático básico para la forma de onda senoidal es Amsen a

Donde Am es el valor pico de la forma de onda y a es la unidad de medición para el eje horizontal.

- Para cantidades eléctricas como la corriente y el voltaje , el formato genetral es :

Donde la mayúscula con el subíndice m representa la amplitud , y las minúsculas i y e representan el valor instantáneo de corriente o voltaje, respectivamente , en cualquier tiempo. Este formato es particularmente importante porque presenta el voltaje o la corriente senoidales como funciones del tiempo , el cual es la escala horizontal del osciloscopio.

√ Cual son las Relaciones de fase.

• La relación de fase entre dos formas de onda indica cuál de éstas se adelanta o retrasa con respecto a la otra , y por cuántos grados o radianes.

√ Como se realizan las Mediciones de fase.

• La ecuación para determinar el ángulo de fase puede .

La medición de ángulos en fase se puede observar la conectar en el osciloscopio , sin embargo , la ecuación para determinar el ángulo de fase se puede presentar utilizando la figura de la parte superior .Primero , observe que cada función senoidal tiene la misma frecuencia, permitiendo el uso de cualquier forma de onda para determinar el periodo. Para la forma de onda seleccionada en la figura ; el periofo incluye 5 diviciones en 0.2ms/división. El desplazamiento de fase entre las formas de onda es de 2 divisiones.Dado que el periodo completo representa un ciclo de 360. , puede formarse la siguiente relación y obtendremos la ecuación :

36´́́0 °

T ( N Ú MERO DE DIVISIONES )=

ɵDESPLAZAMIENTO DE FASE (¿ DE DIVISIONES)

Y desplazamientode faseT (númerodedivision es) =

ɵ

√ Que son los Valores promedios.

• El valor promedio de cualquier corriente o voltaje será el valor indicado en el medidor de cd. En otras palabras, durante un ciclo completo , el valor promedio es el valor de cd equivalente. En el análisis de circuitos electrónicos se aplican tanto fuentes de cd como de ca sobre la misma red. Entonces será necesario conocer o determinar los componentes de cd( o valor promedio) y ca del voltaje o de lacorriente en distintas partes del sistema.El valor promedio o cd puede encontrarse utilizando un multimetro digital o un osciloscopio.

√ Que son los Valores efectivos.

Se define como el valor de una corriente rigurosamente constante DC que al circular por una determinada resistencia óhmica pura produce los mismos efectos caloríficos (igual potencia disipada) que dicha corriente variable AC. De esa forma una corriente eficaz es capaz de producir el mismo trabajo que su valor en corriente directa o continua. Como se podrá observar derivado de las ecuaciones siguientes, el valor eficaz es independiente de la frecuencia o periodo de la señal.

Al ser la intensidad de esta corriente variable una función continua i(t) se puede calcular:

Donde T es el periodo de la señal .

Esta expresión es válida para cualquier tipo de onda.

√ Como realizar Mediciones con instrumentos AC.

• El galvanómetro de D’ Arsonval empleado en los medidores de CD puede utilizarse tambn para medir voltajes y corrientes senoidales si se coloca entre la señal que se medirá y el movimiento de lectura promedio.

• Los medidores digitales pueden utilizarse también para medir señales senoidales, pero el factor de escala de cada forma de onda de entrada debe conocerse primero.

• El multimetro : tiene diferentes funciones un medidor digital podemos leer frecuencia , voltaje y corriente , se conecta según el valor a obtener.

• El contador de frecuencia ; proporciona una lectura digital de ondas senoidales , cuadradas y triangulares desde 5 HZ hasta 100 Mhz para niveles de entrada de 30mV hasta 42 V.

• El AMP-CLAMP ; es un instrumento que puede medir corriente alterna en el intervalo de amperaje sin tener que abrir el circuito. El lazo se abre entonces se coloca alrededor del conductor que transporta corriente.

• El osciloscopio ; proporciona una exhibición de la forma de onda en un tubo de rayos catódicos para permitir la detección de irregularidades y la determinación de cantidades tales como magnitud , frecuencia , periodo , componente cd etc. Emplea botones de uso para establecer escalas verticales u horizontales eliguiendo opciones que aparecen en su pantalla , también puede almacenas hasta cuatro configuraciones de medición para usos futuros.

√ Cuál es la aplicación de la corriente alterna.

