PRACTICA CONEXIN DE RESISTENCIAS #2.

Presentado a:Ing. ARY FERNADO PISSO ORDOEZ

Presentado por:DARWIN FELIPE PARRAWILMER ALEJANDRO PASCUAS

LABORATORIO CIRCUITOS ELECTRICOSFACULTAD DE INGENIERIA ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONESPOPAYAN MAYO DE 2015.

TABLA DE CONTENIDO.

1. Objetivos.1.1 Objetivo General.1.2 Objetivos Especficos.2. Marco Terico.3. Lista de Elementos.4. Diseo de Circuito.5. Clculos 5.1 Clculos Tericos.5.2 Clculos Prcticos y evidencia fotogrfica.6. Simulacin de los circuitos en ISIS PROTEUS.7. Tabla Comparativa de Valores.7.1 Datos Tericos y reales de los Componentes.8. Conclusiones.9. Referencias Bibliogrficas.10. Datos de cada Estudiante.

1.0 OBJETIVOS.

1.1 OBJETIVO GENERAL.

Disear, calcular e Implementar circuitos una Protoboard aplicando conocimientos antes adquiridos en clase sobre anlisis de mallas y nodos de una red o circuito realizando mediciones de Voltaje y corriente sobre elementos resistivos.

1.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Adquirir habilidades en el uso de elementos y herramientas bsicas en el campo electrnico como: Resistencias, Multmetro, Fuentes de Voltaje entre otros. Poner en Prctica temtica antes vista en el Aula de Clase; como Clculos de circuitos por mallas y nodos. Realizar la comprobacin de valores encontrados tanto prcticos como tericos en cada uno de los elementos de la red circuital.

2.0 MARCO TEORICO.Conocer para cada una de las ramas de un circuito sus voltajes de rama y sus corrientes de rama permiten realizar todos los clculos requeridos en el circuito. Una manera de calcular estos valores es la aplicacin de las leyes de Kirchhoff, la ley de Ohm y el principio de conservacin de potencia.En esta Prctica de laboratorio se es indispensable tener conocimiento de algunos pasos y formulas bsicas de clculos circuitales tales como:Teorema de ThveninEn lateora de circuitos elctricos, elteorema de Thveninestablece que si una parte de uncircuito elctricolineal est comprendida entre dos terminales A y B, esta parte en cuestin puede sustituirse por uncircuito equivalenteque est constituido nicamente por ungeneradorde tensin en serie con unaimpedancia, de forma que al conectar un elemento entre los dos terminales A y B, latensinque cae en l y laintensidadque lo atraviesa son las mismas tanto en el circuito real como en el equivalente.El teorema de Thvenin fue enunciado por primera vez por el cientfico alemnHermann von Helmholtzen el ao 1853,1pero fue redescubierto en 1883 por el ingeniero de telgrafos francsLen Charles Thvenin(18571926), de quien toma su nombre.Para calcular la tensin de Thvenin, Vth, se desconecta la carga (es decir, la resistencia de la carga) y se calcula VAB. Al desconectar la carga, la intensidad que atraviesa Rthen el circuito equivalente es nula y por tanto la tensin de Rthtambin es nula, por lo que ahora VAB= Vthpor lasegunda ley de Kirchhoff.Debido a que la tensin de Thvenin se define como la tensin que aparece entre los terminales de la carga cuando se desconecta la resistencia de la carga tambin se puede denominar tensin en circuito abierto.

Calculo de Resistencia o Impedancia Thvenin.La impedancia de Thvenin simula la cada de potencial que se observa entre las terminales A y B cuando fluye corriente a travs de ellos. La impedancia de Thvenin es tal que:

Siendoel voltaje que aparece entre los terminales A y B cuando fluye por ellos una corrienteyel voltaje entre los mismos terminales cuando fluye una corrientePara calcular la impedancia de Thvenin se puede reemplazar la impedancia de la carga por un cortocircuito y luego calcular la corriente( IAB). Como por el cortocircuito la tensin VABes nula, la tensin de Thvenin tiene que ser igual a la tensin de Rth. La impedancia de Thvenin ( Rth= Zth) ser

