PRACTICAS DE LABORATORIO DE ELECTROTECNIA · PRACTICAS DE LABORATORIO DE ELECTROTECNIA Elaborado...

VTPR/vtpr Página 1 de 87 May-2004

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DE LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL

U.N.E.F.A. – NUCLEO MARACAY DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AERONAUTICA

PRACTICAS DE LABORATORIO DE ELECTROTECNIA

Elaborado por Ing. Venus T. Prada R.

Mayo 2004


CONTENIDO

Práctica No. 1. Reconocimiento y manejo de equipos (I PARTE). Práctica No. 2. Reconocimiento y manejo de equipos (II PARTE). Práctica No. 3. Comprobación de las Leyes de Kirchhoff. Práctica No. 4. Teoremas de Redes Eléctricas. Práctica No. 5. Estudio del Osciloscopio (I Parte). Práctica No. 6. Estudio del Osciloscopio (II Parte). Práctica No. 7. Potencia Monofásica. Práctica No. 8. Transformador Monofásico. Práctica No. 9. Resonancia. Práctica No. 10. Circuitos Trifásicos.





PRACTICA No. 1

RECONOCIMIENTO Y MANEJO DE EQUIPOS (I PARTE)

Integrantes del Equipo:


RECONOCIMIENTO Y MANEJO DE EQUIPOS (I PARTE) 1.- OBJETIVO: Conocer y aprender a manejar los equipos existentes en el laboratorio. 2.- MATERIALES.

• Multímetro digital marca Extech. • Voltímetros y amperímetros analógicos DC y AC. • Fuente de alimentación DC. • Década de resistencia marca Hatfield Instruments. • Década de resistencia marca Conway. • Reóstato marca Ecos. • Década de condensadores marca Hatfield Instruments. • Autotransformador Variac marca Iskra. • Cables de conexión.

3.- FUNDAMENTOS TEORICOS. A continuación se presentan algunos conceptos básicos para el desarrollo de la presente práctica y las sucesivas. Medición. Es todo proceso donde se le asigna un valor numérico a una magnitud física. Generalmente el proceso de medición requiere de un instrumento como medio físico para determinar el valor de una variable. Medida. Es el resultado de todo proceso de medición, se expresa por su valor numérico acompañado de su correspondiente unidad. Los métodos de medición se pueden clasificar en dos grupos: método de medición directa y método de medición indirecta. Método de medición directa. Se dice que un proceso de medición es directa cuando el valor de la magnitud se obtiene directamente de un instrumento de medición. Por ejemplo cuando se mide la corriente de un circuito utilizando un Amperímetro.


Método de medición indirecta. Se dice que un proceso de medición es indirecta cuando el valor de la magnitud se determina empleando una ecuación conocida que relaciona a la magnitud que se desea conocer con otras magnitudes que se puedan medir directamente. Por ejemplo conocido el valor de una resistencia y midiendo con un voltímetro su voltaje, se puede conocer indirectamente la corriente que la atraviesa a partir de la ley de Ohm, I = V/R. Instrumentos de medida. Son dispositivos que se utilizan para determinar el valor ó magnitud de una cantidad ó variable, las cuales, se expresan por un valor numérico (el indicado por el equipo) acompañado de su respectiva unidad. Antes de realizar lecturas con un instrumento, es necesario conocerlo, saber su principio de funcionamiento, cuál es su rango de aplicación, como se lee, cuales son los cuidados que requiere, entre otros aspectos importantes. En caso contrario se pueden obtener resultados inexactos o dañar el instrumento. Para ello se recomienda siempre leer el manual del instrumento antes de manipularlo. Rango. Es el conjunto de valores de la variable medida que está comprendido dentro de los límites superior e inferior de la capacidad de medida del instrumento. Se expresa estableciendo valores extremos. Ejemplo: el rango de un voltímetro se expresa 0-100 V, quiere decir que mide desde 0 V hasta 100 V. Escala. Factor numérico que relaciona la cantidad medida con la indicación del instrumento. Según la forma de las escalas pueden ser rectas o circulares y según cómo se gradúen se distinguen dos tipos: a) lineal o uniforme, cuando la longitud entre cada dos divisiones es la misma; b) no lineal, cuando la longitud entre divisiones varía, usualmente según el cuadrado o el logaritmo de la magnitud indicada. Apreciación. Es la mínima lectura que puede hacerse sobre una escala y se determina de la siguiente forma: A = (LM-lm) / n Donde : LM = Lectura mayor

Lm = Lectura menor n = número de divisiones que las separa.


Fuente de Alimentación. Es el equipo que provee la corriente eléctrica a un circuito. Amperímetro. Es un instrumento utilizado para medir la intensidad de corriente que circula por una rama de un circuito. Se debe conectar en SERIE con el elemento por el que circule la corriente cuyo valor deseamos conocer. Voltímetro. Es un instrumento utilizado para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito. Se debe conectar en PARALELO con el elemento cuyo valor de tensión deseamos conocer. Multímetro. Es un instrumento que permite medir corrientes y tensiones tanto en CD como en CA, determinar resistencias, capacidades, etc., de allí su nombre. RECOMENDACIONES GENERALES PARA EL BUEN USO Y CUIDADO DE LOS EQUIPOS DE LABORATORIO Las siguientes recomendaciones son para tenerlas en cuenta a lo largo de todas las prácticas de laboratorio que serán desarrolladas durante este término, ya que las mismas les ayudarán a obtener mejores lecturas y al mismo tiempo evitar daños en los equipos. 1.- No permita que ningún instrumento deflecte por encima del valor a plena escala, si esto llegara a suceder cambie inmediatamente a la escala de rango superior. Es aconsejable colocar el equipo en la escala de mayor rango y luego ir disminuyendo hasta encontrar la escala adecuada. 2.- Recuerde siempre que cada instrumento tiene un campo específico de aplicación. Por ejemplo un voltímetro de CA, medirá erróneamente en CD. 3.- Todos los equipos tienen un límite de corriente máxima que pueden soportar, si éste resulta excedido se puede tener como consecuencia la destrucción del equipo. Antes de emplear un equipo en un circuito verifique que las condiciones del circuito no sobrepasará el límite soportado por el. 4.- Antes de comenzar a medir realice los ajustes necesarios para que el instrumento a utilizar mida correctamente.


5.- A fin de obtener mejores lecturas, procure al utilizar un medidor que sus deflexiones estén, en la medida de lo posible, en los dos tercios superiores de la escala, ya que esto proporciona un menor margen de error. 6.- Debe tener en cuenta que algunos medidores son para ser usados en posición horizontal, otros en posición vertical o inclinados, la posición correcta de uso es especificada por el fabricante en la parte frontal del equipo. 7.- Los buenos instrumentos incorporan debajo de su escala un espejo con el cual se logra eliminar el error de paralaje. Se usan de la siguiente forma: una vez que el instrumento deflecte el observador se debe ubicar de tal forma que la imagen de la aguja en el espejo y ella misma se superpongan, y justo en ese momento lee sobre la escala el valor que se desea conocer.

