Hojas guia

CONTROL INDUSTRIAL

2015-B

QUITO-ECUADOR

DEPARTAMENTO DE

AUTOMATIZACIÓN Y

HOJAS GUÍAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO

ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

LCE

Texto tecleado

Campus Politécnico "J. Rubén Orellana R."

Dirección: Ladrón de Guevara E11-253 Teléfono: (02) 2976300 Ext.2209 Correo: [email protected] Quito - Ecuador

CODIFICACIÓN DEL REGLAMENTO DEL SISTEMA DE ESTUDIOS DE LAS

CARRERAS DE FORMACIÓN PROFESIONAL Y DE POSGRADO

TÍTULO V. DE LA GESTIÓN ACADÉMICA

CAPÍTULO I. DE LA EVALUACIÓN Y APROBACIÓN DE ASIGNATURAS

Art. 42.- Los profesores otorgarán a cada estudiante dos calificaciones correspondientes a los resultados obtenidos a través de los eventos de evaluación continua propuestos en la planificación semestral por asignatura, una en la mitad del período lectivo y otra al final del mismo, conforme al calendario académico. Cada calificación será sobre diez puntos y se podrá pasar hasta con un decimal. Ningún evento de evaluación tendrá una valoración superior al 40% de cada calificación. Dentro de las fechas indicadas en el calendario académico, cada profesor ingresará las calificaciones en el SAEW. Al final del semestre deberá entregar un reporte impreso de las mismas en la secretaría de la unidad académica correspondiente. Art. 46.- Para aprobar asignaturas de las carreras de ingeniería, ciencias o tecnólogos que consistan exclusivamente de prácticas de laboratorio, es necesario realizar todas las prácticas de laboratorio programadas para el período y alcanzar como mínimo 24 puntos sobre 40. Art. 47.- Para asignaturas que tengan integradas componentes de teoría y prácticas de laboratorio, en la planificación semestral por asignaturas el profesor establecerá los porcentajes de ponderación con los que aportará cada componente a la calificación. El profesor de la asignatura realizará la integración de la calificación. En todo caso, para aprobar la asignatura se requiere haber realizado, al menos, el 80% de todas las prácticas de laboratorio programadas y obtener la calificación global mínima de 24 puntos sobre 40, para el caso de las carreras de tercer nivel y tecnologías, y de 28 puntos sobre 40, para el caso de los programas de postgrado. Art. 48.- Es obligación del profesor dar a conocer a los estudiantes las calificaciones y revisar los documentos de evaluación escritos o digitales, antes de ingresar las calificaciones al SAEW. Art. 49.- Los profesores, en caso de error en la calificación o demora en su entrega, deberán solicitar al Decano de la Facultad, al Director del Instituto Superior Tecnológico o al Coordinador de los Cursos de Nivelación, según el caso, la rectificación de la calificación o la autorización para el ingreso tardío, explicando el motivo correspondiente. El tiempo máximo para la rectificación de calificaciones será de cinco días laborables contados a partir de la fecha del cierre informático del SAEW. Luego de este cierre, las solicitudes de rectificación o de ingreso tardío de calificaciones deberán ir dirigidas al Vicerrector, quien resolverá lo pertinente. Art. 51.- Si un estudiante estimare que la calificación de un evento de evaluación escrito no es justa, podrá solicitar la recalificación del mismo, para lo cual presentará una solicitud al Decano de la Facultad, al Director del Instituto Superior Tecnológico o al Coordinador de los Cursos de Nivelación, según corresponda, tendiente a conseguir la autorización respectiva y el señalamiento de dos profesores de áreas afines para que procedan a la recalificación, entre los cuales no debe constar el profesor de la asignatura.

Esta solicitud solamente se podrá presentar dentro de los tres días laborables

posteriores al ingreso de la calificación al SAEW. Los profesores designados, en el

plazo de dos días laborables de recibido el instrumento de evaluación, remitirán por

separado al Decano de la Facultad, al Director del Instituto Superior Tecnológico o al


Coordinador de los Cursos de Nivelación, según el caso, los resultados de la

recalificación. El Decano de Facultad, el Director del Instituto Superior Tecnológico o el

Coordinador de los Cursos de Nivelación, determinará, mediante proveído, la nueva

calificación como el promedio de las recalificaciones y entregará dicho documento a la

Secretaría correspondiente para que se la registre.

CAPÍTULO IV. DE LA ASISTENCIA ESTUDIANTIL, JUSTIFICACIÓN Y SANCIONES. Art. 61.- Los estudiantes deben asistir obligatoria y puntualmente a los eventos de evaluación y prácticas de laboratorio en las fechas establecidas; en caso de no hacerlo, deberán presentar al profesor de la asignatura una solicitud para rendir o cumplir con dichas actividades, adjuntando los documentos justificativos debidamente certificados por la Unidad de Bienestar Estudiantil y Social, dentro de los tres días laborables siguientes a la fecha de terminación del motivo que impidió su asistencia. Las solicitudes presentadas fuera de este plazo serán negadas. Si la solicitud es justificada, el profesor fijará la fecha y hora para la realización de los referidos eventos, sin sanción. Art. 62.- Si el estudiante no justifica su inasistencia, el profesor aplicará una sanción equivalente al 20% de la calificación obtenida en el evento o práctica de laboratorio. El plazo máximo para la recepción de eventos de evaluación o prácticas de laboratorio atrasados sin justificación, será de diez días laborables después de la fecha inicial.

Art. 63.- Una vez cerrado el Sistema de Administración Estudiantil (SAEW), quienes

deben autorizar cualquier solicitud de examen atrasado son el Decano de Facultad, el

Director del Instituto Superior Tecnológico o el Jefe del Departamento de Formación

Básica, según corresponda.


NORMAS INTERNAS

1.- RESPONSABILIDAD:

a. Son responsables del equipo de laboratorio los profesores y estudiantes que participan en cada sesión.

b. De la buena marcha y el éxito de las sesiones, así como, del cumplimiento de las normas son responsables los instructores de cada sesión de laboratorio.

c. Del correcto funcionamiento de los equipos de laboratorio, así como del arreglo y mantenimiento de laboratorio son responsables los jefes de laboratorio.

d. Fuera de sesiones de laboratorio la coordinación del uso del área y equipos, serán autorizados por el jefe del laboratorio.