De esta manera se puede obtener la impedancia de Thvenin con mediciones directas sobre el circuito real a simular.Otra forma de obtener la impedancia de Thvenin es calcular la impedancia que se "ve" desde los terminales A y B de la carga cuando esta est desconectada del circuito y todas las fuentes de tensin e intensidad han sido anuladas. Para anular una fuente de tensin, la sustituimos por un circuito cerrado. Si la fuente es de corriente, se sustituye por un circuito abierto.Para calcular la impedancia de Thvenin, debemos observar el circuito, diferenciando dos casos: circuito con nicamente fuentes independientes (no dependen de los componentes del circuito), o circuito con fuentes dependientes.Para el primer caso, anulamos las fuentes del sistema, haciendo las sustituciones antes mencionadas. La impedancia de Thvenin ser la equivalente a todas aquellas impedancias que, de colocarse una fuente de tensin en el lugar de donde se sustrajo la impedancia de carga, soportan una intensidad.Para el segundo caso, anulamos todas las fuentes independientes, pero no las dependientes. Introducimos una fuente de tensin (o de corriente) de prueba() entre los terminales A y B. Resolvemos el circuito, y calculamos la intensidad de corriente que circula por la fuente de prueba. Tendremos que la impedancia de Thvenin vendr dada por

Anlisis de Mallas y Anlisis de Nodos.Los mtodos de anlisis de nodos y mallas son herramientas que permiten la aplicacin organizada y sistemtica de las leyes de Kirchhoff (KVL o KCL) para resolver problemas complejos con un nmero de incgnitas y ecuaciones linealmente independientes muy reducido.En el mtodo de anlisis de nodos nos interesa conocer los voltajes de nodo para cada nodo del circuito. En el mtodo de anlisis de mallas nos interesa conocer las corrientes de malla para cada malla del circuito. A partir de estas variables calculadas (voltaje de nodos o corrientes de malla) se pueden calcular todos los voltajes de rama y todas las corrientes de rama: los voltajes de rama se calculan como la diferencia entre los voltajes de nodos de los dos nodos de la rama; las corrientes de rama como la suma algebraica de las corrientes de lazo que pasan por la rama.En el ejemplo de la Figura 3-1, por el mtodo de anlisis de nodos, tendramos seis incgnitas (seis nodos), los cuales se convierten en cinco si uno de los nodos es el de referencia. Por el mtodo de lazos con tan solo dos incgnitas (corrientes de las dos mallas) y dos ecuaciones sera suficiente.Es importante anotar que con ninguno de los dos mtodos tenemos el total de las variables directamente, pero se pueden calcular fcilmente a partir de ellas utilizando KVL y KCL.

ANALISIS POR NODOSEn el anlisis por nodos se parte de la aplicacin de KCL a cada nodo del circuito para encontrar al final todos los voltajes de nodo del circuito. Para que el sistema de ecuaciones sea consistente debe haber una ecuacin por cada nodo. As el nmero de incgnitas (voltajes de nodo) es igual al nmero de ecuaciones (una por nodo).De acuerdo al tipo de circuito y la forma en que se seleccione el nodo de referencia se pueden tener distintas posibilidades de conexin de las fuentes: Fuentes de corriente independientes Fuentes de corriente controladas Fuentes de voltaje independientes a tierra Fuentes de voltaje independientes flotantes Fuentes de voltaje controladas a tierra Fuentes de voltaje controladas flotantesSegn lo anterior hay varias maneras de resolver un circuito por el mtodo de nodos. El mtodo que llamaremos general aplica a los casos de circuitos con fuentes de corriente independientes y fuentes de voltaje independientes a tierra. Este mtodo NO aplica a los circuitos que tienen:1. fuentes flotantes de voltaje (se usa el mtodo de supernodos)2. fuentes controladas de corriente o voltaje (se deben escribir las ecuaciones de dependencia de la variable controlada y controladora) Si el circuito solo tiene fuentes de corriente independientes entonces se aplica el mtodo general por el sistema llamado de inspeccin.

ANLISIS POR MALLASEn el anlisis de mallas se parte de la aplicacin de KVL a un conjunto mnimo de lazos para encontrar al final todas las corrientes de lazo. A partir de las corrientes de lazo es posible encontrar todas las corrientes de rama. El nmero de lazos que se pueden plantear en un circuito puede ser muy grande, pero lo importante es que el sistema de ecuaciones represente un conjunto mnimo de lazos independientes.