SIMBOLOGIA DE LOS INSTRUMENTOS


4.- PARTE EXPERIMENTAL. Identificación y manejo de los diferentes equipos que se utilizarán en el laboratorio a lo largo de todas las prácticas. 4.1.- Identificación de voltímetros y amperímetros en DC y AC. Observe los diferentes instrumentos mostrados y tome nota de sus características, en la siguiente tabla:

Identificación del

Instrumento

Magnitudes que mide

el instrumento

Puntos de conexión

que posee

Escalas y apreciación

por variables

Instrumento 1

___________________

Instrumento 2

___________________

Instrumento 3

___________________

Instrumento 4

___________________


4.2.- Identificación y manejo del Multímetro Digital marca Extech.

4.2.1.- Observe detalladamente el instrumento mostrado y tome nota de sus características más importantes: Magnitudes que mide el instrumento:____________________________________ __________________________________________________________________ Puntos de conexión que posee:_________________________________________ __________________________________________________________________ Rango de medición por variables:_______________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4.2.2.- Ajuste el instrumento por medio del selector en ohmetro y mida tres resistencias de carbón, anotando los valores obtenidos.

RX1

RX2

RX3

4.3.- Identificación y uso de una Década de Resistencias. 4.3.1.- Verificar las diferentes escalas, forma de ajuste y conexiones de la década de resistencias.


Escalas: __________________________________________________________ __________________________________________________________________ Forma de ajuste y conexiones__________________________________________ __________________________________________________________________ 4.3.2.- Utilizando el multímetro verifique las escalas antes observadas. Coloque un valor cualquiera de resistencia en la década y verifíquelo con el multímetro. Realice sus anotaciones. _________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ________________________________________________________________ 4.4.- Identificación y uso de una Década de Capacitancias. 4.4.1.- Verificar las diferentes escalas, forma de ajuste y conexiones de la década de capacitancias. Escalas: __________________________________________________________


__________________________________________________________________ Forma de ajuste y conexiones__________________________________________ __________________________________________________________________ 4.4.2.- Utilizando el multímetro verifique las escalas antes observadas. Coloque un valor cualquiera de capacitancia en la década y verifíquelo con el multímetro. Realice sus anotaciones. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4.5.- Identificación y uso del Reóstato. 4.5.1.- Utilizando el multímetro, verificar los puntos de conexión (como resistencia fija y variable). Anote lo observado. ________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4.5.2.- Identifique cada uno de los terminales del reóstato e indique como trabaja el mismo con cada par de conexión.


4.6.- Identificación y uso de la fuente DC como fuente de tensión. 4.6.1.- Encienda la fuente y mueva la perilla de voltaje (coarse) asegurándose que el medidor de voltaje (V) mueva su indicador. 4.6.2.- Varíe la perilla de ajuste fino (fine). Anote sus observaciones. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4.6.3.- Apague la fuente. 4.7.- Identificación y uso de la fuente DC como fuente de corriente. 4.7.1.- Asegure que las perillas de voltaje (coarse y fine) y de corriente estén totalmente a la izquierda. 4.7.2.- Cortocircuite los terminales de salida de la fuente (“+” y “-“). 4.7.3.- Encienda la fuente. 4.7.4.- Gire un cuarto de vuelta hacia la derecha la perilla de voltaje (coarse). 4.7.5.- Comience a variar la perilla de corriente. ¿Que observa en el medidor de corriente? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4.7.6.- Apague la fuente y retire el cortocircuito.


CONCLUSIONES

__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________





PRACTICA No. 2 RECONOCIMIENTO Y MANEJO DE EQUIPOS

(II PARTE)



RECONOCIMIENTO Y MANEJO DE EQUIPOS (II PARTE)

1.- OBJETIVO: Aprender a manejar las fuentes de alimentación DC que se encuentran en el laboratorio y adquirir destrezas en la toma y lectura de mediciones. 2.- MATERIALES.

• Multímetro digital marca Extech. • Voltímetros y amperímetros analógicos DC y AC. • Fuente de alimentación DC. • Reóstato marca Ecos. • Autotransformador Variac marca Iskra. • Cables de conexión.

3.- PARTE EXPERIMENTAL. 3.1.- Utilización de la fuente DC como fuente de tensión constante. 3.1.1.- Ajuste la fuente de alimentación para trabajar con una tensión constante de 10 V, con una corriente máxima de 125 mA. Utilice el multímetro y el voltímetro para establecer estos parámetros en la fuente. 3.1.2.- Realice el montaje que indica la siguiente figura:

3.1.3.- Comience con el reóstato en posición máxima. Ajuste las lecturas de los instrumentos. 3.1.4.- Varíe el reóstato paso a paso sin sobrepasar la corriente máxima que puede entregar la fuente. Observe como cambian las lecturas de los instrumentos para cada variación y regístrelas en la siguiente tabla. Tome como mínimo 8 lecturas. Valor del Reóstato (Ω) Voltaje Corriente


Valor del Reóstato (Ω) Voltaje Corriente

3.2.- Utilización de la fuente DC como fuente de corriente constante. 3.2.1.- Ajuste la fuente de alimentación para trabajar como fuente de corriente constante de 125 mA con un límite de voltaje de 10 V. Utilice para establecer estos parámetros los instrumentos de medida convenientes. 3.2.2.- Utilice el mismo circuito de la experiencia anterior, pero ahora comience con el reóstato al valor mínimo de tal manera que no se dañen los instrumentos. 3.2.3.- Varíe el reóstato paso a paso desde la posición mínima hasta llevarlo al máximo, anote las lecturas en la siguiente tabla. Tome como mínimo 8 lecturas.

Valor del Reóstato Voltaje Corriente

3.2.4.- Desconecte la carga y compruebe lo que sucede. Anote lo observado. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________


3.3.- Identificación y uso del variac como fuente de tensión alterna variable. 3.3.1.- Realice el montaje del circuito mostrado en la siguiente figura.

3.3.2.- Realice una tabla tensión – escala del variac tomando aproximadamente 10 lecturas. Gire la perilla y tome nota de cada lectura.

Escala del Variac Lectura en el Voltímetro

¿Existe alguna diferencia entre la lectura del voltímetro y la escala del Variac? De ser afirmativa la respuesta explique que está sucediendo. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ ______________________________________________________________________


CONCLUSIONES

_______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________





PRACTICA No. 3

COMPROBACIÓN DE LAS LEYES DE KIRCHHOFF



COMPROBACION DE LAS LEYES DE KIRCHHOFF 1.- OBJETIVO: Comprobar experimentalmente las leyes de Kirchhoff, utilizando un circuito resistivo en corriente directa. 2.- MATERIALES.

• 1 Fuente de alimentación DC. • 1 Voltímetro DC. • 3 amperímetros DC. • 3 Décadas de resistencias. • Cables de conexión.

3.- FUNDAMENTO TEORICO. Las leyes de Kirchhoff son dos leyes completamente simples pero muy importantes, las cuales son ley de tensiones y ley de corrientes.

• Ley de tensiones: esta ley establece que la suma algebraica de los voltajes alrededor de una malla es igual a cero.

- Va + V1 + Vb + V2 + V3 = 0 - Va + I * R1 + Vb + I * R2 + I * R3 = 0

Va – Vb = I * (R1 + R2 +R3)

• Ley de corrientes: esta ley establece que la suma algebraica de las corrientes en un nodo es igual a cero, o sea, la suma de las corrientes que entran debe ser igual a la suma de las corrientes que salen.