2.- ASISTENCIA:

a. El inicio de cada sesión será a la hora programada (ingreso de

estudiantes atrasados con un máximo de 10 MINUTOS).

b. La adquisición de datos de cada sesión finalizará como máximo 10

MINUTOS antes del tiempo establecido para la sesión.

3.- DISCIPLINA:

a. Cada grupo debe trabajar en su respectiva mesa.

b. Cada grupo debe usar solo el equipo de la mesa de trabajo (el equipo

adicional se debe solicitar al instructor).

c. En la mesa de trabajo solo debe estar el material necesario (el resto de

la indumentaria estudiantil ubicar en un sitio pre-establecido).

4.- ACADÉMICO:

a. Cada estudiante debe traer elaborado el TRABAJO PREPARATORIO

correspondiente a la práctica a desarrollar.

b. Todos los trabajos deben ser legibles y en REDACCIÓN

IMPERSONAL.

5.- EVALUACION:

Los instrumentos de evaluación durante el desarrollo de las prácticas serán los

siguientes:


TRABAJO PREPARATORIO

Requisito indispensable para realizar la práctica.

EVALUACION PREVIA Hoja de datos, coloquio antes del inicio del experimento.

DESARROLLO Se evaluará el desarrollo y desempeño de cada estudiante durante la ejecución de la práctica.

INFORME Posterior a la ejecución de la práctica y es sujeto de comprobación.

6.- Pautas Generales.

a. La pérdida y/o deterioro de equipo y herramientas implica

responsabilidad pecuniaria (reposición de equipo de mejores o iguales

características) por parte de la persona o las personas que se

encontraban en la mesa de trabajo (en el caso de sesiones de

laboratorio) o de todo el grupo que se encontraba en un determinado

tiempo en el laboratorio cuando ocurrió la pérdida y/o deterioro de

equipos y herramientas

b. Incumplimiento de plazos: 2 puntos por cada día calendario en la

entrega del informe con un máximo de 5 días calendario, para tener

calificación es obligación entregar el informe.

c. Si el estudiante no justifica su inasistencia, o se presenta a la práctica

de laboratorio sin la preparación respectiva el profesor tiene la potestad

de negar la realización de la misma. Bajo estas circunstancias el

estudiante podrá recuperar únicamente una práctica por bimestre previa

solicitud al instructor.

GUÍA GENERAL DE CARACTERÍSTICAS Y CONTENIDO DE UN

INFORME

1. Carátula: - Identificación del tipo de Laboratorio. - Número y tema de la práctica. - Fecha de realización de la práctica. - Nómina de los integrantes y código del grupo. - Fecha de entrega del informe. - Espacio para datos de recepción. - Período lectivo.

2. Sustentación teórica: - Título de la práctica.

- Objetivo general. - Resumen teórico de sustentación del experimento (acorde a las

indicaciones del instructor) 3. Procedimiento práctico: - Elementos utilizados en la práctica y sus características generales.

- Resumen del procedimiento práctico del experimento con los modelos circuitales.

4. Datos teóricos y medidos: - Modelo de cálculo.

- Tabulación de valores teóricos, medidos y errores (absolutos, relativos o porcentuales).

5. Desarrollo del cuestionario: - Responder en forma clara y plenamente justificada el cuestionario

propuesto en las hojas guías 6. Análisis de resultados: - Análisis de los resultados obtenidos.

- Justificación de los errores. - Conclusiones en base al objetivo del experimento.

7. Aplicaciones: - Directas o indirectas del experimento. 8. Bibliografía específica: - Autor(es), Nombre del texto, Editorial, Edición, País, Año, Capítulo(s),

Página(s). 9. Hoja de datos: - Número y Título de la Práctica.

- Nombres de los integrantes del Grupo. - Código del Grupo. - Gráfica de circuito(s) y tabla(s) con los datos experimentales. - Fecha de realización de la Práctica. - Fecha de entrega del Informe. - Firma del Instructor.

CONTENIDO Y CARACTERÍSTICAS DEL TRABAJO

PREPARATORIO

1. Carátula: - Identificación del tipo de Laboratorio.

- Número y tema de la Práctica.

- Nómina de los integrantes y código del grupo.

- Fecha de entrega del Trabajo Preparatorio.

- Espacio para datos de recepción.

- Período lectivo.

2. Sustentación teórica: - Título de la práctica.

- Objetivo de la práctica

- Desarrollo del cuestionario propuesto en las hojas guías de la práctica a

desarrollarse.

3. Bibliografía específica: - Nombre del texto, Autor(es), Editorial, Edición, Año, País, Capítulo(os),

Página(as).

LABORATORIO DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I


ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Campus Politécnico "J. Rubén Orellana R."

FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Carrera de Ingeniería Electrónica y Control

Carrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones Carrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información

Carrera de Ingeniería Eléctrica

LABORATORIO DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS

ELÉCTRICOS I

PRÁCTICA N°1

1. TEMA

ELEMENTOS ALMACENADORES DE ENERGÍA EN RÉGIMEN PERMANENTE

2. OBJETIVOS

2.1. Interpretar el comportamiento de los elementos pasivos (dando prioridad a

inductores y capacitores), mediante medidas de voltaje y corriente en las

configuraciones básicas de circuitos eléctricos excitados con fuentes de corriente

continua y corriente alterna sinusoidal.

3. INFORMACIÓN

El trabajo preparatorio debe contener un resumen con todos los temas mencionados en el

mismo.

4. TRABAJO PREPARATORIO

4.1. Resumen sobre el comportamiento de los elementos pasivos cuando son

excitados con magnitudes constantes.

4.2. El valor que miden los aparatos para magnitudes eléctricas constantes y alternas

sinusoidales, confirmar la simbología y su significado.

4.3. Traer preparada la hoja de datos (INDIVIDUAL) acorde a las instrucciones de su

profesor.