Este conjunto mnimo es cualquiera en el cual todos los elementos (ramas) hayansido tenidos en cuenta en al menos una malla. Las otras posibles mallas sern entonces redundantes. Aqu tambin el nmero de incgnitas (corrientes de lazo) debe ser igual al nmero de ecuaciones (una por malla del conjunto mnimo).De acuerdo al tipo de circuito y la forma en que se seleccionen las mallas se pueden tener distintas posibilidades de conexin de las fuentes: Fuentes de corriente controladas Fuentes de voltaje independientes Fuentes de voltaje controladas Fuentes de corriente independientes no compartidas por varias mallas Fuentes de corriente independientes compartidas por varias mallasSegn lo anterior hay varias maneras de resolver un circuito por el mtodo de mallas.El mtodo que llamaremos general aplica a los casos de circuitos con fuentes de voltaje independientes y fuentes de corriente independientes no compartidas por varias mallas. Este mtodo NO aplica a los circuitos que tienen:1. Fuentes de corriente independientes compartidas por varias mallas (seusa el mtodo de supermalla)2. fuentes controladas de corriente o voltaje (se deben escribir lasecuaciones de dependencia de la variable controlada y controladora) Si el circuito solo tiene fuentes de voltaje independientes entonces se aplica el mtodo general por el sistema llamado de inspeccin.El nmero mnimo de lazos independientes que hay que definir para tener un sistema de ecuaciones linealmente independientes que se deben tener est dado por la siguiente relacin:# Lazos independiente = # ramas # nodos + 1Para que un conjunto de lazos sea independiente se requiere que en cada uno de ellos exista al menos un elemento que haga parte de los otros lazos.

3.0LISTA DE ELEMENTOS UTILIZADOS.

ELEMENTOESQUEMACARACTERISTICAS

RESISTENCIAComponente diseado para introducir una resistencia elctrica en un circuito.

PROTOBOARTablero con orificios conectados elctricamente entre s, habitualmente siguiendo patrones de lneas, en el cual se pueden insertarcomponentes electrnicosy cables para el armado y prototipado de circuitos electrnicos.

FUENTE DE VOLTAJEEs un dispositivo que convierte las tensiones alternas de la red de suministro, en una o varias tensiones, prcticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrnico al que se conecta.

MULTIMETROInstrumento elctrico porttil para medir directamente magnitudes elctricas activas comocorrientesypotenciales(tensiones) o pasivas comoresistencias, capacidades y otras.

CABLE UTPCable utilizado como medio conductor.

HERRAMIENTAS

PINZAS O CORTA FRIOHerramienta usada para cortar los pares trenzados de cable a utilizar.

PELA CABLEHerramienta utilizada para quitar la funda que protege los pares trenzados

4.0 DISEO DE LOS CIRCUITOS.

Los circuitos diseados fueron realizados con la finalidad de asimilar y rectificar conocimientos antes vistos en clase, y resume lo que son resolucin de circuitos por anlisis de Mallas y Nodos adems Aplicando la reduccin de cada Circuito del Equivalente Thvenin y RthnLos circuitos propuestos son los Siguientes:

I.

II.

III.

IV.

5.0 CALCULOS 5.1 Clculos TericosI.R.eq = 220 + 330 + 120 = 670

I =

I =7.4 mA

vR1=0.0074 * 220 = 1.642 VvR2=0.0074 * 330 = 2.463 vvR3=0.0074 * 120 = 0.895 v

II. = + + R.eq = 62.86I = =79.5 mA

R.eq (R2, R3) = 88

IR1 = = 0.023 A IR2 = = 0.015 A

IR3 = = 0.042 AIII.R.eq (R4, R5) = 500 R.eq (R3, R4, R5) = 620 R.eq (R2, R3, R4, R5) = 215.37 R.eqTotal = 435.37

I = = 6.89 mA

IR1 = 0.00689 A IR2 = *0.00689=0.0045 A

IR3 = *0.00689=0.0024 A

IR4 = *0.0024 =0.0012 AIR5=IR4 = 0.0012 A

vR1= = 1.516 V

vR2= = 1.484 V

vR3= = 0.287 V

vR4= = 1.197 VvR5 = vR4 =1.197 v

IV.A

R.eq (R5, R6) = 500 R.eq (R2, R5, R6) = 830 R.eq (R3, R4)= 77.64 R.eq (R2, R3, R4, R5, R6) = 71 R.eqTotal = 291I = = 34.36 mA

10 V

IR1=0.03436 AIR2 = *0.03436=0.00294 A IR3 = *0.03436=0.00203 AIR4 = *0.03436=0.01109 AIR5 = *0.00294=0.00147 AIR5= IR5 = 0.00147 A

vR1= = 7.56 V VA= = 2.44 VvR2= = 0.97 VvR3= 2. 44VvR4= 2. 44VvR5= = 1.47 VvR5=vR6= 1.47 V