I1 – I2 + I3 + I4 –I5 = 0 I1 + I3 + I4 = I2 + I5

4.- PRE-LABORATORIO. Realizar los cálculos teóricos de las tensiones y corrientes en cada elemento de todos los circuitos que se utilizarán en la práctica. 5.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. 5.1.- Comprobación de la ley de tensiones de Kirchhoff. 5.1.1.- Monte el circuito que se muestra a continuación con los siguientes valores: V= 15 V, R1 = R2 = R3 = 50 Ω.

5.1.2.- Tome nota de la corriente del circuito y del voltaje en cada una de las resistencias.

Corriente del circuito

Voltaje en R1 Voltaje en R2 Voltaje en R3


5.1.3.- Apague la fuente. 5.1.4.- Dejando el mismo valor en la fuente de alimentación, ajuste las décadas de resistencias a los siguientes valores: R1 = 50 Ω, R2 = 100 Ω y R3 = 150 Ω. 5.1.5.- Nuevamente tome nota de la corriente del circuito y del voltaje en cada una de las resistencias.

Corriente del circuito

Voltaje en R1 Voltaje en R2 Voltaje en R3

5.1.6.- Apague la fuente. ¿Se cumple la ley de tensiones de Kirchhoff experimentalmente?. Explique su respuesta. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ¿Qué sucede con los voltajes al cambiar los valores de las resistencias en el procedimiento 5.1.4? ¿Se sigue cumpliendo la ley de tensiones? Explique su respuesta. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5.2.- Comprobación de la ley de corrientes de Kirchhoff. 5.2.1.- Monte el circuito que se muestra a continuación con los siguientes valores: V= 15 V, R1 = 50 Ω, R2 = R3 = 100 Ω.


5.2.2.- Tome nota de las corrientes del circuito y del voltaje en cada una de las resistencias.

Resistencia

Corriente

Voltaje

R1

R2

R3

5.2.3.- Apague la fuente. 5.2.4.- Dejando el mismo valor en la fuente de alimentación, ajuste las décadas de resistencias a los siguientes valores: R1 = 80 Ω, R2 = 200 Ω y R3 = 50 Ω. 5.2.5.- Nuevamente tome nota de las corrientes del circuito y del voltaje en cada una de las resistencias.

Resistencia

Corriente

Voltaje

R1

R2

R3

5.2.6.- Apague la fuente.


¿Se cumple la ley de corrientes de Kirchhoff experimentalmente?. Explique su respuesta. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ d) ¿Qué sucede con las corrientes cambiar los valores de las resistencias en el procedimiento 5.2.4? ¿Se sigue cumpliendo la ley de corrientes? Explique su respuesta. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________


CONCLUSIONES

__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________





PRACTICA No. 4

TEOREMAS DE REDES ELÉCTRICAS



TEOREMAS DE REDES ELECTRICAS 1.- OBJETIVO: Comprobar experimentalmente los Teoremas de Thevenin, Norton y Superpo-sición utilizando un circuito resistivo en corriente directa. 2.- MATERIALES.

• 2 Fuentes de alimentación DC. • 1 Voltímetro y 1 amperímetro DC. • 4 Décadas de resistencias. • 1 Reóstato. • Cables de conexión.

3.- FUNDAMENTO TEORICO

• Teorema de Thevenin Este teorema establece que si se tiene una red activa “A” y una red activa “B” como se muestra en la figura

La red activa “A” puede ser sustituida por una fuente de tensión ideal en serie con una impedancia (en este caso resistencia ya que estamos trabajando en DC) siempre y cuando no se altere la tensión y la corriente que existe entre los terminales de conexión a y b. A la fuente de tensión se le denomina Fuente de Thevenin y a la impedancia, Impedancia de Thevenin.

Se debe cumplir que I = I’ y V = V’


Para calcular VTH se debe sustituir a la red “B” por un circuito abierto y calcular la tensión entre los terminales a y b en circuito abierto. Para calcular RTH se debe sustituir a la red “B” por un circuito abierto y eliminar todas las fuentes independientes de la red “A”, es decir hacer las fuentes de tensión igual a cero (cortocircuito) y hacer las fuentes de corriente igual a cero (circuito abierto). Dicho de otra forma se debe desenergizar a la red “A” para hallar la impedancia de Thevenin.

• Teorema de Norton Este teorema establece que si se tiene una red activa “A” y una red activa “B” como se muestra en la figura

Si aplicamos el teorema de Thevenin a la red activa “A” entonces podemos transformar a la fuente de Thevenin en serie con la impedancia, en una fuente de corriente ideal en paralelo con una impedancia (en este caso resistencia ya que estamos trabajando en DC) siempre y cuando no se altere la tensión y la corriente que existe entre los terminales de conexión a y b. A la fuente de corriente se le denomina Fuente de Norton y a la impedancia, Impedancia de Norton.

Se debe cumplir que

I = I’ y V = V’ IN = VTH / RTH; RTH = RN

Para calcular IN se debe sustituir a la red “B” por un cortocircuito y calcular la corriente que circula entre los terminales a y b cortocircuitados, la cual será IN. Para calcular RN se procede exactamente igual que para calcular RTH por lo tanto RTH = RN.


• Teorema de Superposición

Este teorema establece que la respuesta (una corriente o un voltaje) en cualquier punto de un circuito lineal que tenga más de una fuente independiente, se puede obtener como la suma de las respuestas causadas por las fuentes independientes separadas que actúan en forma individual. Para aplicar este teorema se resuelve el circuito con la contribución de una fuente haciendo cero las demás, y así sucesivamente con cada fuente. Se debe tener claro que una fuente de tensión igual acero es un cortocircuito y una fuente de corriente igual a cero es un circuito abierto. 4.- PRE-LABORATORIO Calcular teóricamente la tensión de Thevenin, la corriente de Norton y la RTH. Calcular la corriente Ix utilizando el método de superposición. 5.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 5.1.- Monte el siguiente circuito. E = 10 V, R1 = R3 = 20 Ω, R2 = 10 Ω y R4 = 40 Ω.

5.2.- Para cuatro valores diferentes de Rx mida la tensión y la corriente en Rx y anótelos en la siguiente tabla.

Rx Voltaje en Rx Corriente en Rx


5.3.- Desconecte la carga. 5.4.- Mida la tensión entre los puntos A y B en circuito abierto. VAB = VTH = 5.5.- Cortocircuite los terminales A y B, colocando un amperímetro en serie mida la corriente por el cortocircuito. ICC = IN = 5.6.- Apague la fuente y retírela del circuito, cortocircuite los terminales donde se encontraba conectada la fuente y mida la resistencia equivalente entre los puntos A y B. RTH = RN = 5.2.- Comprobación del Teorema de Thevenin. 5.2.1.- Con los valores obtenidos de VTH y RTH montar el equivalente de Thevenin. Verificar los valores de VTH y RTH con el multímetro.

5.2.2.- Colocar en la resistencia de carga (Rx) los cuatro valores de resistencia que colocó en el procedimiento 5.2., y mida la tensión y corriente para cada uno de ellos.