5. EQUIPO Y MATERIALES

5.1. Fuentes: 1 Fuente de DC 1 Fuente de AC (Variac)

5.2. Elementos: 1 Tablero de resistencias (300, 100, 300 Ω) 1 Inductor núcleo de aire 1 Banco de capacitores

5.3. Equipo de medida: 1 Voltímetro DC 1 Amperímetro DC 1 Multímetro Digital

5.4. Elementos de maniobra y Protección: 1 Interruptor doble con protección 3 Interruptores simples Juego de cables

6. PROCEDIMIENTO

6.1. Exposición del profesor explicando los objetivos y tareas.

6.2. Anotar en la hoja de datos las características técnicas del equipo y elementos

dados.

6.3. Armar el circuito de la Figura 1 (incluyendo los elementos de protección y

maniobra necesarios), antes de activarlo, fijar en la fuente de magnitud constante

el valor de voltaje en vacío propuesto y medido con el voltímetro.

6.4. Luego de activar el circuito (comprobar que el voltaje de la fuente se

mantenga) tomar nota de los valores de corriente y voltaje en cada elemento,

utilizando los aparatos de medida correspondientes.

6.5. Cambiar la fuente DC por el autotransformador (fuente AC) y repetir el numeral

6.3 y 6.4 del procedimiento con el mismo valor de diferencia de potencial.

6.6. Cambiar el inductor por un capacitor de 30 µF en el circuito serie y 10 µF en

el circuito paralelo y; repetir los numerales 6.3, 6.4 y 6.5 del procedimiento.

6.7. Armar el circuito de la Figura 2 con los elementos de protección y

maniobra necesarios, aplicar el voltaje de alimentación propuesto, repetir el

proceso de los numerales 6.3, 6.4, 6.5 y 6.6 del procedimiento.

Figura 1



Figura 2

7. INFORME

CIRCUITOS ALIMENTADOS POR D.C.

7.1. Demostrar que en el circuito paralelo la corriente en el inductor

depende exclusivamente del valor de la resistencia interna de éste (usar los

valores de los elementos usados y valores medidos).

7.2. Explicar en el circuito serie por qué el voltaje en el inductor es proporcional a

la resistencia interna de dicho elemento.

7.3. Justificar el por qué la corriente a través del Capacitor tanto en el circuito serie

como en el circuito paralelo es cero.

7.4. Si se varía el valor de la capacitancia (en el circuito RC de la Figura 1), debe

variar la diferencia de potencia en el Capacitor? Fundamentar la respuesta.

7.5. Explicar el cumplimiento de las leyes fundamentales (Ohm y Kirchoff) en ambos

circuitos.

7.6. Definir la función que desempeña el elemento resistivo en cada circuito.

CIRCUITOS ALIMENTADOS POR A.C. (sinusoidal).

7.7. Explicar en el circuito paralelo porqué la corriente en el inductor no

depende exclusivamente del valor de la resistencia interna de éste (Usar los

valores de los elementos y valores medidos).

7.8. Justificar el por qué la corriente a través del Capacitor es diferente de cero en

ambos circuitos.

7.9. Si se varía el valor de la capacitancia sin alterar los otros parámetros (en el

circuito RC de la Figura 1), ¿varía el valor de la diferencia de potencial en el

Capacitor? Fundamentar la respuesta.

7.10. Se cumplen las leyes fundamentales en ambos circuitos?, explicar brevemente la

respuesta

7.11. Conclusiones y recomendaciones

7.12. Bibliografía



8. REFERENCIAS

(1) Fundamentos de Metrología Eléctrica, A..M. KARCS, Marcombo Boixareu Editores,

75, Tomo I

(2) Introducción a los Circuitos Eléctricos, H. A. ROMANOWITZ, Compañía Editorial

Continental 1971.

Responsable: Ing. Aracely Yandún

Revisado por: Ing. Aracely Yandún JEFE DEL LABORATORIO








ELÉCTRICOS I

PRÁCTICA N°2

1. TEMA

FORMAS DE ONDA PERIÓDICAS, VALORES CARACTERÍSTICOS Y

CONFIGURACIONES BÁSICAS

2. OBJETIVOS

2.1. Justificar los valores característicos de las ondas periódicas mediante el uso del

generador de funciones y el osciloscopio

2.2. Confirmar la interconexión de algunos elementos en configuraciones básicas y su

equivalencia.

3. INFORMACIÓN


mismo.


4.1. Características fundamentales del Osciloscopio y función de los controles básicos de amplitud y tiempo.

4.2. Ondas periódicas simétricas: Cuadrada, Triangular y Sinusoidal. Valores característicos en amplitud y tiempo.



4.3. Conceptos y características de los elementos activos y pasivos, modelos básicos de interconexión, propiedades y equivalencias.

4.4. Traer preparada la hoja de datos (INDIVIDUAL) acorde a las instrucciones de su profesor.

NOTA: Traer 2 puntas de prueba por persona (una de las mismas debe

poseer terrminales banana - banana)


5.1. Fuentes: 1 Fuente de DC 1 Generador de funciones 5.2. Elementos: 1 Tablero con resistores electrónicos 5.3. Equipo de medida: 1 Osciloscopio digital

1 Multímetro Digital (true rms) 5.4. Elementos de maniobra y Protección: 1 Interruptor doble con protección

Juego de cables

6. PROCEDIMIENTO

6.1. Breve explicación del instructor sobre el objetivo y procedimiento de la práctica a

desarrollarse, así como sobre el manejo del osciloscopio digital, y el generador de

funciones.

6.2. Anotar las características técnicas de los elementos que tiene en la mesa de

trabajo.

6.3. Seleccionar en la fuente las siguientes opciones: Forma de onda sinusoidal, valor

de frecuencia (elección del grupo 250 ≤ f ≤ 500 Hz), la amplitud de voltaje mayor

al 80% (selector de amplitud).

6.4. Aplicar la señal de la fuente con los valores seleccionados a uno de los canales

del Osciloscopio, y manipular adecuadamente los controles hasta obtener un

oscilograma de las siguientes características: por lo menos un período de la onda

con una adecuada amplitud. Dibujar (en la hoja de datos) por lo menos un período

completo de la onda y anotar los datos correspondientes de amplitud, tiempo y

valores importantes. Tomar nota del valor del voltaje de la fuente mediante el

multímetro digital (true RMS).