•  LA CORRIENTE ALTERNA SE APLICA EN TODO LO QUE ES ELECTRICIDAD DOMOCILIARIA, ALUMBRADO PUBLICO,INDUSTRIAS,COMERCIOS,ETC. PARA TODO ESO ESO Y MUCHO MAS SE UTILIZA CORRIENTE ALTERNA PORQUE TIENE MENOR PERDIDAS QUE LA CONTINUA EN LA TRANSMISION POR LAS LINEAS.

√ Cuestiones de seguridad (altos voltajes y cd contra ac).

• Según Boylestad cualquier red alimentada debe tratarse con respeto , debe utilizarse sabiendo los efectos nocivos al no manipularse correctamente.

A medida que el voltaje y la corriente aumenten debe aumentar exponencialmente las normas e implementos de seguridad , usar el EPP respectivo tanto zapatos de suela de goma como guantes , etc.. ; Si se llegase a tener contacto directo con una red de tensión o de corriente se debe soltar en el menor tiempo posible ya que en un tiempo x de exposición podrá ser fatal , no llevar prendas metálicas cuando se acerque ha altas tensiones , siempre atender a los señalamiento e indicaciones , es mejor estar atento y prevenido siempre que estemos ante peligrosas fuentes ya sea AC o DC.

2 – CONCEPTOS :

Forma de onda

Las magnitudes fundamentales que se van a calcular en un circuito son tensiones y corrientes. Estas magnitudes son provocadas por los elementos activos existentes en el circuito y su valor dependerá de la función que siga la tensión en las fuentes de tensión (o la intensidad en las

fuentes de intensidad), además del resto de elementos pasivos que constituyan el circuito. A estas magnitudes le llamaremos señales, así tendremos señales de tensión y señales de corriente. Estas señales que pueden tomarse directamente de las fuentes, o de cualquier punto del circuito estarán constituidas por valores de tensión o de corriente que variarán con el tiempo, cuya representación dará lugar a una curva que obedecerá a una función más o menos compleja. A la forma de esa curva es a lo que llamaremos forma de onda de la señal. Las formas de onda que se pueden presentar en un circuito pueden ser infinitas, pero las podemos agrupar en tres grandes grupos, en los que podremos distinguir las particularidades que aparecen en los circuitos en función del tipo de forma de onda que presenten los generadores del circuito. • Señales con forma de onda constante Las fuentes que presentan una señal constante en el tiempo, reciben el nombre de fuentes de continua. Así mismo a los circuitos que solo tengan fuentes de continua, les llamaremos circuitos de continua, en los que todas las corrientes y tensiones serán constantes en el tiempo. En este tipo de circuitos solo tendremos resistencias como elementos pasivos. • Señales con forma de onda periódica A las señales que no son constantes les llamaremos señales variables en el tiempo, las cuales tendrán su correspondiente forma de onda. De las cuales destacaremos en primer lugar las que cumple la condición de ser periódicas, es decir, hay un intervalo de tiempo y por tanto una porción de la onda que se repite continuamente.

Frecuencia es una magnitud que mide el número de repeticiones por unidad de tiempo de cualquier fenómeno o suceso periódico.

Para calcular la frecuencia de un suceso, se contabilizan un número de ocurrencias de este teniendo en cuenta un intervalo temporal, luego estas repeticiones se dividen por el tiempo transcurrido. Según el Sistema Internacional (SI), la frecuencia se mide en hercios (Hz), en honor a Heinrich Rudolf Hertz. Un hercio es la frecuencia de un suceso o fenómeno repetido una vez por segundo.

Un osciloscopio es un instrumento de visualización electrónico para la representación gráfica de señales eléctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal, frecuentemente junto a un analizador de espectro.

Presenta los valores de las señales eléctricas en forma de coordenadas en una pantalla, en la que normalmente el eje X (horizontal) representa tiempos y el eje Y (vertical) representa tensiones. La imagen así obtenida se denomina oscilograma. Suelen incluir otra entrada, llamada "eje THRASHER" o "Cilindro de Wehnelt" que controla la luminosidad del haz, permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la traza.

Período o periodo,1 es palabra que deriva del latín periŏdus.2 Este término se utiliza regularmente para designar el intervalo de tiempo necesario para completar un ciclorepetitivo, o simplemente el espacio de tiempo que dura algo.