5.3.- Comprobación del Teorema de Norton. 5.3.1.- Con los valores obtenidos de IN y RN montar el equivalente de Norton. Verificar los valores de IN y RN con el multímetro.

5.3.2.- Colocar en la resistencia de carga (Rx) los cuatro valores de resistencia que colocó en el procedimiento 5.2., y mida la tensión y corriente para cada uno de ellos.


5.4.- Comprobación del Teorema de Superposición 5.4.1.- Ajuste una fuente de alimentación para trabajar con una tensión constante de 10 V, y una corriente máxima de 200 mA. 5.4.2.- Ajuste la otra fuente de alimentación para trabajar como fuente de corriente constante de 100 mA con un límite de voltaje de 10 V. En ambos casos utilice el multímetro para establecer estos parámetros en la fuente. 5.4.3.- Con la fuentes previamente ajustadas y los siguientes valores de resistencias R1 = 20 Ω, R2 = 50 Ω y R3 = 30 Ω, monte el siguiente circuito.


5.4.4.- Medir la corriente Ix y anotar su valor. Ix = 5.4.5.- Retire la fuente de tensión y realice un cortocircuito entre los terminales donde estaba la fuente. 5.4.6.- En esas condiciones medir la corriente IX1 y anotar su valor. IX1 = 5.4.7.- Ahora coloque de nuevo la fuente de tensión en su lugar y retire la fuente de corriente dejando los terminales en circuito abierto. 5.4.8.- En esas condiciones medir la corriente IX2 y anotar su valor. IX2 = 6.- CUESTIONARIO a) Compare los valores obtenidos en el procedimiento 5.2.2 con los obtenidos en el procedimiento 5.2. Explique lo ocurrido __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ b) Compare los valores obtenidos en el procedimiento 5.3.2 con los obtenidos en el procedimiento 5.2. Explique lo ocurrido __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________


__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ c) ¿Se cumple el teorema de Superposición? Explique. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

d) Compare los resultados teóricos obtenidos en el pre-laboratorio con los obtenidos experimentalmente. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________


CONCLUSIONES

__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________





PRACTICA No. 5

ESTUDIO DEL OSCILOSCOPIO (I PARTE)



ESTUDIO DEL OSCILOSCOPIO (I PARTE) 1.- OBJETIVO: Conocer el principio de funcionamiento del Osciloscopio de tubo de rayos catódicos (TRC) y familiarizarse con el manejo del equipo. 2.- MATERIALES.

• Osciloscopio. • 2 Sondas de medida. • 1 Generador de señales • 1 Fuente DC

3.- FUNDAMENTO TEORICO El Osciloscopio. El osciloscopio es básicamente un dispositivo de visualización gráfica que muestra señales eléctricas variables en el tiempo. Los Osciloscopios pueden ser analógicos ó digitales. Los primeros trabajan directamente con la señal aplicada, está una vez amplificada desvía un haz de electrones en sentido vertical proporcionalmente a su valor. En contraste los osciloscopios digitales utilizan previamente un conversor analógico-digital (A/D) para almacenar digitalmente la señal de entrada, reconstruyendo posteriormente esta información en la pantalla.

Diagrama de bloques de un Osciloscopio de propósito general.


Tubo de rayos catódicos (TRC). El TRC es el elemento principal del osciloscopio, éste es un tubo de vacío de constitución especial, en cuya pantalla se produce la representación de las señales de entrada. Tiene como función generar el haz de electrones, lo acelera a alta velocidad y lo desvía para crear la imagen; además contiene la pantalla de fósforo donde el haz de electrones llega a ser visible. Existen muchos tipos de TRC que presentan una amplia variedad de características físicas y eléctricas. Constitución de un TRC.

Un TRC con desviación electrostática del haz se compone de un tubo de vacío en el que uno de sus extremos se ensancha formando una cara, cuya superficie interior esta revestida de fósforo; el material con el que se construye el vidrio, aunque algunos tipos pueden estar constituidos por conos metálicos.

En la base de este tubo de vacío están los terminales de las conexiones de los elementos interiores del TRC. El conjunto de elementos que se encuentran dentro del cuello del tubo se llama cañón electrónico.

El cañón electrónico tiene como misión formar un haz de electrones bien enfocado y acelerado hacia la pantalla. Al chocar este haz de electrones contra la pantalla, el fósforo emite luz, y la cantidad de luz emitida depende de la velocidad de choque del haz con la pantalla. Si este haz está bien enfocado, hará que aparezca en la pantalla una mancha brillante o punto de luz. El cañón electrónico de un TRC con enfoque electrostático comprende:

• Cátodo: es el encargado de emitir los electrones necesarios para formar el haz que impacta en la película de fósforo. Para que este cátodo pueda emitir electrones tiene que producirse un efecto termoiónico, esto se hace por medio de un filamento que se encuentra muy próximo al cátodo y al pasar corriente por el filamento éste se calienta, y este otro a su vez calienta el cátodo. A esta forma se le llama calentamiento indirecto.

• Rejilla de control: sirve para controlar el número de electrones. Cuanto

mas negativa esté la rejilla con respecto al cátodo, menos electrones deja pasar y esto se debe a que en sus agujeros se crean unos campos electrostáticos negativos, que al aumentar su potencial negativo disminuye el tamaño del agujero. Regulando esta tensión por medio de un potenciómetro se puede dejar pasar un número mayor o menor de electrones aumentando o disminuyendo, en consecuencia, la luminosidad.

• Primer ánodo o ánodo de enfoque: sirve para enfocar el haz de

electrones. Este ánodo es mas positivo con respecto al cátodo y sirve para darle el primer impulso al haz.


• Segundo ánodo o ánodo acelerador: sirve para acelerar el haz de electrones y constituye con el primer ánodo la lente electrónica, para la concentración del haz. Entre el primero y el segundo ánodo se crean unas líneas de fuerza positivas, que cuando el haz pasa por ellas se va deslizando hasta que llega a la siguiente, cambia y se desliza por ella y así hasta que sale de todas ellas, incrementándose su velocidad en dirección a la pantalla.

• Sistema de deflexión: está formado por cuatro placas desviadoras que

funcionan por el procedimiento electrostático, es decir, por la aplicación sobre ellas de una tensión que ejerce sobre los electrones del haz una fuerza de atracción o repulsión según sea su polaridad. Estas placas se encuentran colocadas con sus planos paralelos dos a dos, unos en posición vertical y los otros dos en posición horizontal a una distancia entre si que depende de la geometría del tubo.

• Placas de deflexión horizontal: en la figura se muestra el efecto de enviar

un haz de electrones entre dos placas de deflexión, rectangulares, paralelas y verticalmente orientadas que son D-1 y D-2. Si no hubiese estas placas, el haz incidiría en el centro de la pantalla, punto 0. Si la placa D-1 está mas positiva que la D-2, el haz será atraído por D-1 e incidirá en el punto 1; en caso contrario, si la placa D-2 es mas positiva que D-1, el haz será atraído por D-2 y será desviado incidiendo en el punto 2 de la pantalla.