5.2 Evidencia fotogrficaCIRCUITO I

FotografaValor terico

RESISTENCIA EQUIVALENTE

R.eq = 670

CORRIENTE TOTAL

I =7.4 mA

CIRCUITO II

FotografaValor terico

RESISTENCIA EQUIVALENTE

R.eq = 62.86

CORRIENTE TOTAL

Itotal=79.5 mA

CORRIENTE QUE CIRCULA POR R1

IR1 = 0.023 A

CORRIENTE QUE CIRCULA POR R2

IR2 = 0.015 A

CORRIENTE QUE CIRCULA POR R3

IR3 = 0.042 A

CIRCUITO III

FotografaValor terico

CORRIENTE TOTAL

Itotal = 6.89 mA

VOLTAJE EN R1

vR1= 1.516 V

VOLTAJE EN R2

vR2= 1.484 V

VOLTAJE EN R3

vR3= 0.287 V

VOLTAJE EN R4 Y R5

vR5=vR6= 1.47 V

CORRIENTEEN R1

IR1 = 0.00689 A

CORRIENTEEN R2

IR2 =0.0045 A

CORRIENTEEN R3

IR3 =0.0024 A

CORRIENTEEN R4 Y R5IR5=IR4 = 0.0012 A

CIRCUITO IV

FotografaValor terico

RESISTENCIA EQUIVALENTE

R.eqTotal = 291

CORRIENTETOTAL

I = 34.36 mA

VOLTAJE EN R1vR1= 7.56 V

VOLTAJE EN R2

vR2= 0.97 V

VOLTAJE EN R3 y R4

vR3= vR4= 2. 44V

VOLTAJE EN R5 Y R6

vR5=vR6= 1.47 V

CORRIENTEEN R1

IR1=0.03436 A

CORRIENTEEN R2

IR2 =0.00294 A

CORRIENTEEN R3

IR3 =0.00203 A

CORRIENTEEN R4

IR4 =0.01109 A

CORRIENTEEN R5 Y R6

IR5= IR5 = 0.00147 A

6.0 Simulacin de los circuitos en ISIS PROTEUS.CIRCUITO II

CIRCUITOS MONTADOS III

VIIII

7.1 Calculo de Valores Tericos y Reales de Las Resistencias.

Valor Comercial.Cdigo de ColoresValor Real.

1K

330

220

120

240

470

82

8.0 CONCLUSIONES. Se comprob que el Teorema de Thvenin nos ayuda y sirve para convertir un circuito complicado, que tenga dos terminales, en uno muy sencillo que contiene solo una fuente de tensin o voltaje (VTh) en serie con una resistencia (RTh). La aplicacin del teorema de Thvenin se basa en el anlisis del circuito con la finalidad de poder hallar el voltaje de circuito abierto luego cortocircuitando los terminales abiertos del Vth, calculamos la corriente que pasa por el cable que nos cortocircuita los terminales siendo esta la corriente de norton (In), luego de tener estos dos valores Vth y In, procedemos a calcular la impedancia de thvenin, estos clculos se hacen con la finalidad de poder sustituir todas las fuentes de corrientes o voltajes del circuito por nica fuente con el valor de Vth en serie con la impedancia calculada de thvenin colocando luego en los terminales abiertos la carga para la que fueron hallados los parmetros de thvenin y norton. A pesar del extenso proceso matemtico que se emplea a la hora se solucionar un circuito por anlisis por mallas o nodos, es una herramienta bastante eficaz para hallar las diferentes corrientes, voltajes, etc, que circulan en un determinado circuito y en la mayora de los casos es un mtodo muy prctico para solucionar circuitos planos. Es necesario y til tener como apoyo un software que nos permita simular nuestros propios circuitos, debido a su fcil manejo y eficiencia a la hora de comparar y comprobar los datos experimentales obtenidos en cada prctica.

9.0 BIBLIOGRAFIA.

1. http://www.guiasaragon.mx/ico-semestre-04/ace-practica-03-mallas-y-nodos/

2. http://wwwprof.uniandes.edu.co/~ant-sala/cursos/FDC/Contenidos/03_Analisis_por_Nodos_y_Mallas.pdf

3. http://es.wikipedia.org/wiki/An%C3%A1lisis_de_mallas

10.0 DATOS DE ESTUDIANTES.

WILMER ALEJANDRO PASCUAST.I: 97082902000.C.E: 104715011697.

DARWIN FELIPE PARRAC.C: 1061743107.C.E: 104715011686.