6.5. Cambiar las escalas de amplitud y tiempo en el osciloscopio sin modificar los

controles de la fuente, repetir el literal anterior.

6.6. Repetir los numerales 6.4 y 6.5 del procedimiento para cada una de las otras dos

formas de onda de la fuente (triangular y cuadrada).

6.7. Interconectar en el tablero de resistores electrónicos la configuración de circuito

propuesto por el instructor, hacerlo revisar y luego medir la resistencia

equivalente.



7. INFORME

7.1. Presentar los gráficos de los oscilogramas obtenidos en el procedimiento en forma detallada y completa, utilizando una hoja de papel milimetrado para cada forma de onda. Adjuntar en la misma hoja, los valores característicos de cada señal.

7.2. Presentar los valores medidos y calculados, errores y un ejemplo del cálculo del error porcentual correspondiente.

7.3. Justificar y comentar los valores obtenidos al utilizar escalas diferentes de amplitud en el osciloscopio.

7.4. Establecer y comentar los valores obtenidos con respecto al medido con el multímetro digital.

7.5. Para el circuito propuesto (resistores electrónicos), determinar el error porcentual del equivalente y comparar con la tolerancia teórica calculada aplicando la transmisión del error.

7.6. Conclusiones y recomendaciones 7.7. Bibliografía

8. REFERENCIAS

(1) Instrumentación Electrónica Moderna y Técnicas de Medición, W. D. COOPER, A.

D. HELFRICK, Prentice-Hall, 1991, Capítulo 7, México.

(2) Electrónica Teoría de Circuitos, R. BOYLESTAD, L. NASHELSKY, Prentice-Hall,

Quinta Edición, 1994, Capítulo 22, México

(3) Apuntes de Tecnología Eléctrica Ing. A. MALDONADO










ELÉCTRICOS I

PRÁCTICA N°3

1. TEMA

LEYES DE KIRCHHOFF

2. OBJETIVOS

2.1. Interpretar el cumplimiento de las Leyes de Kirchhoff mediante mediciones de

diferencias de potencial y/o Intensidades de corriente en los circuitos eléctricos.

3. INFORMACIÓN


mismo.


4.1. Consultar sobre los enunciados y aplicación de las Leyes de Kirchhoff, medición

de voltajes y corrientes.

4.2. Presentar un ejemplo donde se aplique las Leyes de Kirchhoff en un circuito con

por lo menos tres mallas propuesto por usted. Resolver únicamente aplicando las

ecuaciones de las Leyes.

4.3. Simular en simulink de MATLAB el circuito a realizarse en la práctica, presentar

valores de voltaje y corriente en todos los elementos.




profesor.


5.1. Fuentes: 1 Autotransformador 5.2. Elementos: 1 Banco de resistencias (100 y 300Ω) 5.3. Equipo de medida: 1 Voltímetro AC

1 Amperímetro AC 1 Multímetro Digital


6. PROCEDIMIENTO

6.1. Exposición del profesor sobre el objetivo y las tareas a cumplir durante la práctica.

6.2. Armar el circuito de la Figura 1 con los elementos de protección y maniobra

necesarios

6.3. Alimentar el circuito con el voltaje indicado, tomar las medidas necesarias para

demostrar el cumplimiento de las Leyes de Kirchhoff. (LVK en todas las mallas y

LCK en todos los nodos).

Figura 1

7. INFORME 7.1. Resolver analíticamente el circuito aplicando dos métodos diferentes: las

Ecuaciones de Mallas y las Ecuaciones de Nodos. 7.2. Presentar un cuadro en el que consten: valores medidos, valores calculados, y los

respectivos errores de lectura expresados en % (adjuntar un ejemplo de cálculo para cada valor). Interpretar y justificar los errores cometidos

7.3. Aplicar las leyes de Kirchhoff en cada nodo y/o malla y comprobar si se cumplen con los valores medidos, comentar la respuesta.

7.4. Conclusiones y recomendaciones 7.5. Bibliografía



8. REFERENCIAS

(1) Electrónica Teoría de Circuitos, R. BOYLESTAD, L. NASHELSKY, Prentice-Hall, Quinta Edición, 1994, Capítulo 22, México

(2) Apuntes de Tecnología Eléctrica Ing. A. MALDONADO, 2006










ELÉCTRICOS I

PRÁCTICA N°4

1. TEMA

ALMACENAMIENTO DE ENERGIA

2. OBJETIVOS

2.1. Descubrir el proceso de almacenamiento y entrega de energía en un capacitor

mediante mediciones de voltaje y corriente con intervalos de tiempo adecuados.

3. INFORMACIÓN


mismo.


4.1. Relaciones de voltaje - corriente en: capacitores e inductores en el dominio del

tiempo

4.2. Las condiciones de carga que intervienen en los capacitores excitados con una

fuente de energía de valor constante.

4.3. Las expresiones de energía almacenada en capacitores e inductores.


profesor.C




5.1. Fuentes: 1 Fuente de DC 5.2. Elementos: 1 Capacitor decádico (10uF)

1 Banco de resistencias electrónicas 5.3. Equipo de medida: 1 Multímetro Digital 5.4. Elementos de maniobra y Protección: 1 Interruptor doble con protección

1 Interruptor simple Juego de cables

6. PROCEDIMIENTO

6.1. Exposición del profesor sobre los objetivos del experimento y como conseguirlos. Anotar en la hoja de datos las características del equipo y elementos dados

6.2. Armar el circuito de la Figura 1, incluyendo los elementos de maniobra y

protección.

Figura 1

6.3. Con el conmutador en posición neutra (sin-conexión), insertar el Amperímetro

digital entre R y C, seleccionar el voltaje de la fuente al valor indicado. Asegurarse

que el capacitor esté completamente descargado (cortocircuitar los terminales).

6.4. A partir de un instante referencial (t = 0, primera lectura), conectar el conmutador

en la posición a y proceder a anotar los valores de corriente; los primeros 10

valores cada 10 segundos, los siguientes (a partir de n = 11) cada 20 segundos,

hasta completar un tiempo total de 3 minutos.