Placas de deflexión horizontal

Las tensiones que se aplican a estas placas son generadas por un circuito denominado Base de tiempos, y dichas tensiones producen un movimiento horizontal del haz de electrones, el cual se denomina barrido horizontal.

• Placas de deflexión vertical:

En este caso se muestra el efecto de enviar un haz de electrones entre dos placas de deflexión, rectangulares, paralelas y horizontalmente orientadas que son D-3 y D-4, ligeramente más separadas que las de deflexión horizontal. Si no estuvieran éstas placas, el haz incidiría en el punto 0 de la

102

Haz

D2

D1


pantalla. Si la placa D-3 está mas positiva que la D-4, el haz será atraído por D-3 y el haz incidirá en el punto 3 de la pantalla por encima del punto 0, en caso contrario, si la placa D-4 está mas positiva que la D-3, el haz será atraído por D-4 e incidirá en el punto 4 de la pantalla, por debajo del punto 0.Las tensiones que se aplican a estas placas producen un movimiento vertical del haz de electrones, el cual corresponde a la amplitud de la señal.

Placas de deflexión vertical

• Tercer ánodo: sirve para dar el último impulso al haz de electrones. Este ánodo está en el ensanchamiento del tubo, se encuentra por la parte interna, compuesto por una capa metálica muy fina donde se aplica la muy alta tensión MAT. El tercer ánodo acelera el haz de electrones por medio de unas líneas de fuerza. El haz, al llegar a la primera línea de fuerza, es atraído por ésta y cuando la pasa es atraído por la siguiente y así por todas las demás, creando una aceleración al haz para que incida en la cara de la pantalla, y al chocar con el fósforo, éste emite luz.

Amplificador vertical. Amplifica la señal de entrada, por lo que es necesario que cumpla con carac-terísticas apropiadas de modo que no altere en forma alguna la señal que se desea examinar. Entre estas se tienen:

• Ganancia constante desde 0 hasta las frecuencias elevadas, lo que coincide con el rango de funcionamiento del aparato.

• Amplificar voltajes continuos de pequeña amplitud. • Permitir el desplazamiento de la imagen en dirección vertical. • Permitir aplicar el voltaje de deflexión a las dos placas simétricamente

respecto a tierra. • La ganancia total sea reconocida y variable a pasos, para permitir el uso del

aparato como voltímetro. • La ganancia debe ser variable con continuidad desconocida, para variar

linealmente la amplitud de la forma de onda en examen.

304

Haz

D4

D3


Atenuador calibrado. El atenuador de entrada tiene la función de presentar el mismo rango de magnitud de la señal de entrada al amplificador vertical. Este componente debe atenuar desde señales continuas hasta un determinado valor de frecuencia, mientras mayor sea el rango de frecuencias, más elevado será su costo. La limitación de frecuencias es debido a la presencia de capacitancias parásitas Cp. Típicamente se consiguen los atenuadores de 0 a 40 dB con pasos de 1 dB, y otros van de 0 a 120 dB con pasos de 10 dB. Base de tiempo. Tiene la tarea de generar la señal (diente de sierra), que se aplica a las placas de deflexión horizontal y que hace desplazar el haz luminoso desde el lado izquierdo al lado derecho de la pantalla. Circuito de disparo. Tiene como función asegurar que el barrido horizontal se inicie siempre en el mismo punto de la señal vertical, esto con la finalidad de observar una figura fija sobre la pantalla. Existe un interruptor que permite seleccionar la modalidad de funcionamiento, las posiciones son:

• Normal: se obtiene una figura fija en la pantalla. • Single: se obtiene un solo barrido de la señal vertical. • Free Run: se obtiene una imagen no sincronizada, pues el circuito no

espera que la señal regrese al mismo punto del precedente disparo. Amplificador horizontal. Es el circuito que se encuentra entre la base de tiempo y las placas de deflexión y debe llevar el valor del voltaje a niveles apropiados para la tarea que les corresponde realizar. Este circuito debe tener las siguientes características:

• Rango de frecuencia amplificable desde la corriente continua, hasta frecuencias del orden de un décimo de la frecuencia de corte del amplificador vertical.

• Posibilidad de aplicar, internamente al instrumento, voltajes continuos para desplazar horizontalmente la figura representada en la pantalla.

• Variar la amplificación del voltaje de deflexión a uno o más múltiplos enteros, para tener la llamada expansión o “magnificación”.

• La ganancia es relativamente baja, pues el voltaje generado por la base de tiempo tiene un buen nivel de amplitud.


• La regulación de la amplificación debe fijarse a valores conocidos, calibrados, para obtener la calibración prevista de la deflexión horizontal en función del tiempo.

Línea de retardo. En la figura 7.a se observa cuando la señal Vy alcanza el voltaje de referencia o nivel del trigger, comienza la gene-ración de la señal de barrido (o base de tiempo) para lo cual es necesario un tiempo ג antes de que el circuito respectivo comience a producir la rampa que se aplica al canal horizontal, por lo que se pierde el trozo IH de la señal. La línea de retardo permite atrasar la aplicación de la forma de onda en las placas de deflexión vertical, en un tiempo igual al que tarda la base de tiempo para generar la rampa de barrido o diente de sierra, en modo tal que la aplicación de las dos señales, al canal vertical y al canal horizontal, sea simultánea. Esto hace que no se pierda el trozo de la señal en correspondencias de retardo antes dicho

Características del osciloscopio. En resumen, un osciloscopio presenta las siguientes características:

• Uno o dos canales de entrada de la señal a representar. • Una entrada para disparo a partir de una señal exterior. • En algunos modelos se dispone de una entrada adicional para ser utilizada

en lugar de la Base de tiempos. • Impedancia de entrada en el orden de 1 MΩ, aunque puede elevarse

empleando sondas especiales. • Respuesta en frecuencia variada desde 500 kHz hasta 100 MHz. • Se pueden representar señales con niveles comprendidos entre pocos

milivoltios y decenas o centenares de voltios, aumentándose las posibilidades con el empleo de sondas atenuadoras.

• Permite representar señales o porciones de señal con tiempos seleccionables entre fracciones de microsegundo y varios segundos.

Aplicaciones del osciloscopio.

• Determinar directamente el periodo y el voltaje de una señal. • Determinar indirectamente la frecuencia de una señal. • Determinar que parte de la señal es DC y cual AC. • Localizar averías en un circuito. • Medir la fase entre dos señales. • Determinar que parte de la señal es ruido y como varia este en el tiempo.

Los osciloscopios son de los instrumentos más versátiles que existen y lo utilizan desde técnicos de reparación de televisores a médicos. Un osciloscopio puede medir un gran número de fenómenos, provisto del transductor adecuado (un elemento que convierte una magnitud física en señal eléctrica) será capaz de


darnos el valor de una presión, ritmo cardiaco, potencia de sonido, nivel de vibraciones en un coche, etc.

MANEJO Y USO DEL OSCILOSCOPIO DE RAYOS CATODICOS En primer lugar hablaremos de la pantalla del osciloscopio, esta se encuentra divida por unas marcas tanto en vertical como en horizontal, las cuales, forman lo que se denomina retícula ó rejilla. La separación entre dos líneas consecutivas se denomina una división. Normalmente la rejilla posee 10 divisiones horizontales por 8 verticales del mismo tamaño (cercano al cm), lo que forma una pantalla más ancha que alta. En las líneas centrales, tanto en horizontal como en vertical, cada división posee unas marcas que la dividen en 5 partes iguales que son utilizadas para afinar las medidas.

