Informe 2 de Circuitos Electricos 2

5/10/2018 Informe 2 de Circuitos Electricos 2 - slidepdf.com

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Laboratorio de circuitos eléctricos II 2010 - A 1

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA

ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

Tema: Funciones Escalares

Objetivos:

Aprender a controlar los parámetros del circuito cuando se varía uno de ellos.

Aprender a interpretar los errores.

Fundamento Teórico:

Histéresis: En general, la histéresis es el

fenómeno de inercia por el cual un material

ofrece resistencia a un cambio, tiene una

tendencia a conservar sus propiedades. Haciendo

que el proceso de variación sea distinto en un

sentido que en el contrario. Se pueden describirvarios tipos de histéresis pero el más conocido

es la histéresis magnético.

Histéresis Magnética.- La histéresis magnética

Después de someter a una sustancia ferro

magnética a la acción de un campo magnético,

cuando éste desaparece, la sustancia manifiesta

todavía un cierto nivel de inducción magnética,

que llamamos magnetismo remanente. Para poder conocer el ciclo de histéresis de un

material, se puede utilizar el magnetómetro de Köpsel, que se encarga de proporcionarle

al material ferro magnético los cambios senoidales de la corriente eléctrica para

modificar el sentido de los imanes.

Ciclo de Histéresis.- Es la curva que representa el proceso de un material al ser sometido

aun campo

magnético para luego ver que sucede cuando se le quita dicho campo esta grafica se

obtiene en laboratorio.

Lugar Geométrico. Un lugar geométrico es el conjunto de todos puntos del plano que

verifican una propiedad determinada.

Por lo tanto:

Si L es un lugar geométrico definido por la propiedad P, se verifica que:

a) Todo punto de L posee la propiedad P.

b) Todo punto que posee la propiedad P pertenece a L.

La condición b) puede sustituirse por la siguiente:

c) Todo punto no perteneciente a L no posee la propiedad P.

Si un punto P(x, y) en el plano cartesiano pertenece a un lugar geométrico L, la

condición que debe cumplir dicho punto P conduce a una ecuación entre las variables x

e y que es la llamada ecuación del lugar geométrico L.

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnet%C3%B3metro

http://es.wikipedia.org/wiki/Magnet%C3%B3metro






Errores de medición. Medir significa comparar una magnitud de valor desconocido

con una magnitud de referencia de igual especie, previamente elegida, que se denomina

unidad de medida.

En general los resultados de las mediciones no son exactos. Por más cuidado que setenga en todo el proceso de la medición, es imposible expresar el resultado de la misma

como exacto. Aún los patrones tienen error.

Se llama error absoluto (Ea) a la diferencia entre el valor medido (Vm) y el valor

verdadero (Vv) de la respectiva magnitud:

Ea= Vm – Vv

El valor verdadero es casi imposible de conocer. En la práctica puede tomarse como tal

al hallado a través de un muestreo estadístico de un gran número de mediciones, que se

adopta como valor verdadero convencional (Vvc), y el error correspondiente es el errorabsoluto convencional (Eac):

Eac= Vm – Vvc

De las fórmulas anteriores se desprende que el error absoluto será positivo cuando se

mida en exceso y negativo cuando se lo haga en defecto.

De aquí en más, por simplicidad, tomaremos como valor verdadero al valor verdadero

convencional.

El concepto de error absoluto no nos dá una idea clara de la bondad de la medición

efectuada. Por ejemplo, es muy distinto cometer un error de 10 V al medir 13200 V, que

al medir 220 V.

Por lo tanto, es conveniente referir el error absoluto al valor verdadero (o aquel tomado

como tal), para poder comparar los resultados de las mediciones efectuadas,

obteniéndose así el error relativo (Er) en tanto por uno:

Er= Ea / Vv = (Vm - Vv) / Vv

En valores porcentuales:

Er%= Ea . 100 / Vv = (Vm - Vv) . 100 / Vv

Para fijar ideas, cabe señalar que el error típico de una medición destinada a un tablero

eléctrico ronda el 1,5 %, la de un laboratorio de ensayos fabriles es del 0,5 % y la de un

laboratorio de calibración es menor del 0,1 %.