6.5. Terminado el proceso anterior, inmediatamente, cambiar el conmutador a la

posición b, y proceder a tomar las medidas de corriente como en el numeral

anterior, desde un valor inicial instante referencial (t = 0 cambio del conmutador)

hasta completar los 3 minutos.

6.6. Con el conmutador en la posición neutra, retirar el Amperímetro e insertar el

Voltímetro en los terminales del capacitor, asegurarse que el capacitor esté

completamente descargado.

6.7. A partir de un instante referencial (t = 0 conexión del conmutador primera lectura),

conectar el conmutador en la posición a y anotar las medidas de voltaje, las

primeras 10 medidas cada 10 segundos, las siguientes (a partir de n = 11) cada

20 segundos, hasta completar un tiempo total de 3 minutos.



6.8. Terminado el proceso anterior, inmediatamente conectar el conmutador en la

posición b. Proceder a tomar las medidas de voltaje como en el numeral anterior,

nuevamente desde un instante referencial (t = 0 primera lectura cambio del

conmutador) hasta completar los 3 minutos.

6.9. Anotar el diagrama circuital del banco de capacitores

7. INFORME

7.1. Presentar las siguientes gráficas (teórica y práctica) tomando como base los datos que se determinen en forma teórica y los obtenidos en la práctica:

Voltaje de carga vs. tiempo

Corriente de carga vs. tiempo,

Voltaje de descarga vs. tiempo

Corriente de descarga vs. tiempo.

NOTA: En cada gráfica se deben superponer las curvas teórica y práctica

7.2. Determinar la constante de tiempo teórica (aplicación matemática) y consultar

como se determina la constante a partir de las figuras obtenidas en la práctica.

7.3. Presentar en un cuadro todos los posibles valores de capacitancia que puedan

obtenerse en el banco de capacitores, adjuntando como ejemplo el diagrama de

conexión para tres valores diferentes.

7.4. Conclusiones y recomendaciones.

7.5. Bibliografía.

8. REFERENCIAS

(1) Circuitos Eléctricos Introducción al Análisis y Diseño, R. C. DORF, Alfaomega, 1995, Segunda Edición, Capítulo 7, México Eléctrica, Maldonado Alfredo, EPN 2004, Cap. 5, pags. 122-130

(2) Introducción a los Circuitos Eléctricos, H. A. ROMANOWITZ, Compañía Editorial Continental, 1971, Capítulos 11 y 12, México










ELÉCTRICOS I

PRÁCTICA N°5

1. TEMA

MAGNITUDES ALTERNAS EN EL DOMINIO DEL TIEMPO

2. OBJETIVOS

2.1. Interpretar las señales de AC en los elementos (inductor y capacitor), mediante el

oscilograma de voltaje y corriente en los circuitos serie L-R y R-C excitados por

ondas periódicas.

3. INFORMACIÓN


mismo.


4.1. Consultar sobre la función sinusoidal y las funciones singulares (Escalón, Rampa),

características y representación.

4.2. Determinar las expresiones de voltaje y corriente en todos los elementos para un

circuito en serie RC y un circuito RL en el dominio del tiempo con fuente

sinusoidal.


profesor.



NOTA: Traer 2 puntas de prueba por persona (una de las mismas debe

poseer terrminales banana - banana)


5.1. Fuentes: 1 Generador de funciones 5.2. Elementos: 1 Resistor decádico

1 Capacitor decádico 1 Inductor núcleo de aire

5.3. Equipo de medida: 1 osciloscopio 5.4. Elementos de maniobra y Protección: 1 Interruptor doble con protección

Juego de cables

6. PROCEDIMIENTO

6.1. Conversatorio con el profesor sobre objetivos y tareas 6.2. Anotar en la hoja de datos las características técnicas del equipo y elementos

dados. 6.3. Armar el circuito de la Figura 1 con los respectivos elementos de protección y

maniobra. Seleccionar en la fuente una onda SENOIDAL con amplitud máxima. Conectar los dos canales del Osciloscopio (canal a: voltaje total, canal b: voltaje en R).

6.4. Variar de manera simultánea el valor de la resistencia y frecuencia de la fuente, hasta poder observar claramente en el osciloscopio como el voltaje de la resistencia atrasa al voltaje de la fuente, evitando siempre que la onda de la fuente se distorsione. Dibujar en el mismo gráfico el par de ondas para un período completo y anotar los valores representativos.

6.5. Sin modificar los parámetros del circuito ya establecidos de resistencia y

frecuencia, repetir el numeral anterior para una fuente TRIANGULAR Y CUADRADA.

6.6. Armar el circuito de la Figura 2 con los respectivos elementos de protección y maniobra. Seleccionar en la fuente una onda SENOIDAL con amplitud máxima. Conectar los dos canales del Osciloscopio (canal a: voltaje total, canal b: voltaje en R).

6.7. Variar de manera simultánea el valor de la resistencia, capacitancia y frecuencia de la fuente, hasta poder observar claramente en el osciloscopio como el voltaje de la resistencia adelanta al voltaje de la fuente, evitando siempre que la onda de



la fuente se distorsione. Dibujar en el mismo gráfico el par de ondas para un período completo y anotar los valores representativos.

6.8. Sin modificar los parámetros del circuito ya establecidos de resistencia, capacitancia y frecuencia, repetir el numeral anterior para una fuente TRIANGULAR Y CUADRADA.

7. INFORME

7.1. Presentar los gráficos de los oscilogramas obtenidos en el procedimiento en forma detallada y completa utilizando papel milimetrado para cada forma de onda.

7.2. A partir de las formas de onda obtenidas, determinar gráficamente el ángulo de desfase entre el voltaje y la corriente de la fuente para el circuito RL.

7.3. A partir de las formas de onda obtenidas, determinar gráficamente el ángulo de desfase entre el voltaje y la corriente de la fuente para el circuito RC.

7.4. Comentar que sucede con el ángulo de desfase cuando se cambia la fuente de senoidal a triangular y luego a cuadrada en los dos casos. Justificar las respuestas.