Seguidamente se describirán los primeros pasos para el correcto funcionamiento del osciloscopio: Colocar a tierra el osciloscopio Por seguridad es obligatorio colocar a tierra el osciloscopio. Si se produce un contacto entre un alto voltaje y la carcasa de un osciloscopio no puesto a tierra, en cualquier parte de la carcasa, incluidos los mandos, puede producirle un peligroso shock. Mientras que en un osciloscopio bien colocado a tierra, la corriente, que en el caso anterior te atravesaría, se desvía a la conexión de tierra.

Para conectar a tierra un osciloscopio se necesita unir el chasis del osciloscopio con el punto de referencia neutro de tensión (comunmente llamado tierra).


Esto se consigue empleando cables de alimentación con tres conductores (dos para la alimentación y uno para la toma de tierra).

Algunos osciloscopios pueden funcionar a diferentes tensiones de red y es muy importante asegurarse que esta ajustado a la misma de la que disponemos en las tomas de tensión.

Ponerse a tierra uno mismo

Si se trabaja en circuitos integrados (ICs), especialmente del tipo CMOS, es necesario colocarse a tierra uno mismo.

Esto es debido a que ciertas partes de estos circuitos integrados son susceptibles de estropearse con la tensión estática que almacena nuestro propio cuerpo. Para resolver este problema se puede emplear una correa conductora que se conectará debidamente a tierra, descargando la electricidad estática que posea su cuerpo.

Ajuste inicial de los controles

Después de conectar el osciloscopio a la toma de red y de alimentarlo pulsando en el interruptor de encendido:


Es necesario familiarizarse con el panel frontal del osciloscopio. Todos los osciloscopios disponen de tres secciones básicas que llamaremos: Vertical, Horizontal, y Disparo. Dependiendo del tipo de osciloscopio empleado en particular, podemos disponer de otras secciones.

Existen unos conectores BNC, donde se colocan las sondas de medida.

La mayoría de los osciloscopios actuales disponen de dos canales etiquetados normalmente como I y II ó (A y B). El disponer de dos canales nos permite comparar señales de forma muy cómoda.

Estos son los pasos más recomendables antes de comenzar a medir:

• Ajustar el osciloscopio para visualizar el canal I. (al mismo tiempo se colocará como canal de disparo el I).

• Ajustar a una posición intermedia la escala voltios/división del canal I (por ejemplo 1v/cm).

• Colocar en posición calibrada el mando variable de voltios/división (potenciómetro central).

• Desactivar cualquier tipo de multiplicadores verticales. • Colocar el conmutador de entrada para el canal I en acoplamiento DC.


• Colocar el modo de disparo en automático.

• Desactivar el disparo retardado al mínimo ó desactivado. • Situar el control de intensidad al mínimo que permita apreciar el trazo en la

pantalla, y el trazo de focus ajustado para una visualización lo más nítida posible (generalmente los mandos quedaran con la señalización cercana a la posición vertical).

Siguiendo los pasos anteriores, ya se puede conectar la sonda de medida al conector de entrada del canal I. La sonda es el medio que permite introducir la señal en el osciloscopio. Es un cable apantallado y en uno de sus extremos está el conector BNC donde engancha al osciloscopio y el otro extremo es donde se encuentra la punta para medir en el circuito correspondiente. En la punta se encuentra un swicht encargado de dividir la señal X10 o dividirla por 1. Para hacer una correcta medición se tendrá en cuenta el factor multiplicador de la sonda. Es muy importante utilizar las sondas diseñadas para trabajar con el osciloscopio. Una sonda es un conector específicamente diseñado para evitar ruidos que puedan perturbar la medida.

Además, las sondas se construyen para que tengan un efecto mínimo sobre el circuito de medida. Esta facultad de las sondas recibe el nombre de efecto de carga, para minimizarla se utiliza un atenuador pasivo, generalmente de x10.

La mayoría de las sondas pasivas están marcadas con un factor de atenuación, normalmente 10X ó 100X. Por convenio los factores de atenuación aparecen con


el signo X detrás del factor de división. En contraste los factores de amplificación aparecen con el signo X delante (X10 ó X100).

La sonda más utilizada posiblemente sea la 10X, reduciendo la amplitud de la señal en un factor de 10. Su utilización se extiende a partir de frecuencias supe-riores a 5 kHz y con niveles de señal superiores a 10 mV. La sonda 1X es similar a la anterior pero introduce más carga en el circuito de prueba, pero puede medir señales con menor nivel. Por comodidad de uso se han introducido sondas especiales con un conmutador que permite una utilización 1X ó 10X. Cuando se utilicen este tipo de sondas hay que asegurarse de la posición de este conmutador antes de realizar una medida.

Antes de utilizar una sonda atenuadora 10X es necesario realizar un ajuste en frecuencia para el osciloscopio en particular sobre el que se vaya a trabajar. Este ajuste se denomina compensación de la sonda y consta de los siguientes pasos:

• Conectar la sonda a la entrada del canal I. • Conectar la punta de la sonda al punto de señal de compensación (La

mayoría de los osciloscopios disponen de una toma para ajustar las sondas, en caso contrario será necesario utilizar un generador de onda cuadrada).

• Conectar la pinza de cocodrilo de la sonda a masa. • Observar la señal cuadrada de referencia en la pantalla.


• Con el destornillador de ajuste, actuar sobre el condensador de ajuste hasta observar una señal cuadrada perfecta.

CONTROLES QUE POSEE UN OSCILOSCOPIO TIPICO

A primera vista un osciloscopio se parece a una pequeña televisión portátil, salvo una rejilla que ocupa la pantalla y el mayor número de controles que posee. En la siguiente figura se representan estos controles distribuidos en cinco secciones:

Controles: Horizontal, Vertical, Disparo, Control de la visualización, Conectores.


Control de la visualización. Intensidad: Se trata de un potenciómetro que ajusta el brillo de la señal en la pantalla. Este mando actúa sobre la rejilla más cercana al cátodo del CRT (G1), controlando el número de electrones emitidos por este. Se recomienda colocar la intensidad al mínimo y luego subirla gradualmente para evitar que el bombardeo concentrado de electrones sobre la parte interior de la pantalla deteriore la capa fluorescente que la recubre.

Enfoque: Se trata de un potenciómetro que ajusta la nitidez del haz sobre la pantalla. Este mando actúa sobre las rejillas intermedias del CRT (G2 y G4) controlando la finura del haz de electrones. Se retocará dicho mando para una visualización lo más precisa posible. Los osciloscopios digitales no necesitan este control. Rotación del haz: consiste en una resistencia ajustable actuando sobre una bobina y que permite alinear el haz de electrones con el eje horizontal de la pantalla.

Controles horizontales.

X-Posición: este control consta de un potenciómetro que permite mover horizontalmente la forma de onda hasta el punto exacto que se desee. Cuando se está trabajando con una sola señal el punto normalmente elegido suele ser el centro de la pantalla. (Para observar mejor el punto de disparo se suele mover la traza un poco hacia la derecha).