Materiales e instrumentos:

1 Condensador 30 µF

1 reóstato

Características:

Teórico Practico Corriente que

soportaResistencia 268 Ω 100 Ω 1.3 A

1 vatímetro

Características:

Modelo 2041

Marca YOKOJAWA

El voltímetro es usado para medir en corriente continua(C.C.) y corriente

alterna(C.A)

( )






Algunos valores:

RANGO RESISTENCIA

120V Aprox 12KΩ

240V Aprox 24KΩ

Una fuente variable (variac)

1 multímetro

Características:

Modelo 7533-05 NO75AM5073

Marca YOKOGAWA.

0.3% margen de error.

Frecuencia de 1Khz

1 Amperímetro

Características:

: De Hierro móvil

: Puede medir corriente continua como también puede medir corriente alterna.

5% es el margen de error.

Cables de conexión.






Procedimiento.

1.-Atravez de la capacitancia del condensador calculamos cuanto va a ser la impedancia

máxima del circuito para que el reóstato no se dañe.

2.- luego armamos el circuito siguiente :

1.1 Conexión del Circuito en serie:

Primero verificamos si los cables de conexión están bien o están dañado

interiormente, para lo cual usaremos un multitester en la escala de resistencia.

Luego de haber verificado hacemos nuestro circuito en serie utilizando 1 reóstato

y la Reactancia Capacitiva y los cables de conexión, para lo cual el reóstato

tiene en una de sus caras 3 perillas y en otra 2 perillas.

Para esta conexión trabajaremos en la cara donde están las 3 perillas, haciendo

en este caso la conexión de un cable en la parte superior de la perilla y otro cable

en cualquier perilla inferior (elección la perilla derecha).






Fig. Nº1: Circuito RC Serie

1.2 Conexión del voltímetro, amperímetro y vatímetro

Antes de empezar tener en cuenta:

Debemos tener en cuenta que la conexión del voltímetro es paralelo al circuito yel amperímetro es en serie.

Utilizaremos el multimetro digital para tomar los valores de tensión.

Para este experimento usaremos la perilla del voltímetro de 240V, del

amperímetro 5A y del vatímetro tendremos en cuenta los mismos valores

mencionados

Tener en cuenta que el vatímetro tiene 6 perillas (la cual tiene dos entradas +/-)

la cual es una a la bobina amperimétrica y la otra de la bobina voltimetrica deesta.

La bobina amperimétrica se identifica por las perillas que se encuentran juntas y

la bobina voltimetrica tiene las perillas disjuntas (separadas notablemente)

Teniendo en claro lo mencionado comenzamos a hacer nuestra conexión:

Para esta conexión usando el cable del amperímetro de salida de 5A lo

conectamos al +/- de la bobina amperimétrica, a la vez lo conectamos a la perilla

de 5A del vatímetro y usando un cable como puente conectamos a la perilla +/-

de la bobina voltimetrica.






De ahí conectamos un cable a la perilla de 240V y otro cable externo al puente

hecho por las perillas de 5A y +/- del vatímetro.

A continuación, encenderemos nuestra fuente y elegiremos el voltaje máximo

aproximado de 100 Vac para hacer la recolección de datos adecuado a lo

planteado en el laboratorio.

Tomaremos valores del voltaje en la fuente, resistencia y Reactancia, tomaremos

valores del amperímetro y del Vatímetro

Una vez ya tomado los valores apagaremos la fuente y cambiaremos el valor de la

resistencia en 8 valores diferentes y tomaremos de nuevo los datos y

completaremos nuestra tabla para calcular el error entre los valores medidos y los

valores calculados.