7.6. Bibliografía

8. REFERENCIAS

(1) Circuitos de Pulsos, C. H. HOUPIS, J. LUBELFELD, Fondo Educativo Interamericano S.A., 1974, Capítulo 1, Colombia

(2) Análisis de Circuitos en Ingeniería, W. H. HAYT Jr, J. E. KEMMERLY, McGraw -Hill, Quinta Edición, 1993, Capítulo 5, México



LABORATORIO DE LABORATORIO DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I







ELÉCTRICOS I

PRÁCTICA N°6

1. TEMA

MAGNITUDES ALTERNAS EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA

2. OBJETIVOS

2.1. Interpretar las características de las variables de voltaje y corriente en el dominio

de la frecuencia y su interrelación en los diagramas fasoriales.

3. INFORMACIÓN


mismo.


4.1. El COSFÍMETRO: Principio de funcionamiento, formas de conexión y tipos

4.2. Las relaciones voltaje-corriente en el dominio de la frecuencia para los elementos

pasivos

4.3. Configuraciones básicas serie y paralelo, la expresión de inmitancia equivalente

para estas configuraciones.

4.4. Planteamiento general de un sistema de ecuaciones aplicando el uso de variables

de corrientes de malla en el dominio de la frecuencia.



4.5. Dibujar el diagrama fasorial completo (todos los voltajes y corrientes señalados)

para el circuito de la Figura A. Asumir impedancias (Z1, Z2 y Z3) de elementos

diferentes.

Figura A


profesor.


5.1. Fuentes: Voltaje de la red (120 V) 5.2. Elementos: 1 foco de 25W (R1)

1 foco de 40 W (R2) 1 Reóstato de 170Ω (Z1) 1 Capacitor de 30 uF (Z3) 1 Inductor núcleo de aire (Z2)

5.3. Equipo de medida: 1 Voltímetro de AC 1 Amperímetro de AC

1 Cosfímetro 5.4. Elementos de maniobra y Protección: 1 Interruptor doble con protección

6 Interruptores simples Juego de cables

6. PROCEDIMIENTO

6.1. Conversar con el profesor sobre objetivos y tareas, anotar en la hoja de datos las características técnicas de los elementos y equipo.

6.2. Conectar el circuito de la Figura 1 con los elementos y valores propuestos incluyendo el equipo de maniobra y protección necesario.

6.3. Tomar nota de los valores de voltaje y corriente en cada elemento. 6.4. Utilizando el cosfïmetro con las conexiones correspondientes y en las escalas

apropiadas, medir y anotar los ángulos de fase en cada una de las impedancias así como en la fuente de energía.



Figura 1

7. INFORME

7.1. Resolver el circuito de la parte experimental mediante cada uno de los métodos: Ecuaciones de malla y de nodos.

7.2. Presentar una tabla con los valores teóricos, medidos, calculados y errores relativos de: voltaje, corriente y ángulo en cada elemento.

7.3. Comentar los resultados, analizar y justificar los errores.

7.4. Esbozar el circuito correspondiente al diagrama fasorial dado en la siguiente Figura B.

Figura B


7.6. Bibliografía

8. REFERENCIAS

(1) Fundamentos de Metrología Eléctrica, A. M. KARCZ, Marcombo, 1982; Tomo I, Capítulos VI y VII, México



(2) Circuitos Eléctricos, J. A. EDMINISTER, McGraw-Hill, Serie Schaum’s, Segunda edición, 1985, Capítulos 7 y 8










ELÉCTRICOS I

PRÁCTICA N°7

1. TEMA

POTENCIA COMPLEJA

2. OBJETIVOS

2.1. Ilustrar la potencia compleja (triángulo de potencias) para un circuito energizado con corriente alterna senoidal, en base de medidas de diferencia de potencial, intensidad de corriente y potencia activa

3. INFORMACIÓN


mismo.


4.1. Principio de funcionamiento de un elemento de medida vatimétrico: tipos, diagramas de conexión y errores

4.2. Estudiar las expresiones de: potencia instantánea, potencia activa, potencia reactiva y factor de potencia en elementos pasivos interconectados sometidos a variables sinusoidales

4.3. Presentar las simulaciones en simulink de Matlab de los circuitos de la Figura 1 y Figura 2, asumir L=160 mH, Ri=4Ω. Indicar valores de voltaje y corriente en todos los elementos.




profesor.


5.1. Fuentes: Voltaje de la red (120V) 5.2. Elementos: 1 Reóstato de 86Ω 1 Lámpara incandescente de 25W 1 Banco de capacitores 1 inductor núcleo de aire 160 mH, 4Ω

5.3. Equipo de medida: 1 Voltímetro AC 1 Amperímetro AC

1 Multímetro Digital 1 Vatímetro AC


6. PROCEDIMIENTO

6.1. Conversatorio con el profesor sobre los objetivos y tareas

6.2. Anotar en la hoja de datos las características del equipo y elementos dados

6.3. Conectar el circuito de las Figura 1 y posteriormente Figura 2, con los elementos y valores propuestos, incluyendo el equipo de maniobra y protección necesario.

6.4. Medir y anotar el voltaje y corriente en cada elemento (incluida la fuente)

6.5. Utilizando el vatímetro con las correspondientes y apropiadas escalas, medir y anotar la potencia activa total y en cada elemento del circuito

Figura 1 Figura 2



7. INFORME

7.1. Presentar en una tabla los valores teóricos y medidos de: voltaje, corriente, factor de potencia, potencia activa, reactiva, aparente y errores porcentuales para cada elemento, adjuntando un ejemplo de cálculo del valor encontrado.

7.2. En un solo gráfico superponer el triángulo de potencias (total) teórico y práctico para cada circuito estudiado en el laboratorio.

7.3. Para cada uno de los circuitos estudiados en el laboratorio. Construir los diagramas fasoriales (teórico y práctico) completos y superponerlos.