Conmutador: se trata de un conmutador con un gran número de posiciones, cada una de las cuales, representa el factor de escala empleado por el sistema de barrido horizontal.

Por ejemplo si el mando esta en la posición 1 msg/div significa que cada una de las divisiones horizontales de la pantalla representan 1 milisegundo y las divisiones más pequeñas representaran una quinta parte de este valor, o sea, 200 µsg.

El osciloscopio presentado puede visualizar un máximo de 2 sg en pantalla (200 msg x 10 divisiones) y un mínimo de 100 nsg por división, si empleamos la Amplificación (0.5 µsg / 5).


Mando variable: se trata de un potenciómetro situado de forma concéntrica al conmutador de la base de tiempos y podemos considerarlo como una especie de lupa del sistema horizontal.

Para realizar medidas es necesario colocarlo en su posición calibrada.

Amplificación: este control consta de un pequeño conmutador en forma de botón que permite amplificar la señal en horizontal por un factor constante (normalmente x5 ó x10). Se utiliza para visualizar señales de muy alta frecuencia (cuando el conmutador TIMEBASE no permite hacerlo). Hay que tenerle en cuenta a la hora de realizar medidas cuantitativas (habrá que dividir la medida realizada en pantalla por el factor indicado).

XY: Este control consta de un pequeño conmutador en forma de botón que permite desconectar el sistema de barrido interno del osciloscopio, haciendo estas funciones en uno de los canales verticales (generalmente el canal II); esto nos permite visualizar curvas de respuesta ó las famosas figuras de Lissajous, útiles tanto para la medida de fase como de frecuencia.

Controles verticales.

Y-Posición: este control consta de un potenciómetro que permite mover verticalmente la forma de onda hasta el punto exacto que se desee. Cuando se está trabajando con una sola señal el punto normalmente elegido suele ser el centro de la pantalla. Conmutador: Se trata de un conmutador con un gran número de posiciones, cada una de las cuales, representa el factor de escala empleado por el sistema vertical. Por ejemplo si el mando esta en la posición 2 voltios/div significa que cada una de las divisiones verticales de la pantalla representan 2 voltios y las divisiones más pequeñas representaran una quinta parte de este valor, o sea, 0.4 voltios. Mando Variable: se trata de un potenciómetro situado de forma concéntrica al conmutador del amplificador vertical y podemos considerarlo como una especie de lupa del sistema vertical. AC bloquea mediante un condensador la Para realizar medidas es necesario colocarlo en su posición calibrada.


Acoplamiento de la entrada: se trata de un conmutador de tres posiciones que conecta eléctricamente a la entrada del osciloscopio la señal exterior.

El acoplamiento DC deja pasar la señal tal como viene del circuito exterior (es la señal real).

El acoplamiento AC bloquea mediante un condensador la componente continua que posea la señal exterior.

El acoplamiento GND desconecta la señal de entrada del sistema vertical y lo conecta a tierra, permitiéndonos situar el punto de referencia en cualquier parte de la pantalla (generalmente el centro de la pantalla cuando se trabaja con una sola señal). Inversión: es un conmutador de dos posiciones en forma de botón que permite en una de sus posiciones invertir la señal de entrada en el canal I (existen otros osciloscopios que invierten el canal II).

Modo alternado / chopeado: es un conmutador de dos posiciones, en forma de botón, que permite, cuando nos encontramos en modo DUAL, seleccionar el modo de trazado de las señales en pantalla. En el modo alternado se traza completamente la señal del canal I y después la del canal II y asi sucesivamente. Se utiliza para señales de media y alta frecuencia (generalmente cuando el mando TIMEBASE está situado en una escala de 0.5 msg. ó inferior). En el modo chopeado el osciloscopio traza una pequeña parte del canal I después otra pequeña parte del canal II, hasta completar un trazado completo y empezar de


nuevo. Se utiliza para señales de baja frecuencia (con el mando TIMEBASE en posición de 1 msg. ó superior).

Modo simple / dual / suma: es un control formado por tres conmutadores de dos posiciones, en forma de botón, que permite seleccionar entres tres modos de funcionamiento: simple, dual y suma.

En el modo simple actuamos tan solo sobre el conmutador etiquetado como CH I/II. Si no está pulsado visualizaremos la señal que entra por el canal I y si lo está la señal del canal II. El modo dual se selecciona con el conmutador etiquetado DUAL. Si no está pulsado visualizaremos un solo canal (el cual, dependerá del estado del conmutador CH I/II) y si lo está visualizaremos simultáneamente ambos canales. El modo suma se selecciona pulsando el conmutador etiquetado I+II (si también lo está el etiquetado como DUAL) y nos permite visualizar la suma de ambas señales en la pantalla.

Controles de disparo.

Sentido: este control consta de un conmutador en forma de botón que permite invertir el sentido del disparo. Si está sin pulsar la señal se dispara subiendo (flanco positivo +) y si lo pulsamos se disparará bajando (flanco negativo -).Es conveniente disparar la señal en el flanco de transición más rápida.

Nivel: se trata de un potenciómetro que permite en el modo de disparo manual, ajustar el nivel de señal a partir del cual, el sistema de barrido empieza a actuar. Este ajuste no es operativo en modo de disparo automático.

Acoplamiento: debido a las muy diferentes señales que se pueden presentar en electrónica, el osciloscopio presenta un conmutador con el que podemos conseguir el disparo estable de la señal en diferentes situaciones. La gama de frecuencias ó tipos de señales que abarca cada posición del conmutador depende del tipo de osciloscopio. En la siguiente figura se especifica los datos para un osciloscopio en particular. Para tu osciloscopio deberás consultar la información suministrada por el fabricante, para actualizar esta tabla


MEDICIONES CON EL OSCILOSCOPIO

Medida de voltaje.

Generalmente cuando hablamos de voltaje queremos realmente expresar la diferencia de potencial eléctrico, expresado en voltios, entre dos puntos de un circuito. Pero normalmente uno de los puntos esta conectado a masa (0 voltios) y entonces simplificamos hablando del voltaje en el punto A (cuando en realidad es la diferencia de potencial entre el punto A y GND). Los voltajes pueden también medirse de pico a pico (entre el valor máximo y mínimo de la señal). Es muy importante que especifiquemos al realizar una medida que tipo de voltaje estamos midiendo.

El osciloscopio es un dispositivo para medir el voltaje de forma directa. Otros medidas se pueden realizar a partir de esta por simple cálculo (por ejemplo, la de la intensidad ó la potencia). Los cálculos para señales CA pueden ser complicados, pero siempre el primer paso para medir otras magnitudes es empezar por el voltaje.

En la figura anterior se ha señalado el valor de pico Vp, el valor de pico a pico Vpp, normalmente el doble de Vp y el valor eficaz Vef ó VRMS (root-mean-square, es decir la raiz de la media de los valores instantáneos elevados al cuadrado) utilizada para calcular la potencia de la señal CA.