2. MEDICIONES

2.1 Valores Medidos en Laboratorio

Tabla Nº 1

2.2 Lugar Geométrico de la Impedancia

Fig. Nº2: Lugar Geométrico de la Impedancia

Fuente

Resistencia

Reactancia

Capacitiva

Corriente

Potencia

Caida

Tension

Caida

Tension

Impedancia Admitancia Conductancia Susceptancia

Capacitiva

102.70 9.90 88.41 1.20 20.00 12.48 102.20 88.96 0.0112 0.1010 0.0113

102.70 20.10 88.41 1.18 32.50 23.32 99.40 90.67 0.0110 0.0498 0.0113

101.70 30.00 88.41 1.12 42.50 33.45 96.10 93.36 0.0107 0.0333 0.0113

101.80 39.90 88.41 1.08 50.00 42.70 92.30 97.00 0.0103 0.0251 0.0113

101.50 50.00 88.41 1.00 57.50 51.70 87.10 101.57 0.0098 0.0200 0.0113

101.00 60.00 88.41 0.95 62.50 59.70 81.60 106.85 0.0094 0.0167 0.0113

100.90 70.10 88.41 0.90 64.00 65.50 77.00 112.83 0.0089 0.0143 0.0113

100.50 80.10 88.41 0.85 64.50 70.70 72.30 119.30 0.0084 0.0125 0.0113

VALORES MEDIDOS EN LABORATORIO

FuenteV ( ) ( ) A W R

V XcV 2 2

C Z R X

( ) ( )

1Y

Z

Y

1G

R

Y

1

C

B X

Y

1( )

1( )

Y

Y

Y

Y






2.3 Lugar Geométrico de la Admitancia

Fig. Nº3: Lugar Geométrico Admitancia

2.4 Lugar Geométrico de la Corriente

0.0000

0.0020

0.0040

0.0060

0.0080

0.0100

0.0120

B

G

LUGAR GEOMETRICO Y

Admitancia


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Fig. Nº4: Lugar Geométrico de la Corriente

2.5 Valores Teóricos

Tabla Nº 2

2.6 Lugar Geométrico de la Impedancia

Fig. Nº5: Lugar Geométrico de la Impedancia

Fuente

Resistencia

Reactancia

Capacitiva

Corriente

Potencia

Caida

Tension

Caida

Tension

Impedancia

Admitancia

Conductancia

Susceptancia

Capacitiva

R I

100.00 10.00 88.41 1.12 0.11 12.63 11.24 99.37 88.97 0.0112 0.1000 0.0113

100.00 20.00 88.41 1.10 0.22 24.34 22.06 97.54 90.64 0.0110 0.0500 0.0113

100.00 30.00 88.41 1.07 0.32 34.42 32.13 94.70 93.36 0.0107 0.0333 0.0113

100.00 40.00 88.41 1.03 0.41 42.48 41.22 91.11 97.04 0.0103 0.0250 0.0113

100.00 50.00 88.41 0.98 0.49 48.47 49.23 87.04 101.57 0.0098 0.0200 0.0113

100.00 60.00 88.41 0.94 0.56 52.56 56.15 82.74 106.85 0.0094 0.0167 0.0113

100.00 70.00 88.41 0.89 0.62 55.05 62.08 78.40 112.77 0.0089 0.0143 0.0113

100.00 80.00 88.41 0.84 0.67 56.27 67.10 74.15 119.23 0.0084 0.0125 0.0113

VALORES TEORICOS

FuenteV

( ) ( ) A W R

V Xc

V ( ) ( )

Y

Y

Y

Y

Y

Y

1( )

1

( )