7.4. Interpretar los errores, analizarlos y justificarlos 7.5. Conclusiones y recomendaciones

7.6. Bibliografía

8. REFERENCIAS

(1) Fundamentos de Metrología Eléctrica, A. M. KARCZ, Marcombo, 1982; Tomo I, Capítulos VI y VII, México

(2) Introducción a los Circuitos Eléctricos, H. A. ROMANOWITZ, Compañía Editorial Continental, 1971, Capítulos 17 y 18, México










ELÉCTRICOS I

PRÁCTICA N°8

1. TEMA

CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA

2. OBJETIVOS

2.1. Modificar el factor de potencia de un circuito con cargas R-L mediante el uso de

capacitores en serie o paralelo y analizar los efectos en: corriente, voltaje y

potencia nominal en la carga.

3. INFORMACIÓN


mismo.


4.1. Importancia de la corrección del factor de potencia.

4.2. Métodos de corrección del factor de potencia en sistemas eléctricos monofásicos.

4.3. Ventajas y desventajas (técnico-económicas) de la corrección del factor de

potencia.

4.4. Incluir un método de análisis para determinar el valor de la capacitancia en

paralelo para corregir el factor de potencia a un valor cercano a la unidad (0,95 y

plantear un ejemplo numérico de aplicación)




profesor.


5.1. Fuentes: 1 Autotransformador 5.2. Elementos: 1 Inductor (250 mH, 3Ω

1 Reóstato de 86Ω

1 Capacitor decádico (0-10 uF) 1 Banco de capacitores

5.3. Equipo de medida: 1 Voltímetro AC 1 Amperímetro AC 1 Cosfímetro AC 1 Vatímetro AC 5.4. Elementos de maniobra y Protección: 1 Interruptor doble con protección

4 Interruptores simples Juegos de cables

6. PROCEDIMIENTO

6.1. Explicación del profesor sobre los objetivos, y las tareas a cumplir durante el experimento

6.2. Conectar el circuito de la Figura 1 incluyendo el equipo de maniobra y protección necesario.

Figura 1

6.3. Alimentar el circuito (S2 abierto, S3 Cerrado), considerando Z = 89 + J 94 Ω

(86+3Ω, 250mH) con un voltaje de 100 V, y tomar medidas de: diferencia de potencial, corriente, potencia activa y factor de potencia

6.4. Manipulando adecuadamente los interruptores conectar el capacitor en serie con la carga (89 + J 94) Ω, con el Cosfïmetro correctamente conectado, variar la capacitancia hasta corregir el factor de potencia a un valor cercano a la unidad.



Insertar 3 valores adicionales entre 0 y C màx, repetir la medidas del numeral 6.3 para cada valor de C

6.5. Manipulando adecuadamente los elementos de maniobra (interruptores) conseguir que el capacitor decádico quede en paralelo con la impedancia original (carga) y repetir lo correspondiente al numeral 6.4 del procedimiento

7. INFORME

7.1. Definir los parámetros que influyen en la corrección del factor de potencia para cada método.

7.2. ¿Cuáles son las ventajas de operación de un sistema de energía eléctrico cuando se ha mejorado el factor de potencia?

7.3. Decidir el método de corrección del factor de potencia entre serie y paralelo para sistemas industriales. Explicar y justificar plenamente la decisión técnica y económicamente

7.4. Presentar un cuadro con los valores medidos, calculados y los errores expresados en %, interpretar y justificar los errores encontrados.

7.5. Comprobar si el método de cálculo consultado en el trabajo preparatorio es adecuado y comentarlo.


7.7. Bibliografía

8. REFERENCIAS

(1) Corrección del Factor de Potencia, HEINZ, Pag, Marcombo SA, 1989, España (2) Corrección del Factor de Potencia en sistemas industriales, BARROS

SALDAÑA, WELLINTON, EPN










ELÉCTRICOS I

PRÁCTICA N°9

1. TEMA

ACOPLAMIENTO MAGNETICO

2. OBJETIVOS

2.1. Interpretar con la ayuda del Osciloscopio el acoplamiento magnético (la

geometría) en dos Inductancias con núcleo de aire

2.2. Descubrir la Inductancia propia, Inductancia mutua y polaridad relativa, en un par

de inductancias concéntricas de iguales características y acopladas

magnéticamente en una caja didáctica de acoplamiento mutuo.

3. INFORMACIÓN


mismo.


4.1. Expresiones matemáticas de inductancia propia, inductancia mutua y características de polaridad relativa asociadas a un par de inductores

4.2. Sistema de ecuaciones para la solución de un circuito mixto que contenga por lo menos 2 bobinas acopladas magnéticamente, además de otros elementos pasivos.

4.3. Inductancia equivalente en circuitos en serie acoplados magnéticamente



4.4. Resumir las reglas y convenios para determinar el tipo de acoplamiento y las marcas de polaridad entre un par de bobinas acopladas


profesor.

Nota: Traer 2 puntas de prueba por persona (una de las mismas debe poseer

terminales banana - banana)


5.1. Fuentes: 1 Autotransformador 1 Generador de funciones 5.2. Elementos: 1 Inductancia mutua

2 inductores núcleo de aire (madera) 1 inductor (160 mH, 4Ω)

5.3. Equipo de medida: 1 Osciloscopio 1 Amperímetro AC 1 Multímetro Digital 5.4. Elementos de maniobra y Protección: 1 Interruptor doble con protección


6. PROCEDIMIENTO

PARTE 1

6.1. Conversar con el profesor sobre objetivos y tareas

6.2. Anotar las características de los equipos y elementos utilizados

6.3. Observar en el osciloscopio los oscilogramas cuando se varía la geometría del fenómeno de inducción entre dos inductores de diferentes características acoplados magnéticamente, en diferentes posiciones. (Figura 1)

Figura 1



6.4. Comprobar la proporcionalidad del voltaje inducido con el número de espiras de un inductor. Verificar que la corriente en un conductor enrollado sobre la bobina de 0,16 H varía con el número de espiras.