En geología, período geológico es una unidad del tiempo geológico de segundo orden, inferior

a la era geológica y superior a la época geológica.3

También existen períodos geológicos en cuerpos celestes externos a la Tierra

(véase Escala de tiempo geológico lunar).

En matemáticas:

El período y la frase organizados en una o más oraciones (periódico puro) o

posteriormente al primer número decimal (periódico mixto).

El período de una función periódica es la parte de ésta (P) que, conforme se le añade a

la variable independiente, hace repetir los valores de la variable dependiente:

RADIAN

El radián es la unidad de ángulo plano en el Sistema Internacional de Unidades. Representa el ángulo central en una circunferencia y abarca un arco cuya longitud es igual a la del radio. Su símbolo es rad. Hasta 1995 tuvo la categoría de unidad suplementaria en el Sistema Internacional de Unidades, junto con el estereorradián. A partir de ese año, y hasta el momento presente, ambas unidades figuran en la categoría de unidades derivadas.

Esta unidad se utiliza primordialmente en física, cálculo infinitesimal, trigonometría, goniometría, etc.

Hasta el momento hemos visto la forma de onda senoidal con valores instantáneos de cero cuando α = 0, π y 2π y con valores máximos cuando α = π/2 y 3π/2 como se ilustra en la figura 1.

figura 1. onda senoidal de formato Am sen(α ) Si se desplazara la forma de onda de la figura 1.hacia la derecha pasando por el eje de las abscisas con una pendiente de dirección positiva antes del origen de coordenadas, la expresión es

(1) Si la forma de onda de la figura 1. se desplazara hacia la izquierda pasando por el eje de las abscisas con una pendiente de dirección positiva después del origen de coordenadas, la expresión es

(2)

en la ecuación (1) y (2) theta indica el desplazamiento de la onda hacia la izquierda o la derecha del eje vertical respectivamente

Valor eficaz:

El valor eficaz de una tensión de alterna es aquel valor que aplicado sobre una resistencia tiene la misma eficacia térmica que una continua. Es decir, produce la misma disipación de calor (eroga la misma potencia) que una tensión continua de dicho valor. En una onda senoidal, este valor es

Vmáx / √2 , en una onda triangular, el valor eficaz es Vmáx /2 y en una onda cuadrada es igual al Vmáx

El multímetro mide el valor eficaz de las tensiones alternas senoidales de 50 Hz. Para esta forma

de onda senoidal, el valor eficaz es 1 /√2 = 0,707 del valor máximo de dicha onda.

(Veficaz = 0,707Vmáx )

Se seleccionó en un generador de ondas una tensión senoidal de 50 Hz. Se conectaron a su salida un osciloscopio y un multímetro.

Valor instantáneo: Es el que toma la ordenada (tensión o intensidad) en un instante, t, determinado.

Osciloscopio Multímetro Voltimetro Amperimetro Pinza amperimetrica

•Proporciona una exhibición de la

forma de onda en un tubo de rayos

catódicos que permite la

observación de irregularidades .

√ Permite obtener

cantidades como magnitud ,

frecuencia y periodo.

• Puede desplegar 2 formas de onda la mismo tiempo.

√ Se emplea conectando una

punta y una pinza al lugar de medicion ,

utilizando los botones de su menú puede

establecer ciertas escalas.

• El multimetro es un

instrumento muy completo , que tiene varias

medidas que pueden utilizarse , como el voltaje l la corriente l el

ohmeaje , frecuencia ,

temperatura y continuidad.√ Su modo de

uso varia dependiendo del

valso que se desee hallar .•Sirve para

medir AC Y DC.

•El voltímetro es el

instrumento empleado para

medir el voltajeo tensión en un circuito o de una fuente.• Su eso es en paralelo con el punto que se

quiere tomar la media teniendo

en cuenta la polaridad.

•Es el intrumento empleado para

tomar la medida de corriente , su

unidad es le amperio.

•Se conecta en serie con el punto

de medición tomando en

cuenta la polaridad.

•Permite medir amperaje en

corriente alterna , sin tener que abrir

el circuito√ Se abre la pinza

y se coloca alrededor del conductor de

corriente.•Su escala de

medición va de 6 hasta 300 Amp.√ la adición de

dos puntas permite usarlo

como voltímetro u ohmímetro.

Cuadro instrumentos de medición y sus caracteristicas

• OSCILOSCOPIO ONDA SENOIDAL