Y Y

2 2

C Z R X

1Y

Z

1G

R

1

C

B X

C

X . .cosP I V . R

V I R . R C

V I X

cos

cosR

Z






2.7 Lugar Geométrico de la Admitancia

Fig. Nº6: Lugar Geométrico Admitancia

2.8 Lugar Geométrico de la Corriente

0.0000

0.0020

0.0040

0.0060

0.0080

0.0100

0.0120

B

G

LUGAR GEOMETRICO Y

Admitancia

0.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00

Potencia

Resistencia

LUGAR GEOMETRICO DE CORRIENTE

Corriente






Fig. Nº7: Lugar Geométrico de la Corriente

A continuación calculamos el porcentaje de error en las potencias por medio de

la siguiente formula y tendremos el siguiente cuadro

%

Potencia Teorica Potencia Real Error

Potencia Teorica

Tabla Nº 3

Error

Fuente

Error

Resistencia

ErrorReactancia

Capacitiva

Error

Corriente

Error

Potencia

Error CaidaTension Error CaidaTension Error

Impedancia

Error

Admitancia

Error

Conductancia

ErrorSusceptancia

Capacitiva

2.70 1.00 0.00 6.77 58.33 11.04 2.85 0.01 0.01 1.01 0.00

2.70 0.50 0.00 6.96 33.52 5.69 1.91 0.02 0.02 0.50 0.00

1.70 0.00 0.00 4.56 23.48 4.10 1.48 0.00 0.00 0.00 0.00

1.80 0.25 0.00 4.80 17.70 3.59 1.31 0.04 0.04 0.25 0.00

1.50 0.00 0.00 1.57 18.64 5.02 0.06 0.00 0.00 0.00 0.00

1.00 0.00 0.00 1.50 18.92 6.31 1.38 0.00 0.00 0.00 0.00

0.90 0.14 0.00 1.49 16.26 5.52 1.79 0.06 0.06 0.14 0.00

0.50 0.12 0.00 1.35 14.62 5.37 2.49 0.06 0.06 0.12 0.00

PORCENTAJE DE ERROR

RV

XcV






3. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Realizar la conexión de los instrumentos para protección de ellos mismos.

A través del siguiente trabajo nos pudimos dar cuenta sobre ciertas cosas, por

ejemplo que la relación que hay entre el tiempo con la carga del condensador,

es un tipo de relación directa lo cual mientras mayor es el tiempo mayor es la

carga que va a tener el condensador, por otro lado la relación que tiene la

descarga del condensador con respecto al tiempo es una relación inversa, a

medida que transcurre mas tiempo, la carga del condensador es menor.

Los valores de la constante de tiempo t, el valor que esta tendría que tomar enforma teórica con los valores del condensador y de la resistencia difiere del

valor que se tomo en la forma practica, esto se debe a que se pudieron

presentarse algún tipo de falla durante la medición del tiempo o del voltaje, por

fallas o valores con cierto margen de error de la fuente de poder, el

condensador, la resistencia, o el voltímetro, o por razones que simplemente no

pudieron se identificadas.

Con respecto a los gráficos en el de descarga se puede ver que en el inicio de

las mediciones las diferencias de voltaje de descarga eran mayores con

respecto a los intervalos de descarga finales, la diferencia de voltaje mientras

avanza el tiempo, disminuyen los intervalos de descarga. Lo que nos lleva a

tener una curva logarítmica.

Con respecto a la carga del condensador en el inicio, la diferencia de carga de

un intervalo de voltaje es mayor mientras avanza el tiempo a que cuando nos

acercamos al limite de la carga máxima del condensador, lo que nos lleva a

tener una curva con forma exponencial, o logarítmica, pero con el signo

contrario.

Tener en cuenta el estado en el que se encuentran los instrumentos ya que eso

puede afectar en los datos de laboratorio.

Tener en cuenta las normas de seguridad en el laboratorio para evita cualquier

percance.

Revisar que las conexiones del circuito estén correctas entes de empezar con

la experiencia del laboratorio, especialmente la continuidad de los cables, ya

que esto suelen estar abiertos dado al uso que se les da en el transcurso delas experiencias realizadas en el laboratorio.






4. BIBLIOGRAFIA

Circuitos Eléctricos J.A. Edminister

Circuitos Eléctricos II Ing. O. Morales

http://es.wikipedia.org/wiki/Curva_de_hist%C3%A9resis

http://www.slideshare.net/mantenim/presentacion-histeresis

http://www.ifent.org/lecciones/cap07/cap07-06.asp

www.mat.usach.cl/Memorias/LEMC/Diccionario/Concepto_de_Lugar_Geometrico.html

http://www.paginadigital.com.ar/articulos/2002rest/2002terc/tecnologia/sica100.

htm




http://www.mat.usach.cl/Memorias/LEMC/Diccionario/Concepto_de_Lugar_Geometrico.html








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