PARTE 2

DETERMINACION DE LA INDUCTANCIA PROPIA

6.5. Armar el circuito de la Figura 2 con V >= 80 % de V máx., y f = 1500 Hz, onda sinusoidal.

6.6. Conectar el voltímetro en los terminales (3) y (4) y variar el dial del inductor hasta que el voltímetro marque lo mínimo. En estas condiciones anotar el valor del dial

Figura 2 Figura 3 DETERMINACION DE LA INDUCTANCIA MUTUA

6.7. En el circuito de la Figura 3, con una onda sinusoidal y un valor de V tal que la corriente total no exceda los 300mA o el 80% de V máx a una f = 1500 Hz, el dial del inductor en 500 (50,ó 5) mH según sea el caso. Medir y anotar la corriente y el voltaje de la fuente. Invertir el bobinado secundario (3 por 4 y 4 por 3) y proceder a medir y anotar nuevamente la lectura de las magnitudes indicadas.

DETERMINACION DE LA POLARIDAD RELATIVA

6.8. En el circuito de la Figura 4, con onda sinusoidal de un valor de V tal que la corriente total no exceda los 300 mA o el 80% de V máx., a una f = 1500 Hz, el dial del inductor en 500 (50 ò 5) mH. según sea el caso. Medir la diferencia de potencial entre 1 y 3 (V1-3), luego intercambiar los terminales 3 por 4 y medir la diferencia de potencial entre 1 y 4 (V1-4).



Figura 4

7. INFORME

7.1. Presentar en forma ordenada todos los valores obtenidos en la práctica y al menos tres oscilogramas explicativos

7.2. Presentar los cálculos teóricos de los circuitos usados en la práctica, tabular los valores teóricos, comparar con los prácticos, establecer los errores y justificarlos.

7.3. Presentar un gráfico en el que se identifique claramente (por medio de puntos) el sentido del acoplamiento en el numeral 6.8 del procedimiento (Figura 4).

7.4. ¿En qué condiciones se produce la máxima inducción?

7.5. ¿Cuándo el voltaje inducido aparece invertido en el osciloscopio?

7.6. Describir aplicaciones prácticas del acoplamiento magnético


7.8. Bibliografía

8. REFERENCIAS

(1) Circuitos Eléctricos, J. A. EDMINISTER, McGraw-Hill, Primera edición










ELÉCTRICOS I

PRÁCTICA N°10

1. TEMA

CIRCUITOS AJUSTABLES

2. OBJETIVOS

2.1. Interpretar el Lugar Geométrico de: Impedancia, admitancia y corriente en un

circuito alimentado por una fuente de corriente alterna sinusoidal en estado

permanente: a.- cuando hay variación de frecuencia; y, b.- cuando existe variación

en los parámetros del circuito.

2.2. Ilustrar las condiciones de Impedancia, Admitancia, ángulo de fase y corriente en

circuitos resonantes R, L, C en serie. Descubrir los puntos de potencia media y al

ancho de banda.

3. INFORMACIÓN


mismo.


4.1. El significado y la forma de expresar gráficamente un lugar geométrico.

4.2. Variación de la impedancia en un dipolo serie Z = R + j(Xl – Xc) cuando los parámetros de los elementos son fijos y varía la frecuencia de la excitación.



4.3. La variación de Y en un circuito paralelo R – L y R - C cuando la frecuencia permanece constante y varía uno de los parámetros del circuito. Debe incluir la posibilidad de que el L.G. de Y corte el eje real

4.4. Circuitos resonantes serie

4.5. La curva universal de circuitos resonantes serie y los puntos sobresalientes


profesor.

Nota: Traer 2 puntas de prueba por persona (una de las mismas debe poseer

terminales banana - banana)


5.1. Fuentes: 1 Generador de funciones 5.2. Elementos: 1 Inductor (250mH - 3Ω)

2 Resistores de 100 Ω 2 Capacitores decádicos (0.001, 0.01,

0.1, 1.1 uF) 1 Banco de capacitores (0-50uF) o (0-60uF)

5.3. Equipo de medida: 1 Multímetro digital 5.4. Elementos de maniobra y Protección: 1 Interruptor doble con protección


6. PROCEDIMIENTO

6.1. Conversar con el profesor sobre los objetivos y tareas, anotar las características del equipo.

6.2. Armar el circuito propuesto en la Figura 1 incluyendo el equipo de maniobra y protección

Figura 1

6.3. Alimentar el circuito con voltaje máximo con C = 1.1 µF, R = 97 Ω y L = 0,25 H



6.4. Variar la frecuencia de la fuente de acuerdo a una progresión geométrica partiendo de 10 Hz, con una razón de 2 hasta completar 10 términos

6.5. Para cada frecuencia medir voltaje y corriente (en las dos primeras medidas puede haber problemas debido a la frecuencia baja)

6.6. Variar desde la fuente la frecuencia hasta identificar la corriente máxima, anotar el valor de dicha frecuencia (fo), medir la diferencia de potencial en el inductor y en el capacitor (anotar dichos valores).

6.7. Armar el circuito propuesto en la Figura 2 incluyendo el equipo de protección y maniobra

6.8. Alimentar el circuito con V máximo a 65 Hz (R = 100 Ω, anotar los valores del inductor)

6.9. Variar los valores del capacitor en: 0,001, 0.01, 0.1, 1.0, 10, y 60 µF

6.10. Para cada valor del capacitor medir la corriente total y la del capacitor, medir y anotar una sola vez la corriente por R-L

Figura 2

7. INFORME

7.1. Presentar un cuadro en el que se identifique claramente los valores: medidos,

calculados y error expresado en % para cada medida y en cada circuito

propuesto.

Para el circuito serie:

7.2. Superponer el gráfico teórico con el práctico de: Z vs. W; Y vs. w y módulo de I

vs. w. Presentar el ejemplo de cómo se obtiene cualquier punto del gráfico para

cada caso.

7.3. Identificar en el gráfico el ancho de banda, presentar un gráfico teórico de ángulo

de fase vs. w.

7.4. Comentar los gráficos obtenidos en función del análisis teórico.

Para el circuito paralelo



7.5. Superponer el gráfico teórico con el práctico de: Z, Y e I (presentar un ejemplo de

cómo se obtiene cualquier punto del gráfico para cada caso).

7.6. Comentar los gráficos obtenidos en función del análisis teórico

7.7. Analizar los errores cometidos, interpretarlos, justificarlos y proponer posibles

soluciones


7.9. Bibliografía

8. REFERENCIAS

Consultar en cualquier texto o enciclopedia



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