Realizar la medida de voltajes con un osciloscopio es fácil, simplemente se trata de contar el número de divisiones verticales que ocupa la señal en la pantalla. Ajustando la señal con el mando de posicionamiento horizontal pode-mos utilizar las subdivisiones de la rejilla para realizar una medida más precisa. (se debe recordar que una subdivisión equivale generalmente a 1/5 de lo que represente una división completa). Es importante que la señal ocupe el máximo espacio de la pantalla para realizar medidas fiables, para ello actuaremos sobre el conmutador del amplificador vertical.

Medida de tiempo y frecuencia.

Para realizar medidas de tiempo se utiliza la escala horizontal del osciloscopio. Esto incluye la medida de periodos, anchura de impulsos y tiempo de subida y bajada de impulsos. La frecuencia es una medida indirecta y se realiza calculando la inversa del periodo. Al igual que ocurría con los voltajes, la medida de tiempos será más precisa si el tiempo a objeto de medida ocupa la mayor parte de la pantalla, para ello actuaremos sobre el conmutador de la base de tiempos. Si centramos la señal utilizando el mando de posicionamiento vertical podemos utilizar las subdivisiones para realizar una medida más precisa.


Medida del desfase entre señales.

La sección horizontal del osciloscopio posee un control etiquetado como X-Y, que nos va a introducir en una de las técnicas de medida de desfase (la única que podemos utilizar cuando solo disponemos de un canal vertical en nuestro osciloscopio).

El periodo de una señal se corresponde con una fase de 360º. El desfase indica el ángulo de atraso ó adelanto que posee una señal con respecto a otra (tomada como referencia) si poseen ambas el mismo periodo. Ya que el osciloscopio solo puede medir directamente los tiempos, la medida del desfase será indirecta.

Uno de los métodos para medir el desfase es utilizar el modo X-Y. Esto implica introducir una señal por el canal vertical (generalmente el I) y la otra por el canal horizontal (el II). (Este método solo funciona de forma correcta si ambas señales son senoidales). La forma de onda resultante en la pantalla se denomina figura de Lissajous (debido al físico francés denominado Jules Antoine Lissajous). Se puede deducir la fase entre las dos señales, así como su relación de frecuencias observando la siguiente figura:

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Para el desarrollo de está primera parte el profesor dará una charla de inducción sobre el funcionamiento del osciloscopio, para la cual el estudiante debe haber leído previamente el fundamento teórico antes expuesto. Una vez terminada la charla el estudiante tendrá la oportunidad de familiarizarse con el equipo.


4.1.- Identificación del Osciloscopio 4.1.1.- Identifique visualmente la pantalla del osciloscopio y sus divisiones. 4.1.2.- Identifique visualmente cada uno de los controles del osciloscopio, indicados en el fundamento teórico. 4.1.3.- Conecte las sondas al osciloscopio y verifique que las mismas se encuentren calibradas. 4.1.4.- Encienda el generador de señales y ajústelo a 2 V, conéctelo al canal A del osciloscopio, ajuste los controles necesarios hasta ver nítida y estática la señal. 4.1.5.- Aumente progresivamente la frecuencia del generador. ¿Qué sucede con la señal a medida que aumenta la frecuencia? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4.1.6.- Varíe el time/div y anote lo observado __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 4.1.7.- Varíe el volt /div y anote lo observado. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________


4.1.8.- Encienda la fuente DC y ajústela a 1 V, ahora introduzca esta señal por el canal B del osciloscopio. 4.1.9.- Compruebe como funciona el control para ver una sola señal, las dos señales al mismo tiempo y sumar el valor de ambas señales. Dibujar lo observado en el osciloscopio en cada posición del control.

Canal A

Canal B

Canal A y B

Canal A + Canal B


4.2- Medida de Frecuencia La medición de frecuencia en un osciloscopio se hace de manera indirecta, se mide el período (T) de la señal y la frecuencia se obtiene sacándole el inverso al período (f = 1 / T). 4.2.1.- Conecte la sonda del canal A del osciloscopio al generador de señales. 4.2.2.- Generar una onda senoidal y fijar la tensión eficaz del generador en 2 V a 60 Hz. 4.2.3.- Ajuste el barrido horizontal del osciloscopio hasta obtener un solo ciclo de la señal en la pantalla. El período de la señal vendrá dado por el producto del número de seg/div del barrido por el número de divisiones horizontales que ocupa el ciclo en la pantalla. 4.2.4.- Varíe la frecuencia de la señal y medirla con el osciloscopio, llenar la siguiente tabla.

100 Hz 500 Hz 1 KHz 5 KHz

Período Frecuencia Período Frecuencia Período Frecuencia Período Frecuencia


CONCLUSIONES

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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DE LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA

DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL U.N.E.F.A. – NUCLEO MARACAY

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA AERONAUTICA

PRACTICA No. 6

ESTUDIO DEL OSCILOSCOPIO (II PARTE)



ESTUDIO DEL OSCILOSCOPIO (II PARTE) 1.- OBJETIVO: Aprender a realizar diferentes mediciones con el Osciloscopio. 2.- MATERIALES.

• Osciloscopio. • 2 Sondas de medida. • 1 Generador de señales • 1 Fuente de tensión en CD • 1 Resistencia variable • 1 Multímetro

3.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 3.1.- Medida de Tensión continua 3.1.1.- Encienda la fuente de tensión DC y ajústela a 1 voltio. 3.1.2.- Introduzca esta señal en el canal A del osciloscopio y colocar el osciloscopio en 1 V/div. 3.1.3.- Varíe la fuente DC en 1,5 V, 2 V y 2,5 V. ¿Cuántos cuadros y en que dirección se desplaza la señal al variar la tensión de la fuente? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3.1.4.- Ahora coloque el osciloscopio en 0,5 V/div y varíe la fuente DC en 1,5 V, 2 V y 2,5 V. ¿Cuántos cuadros y en que dirección se desplaza la señal al variar la tensión de la fuente? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ ¿Se pueden tomar todas las lecturas indicadas? De ser afirmativa o negativa su respuesta explique el porqué? __________________________________________________________________


__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3.1.5.- Apague la fuente. 3.2.- Medida de Tensión alterna 3.2.1.- Conecte la sonda del canal A del osciloscopio al generador de señales. 3.2.2.- Generar una onda senoidal y fijar la tensión eficaz del generador en 1 V, 2 V y 2,5 V. 3.2.3.- Para cada valor de tensión indicado en el paso anterior, mida con el multímetro la tensión en la salida del generador de señales. 3.2.4.- Mida con el osciloscopio cada uno de esos valores usando diferentes valores de la escala V/div (0,2 – 0,5 – 1). Anotar los resultados en la siguiente tabla.

Multímetro

Osciloscopio 0,2 V/div

Osciloscopio 0,5 V/div

Osciloscopio 1 V/div

¿Se pueden tomar todas las lecturas indicadas? De ser afirmativa o negativa su respuesta explique el porqué? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________


3.3.- Medida de Corriente La medición de corriente en un osciloscopio se hace de manera indirecta, se mide la tensión en el dispositivo al que le deseamos conocer la corriente que lo atraviesa y la misma se obtiene a partir de la ley de Ohm. 3.3.1.- Monte el siguiente circuito

3.3.2.- Encienda la fuente de tensión DC y ajústela a 1 voltio. 3.3.3.- Ajuste la resistencia variable en 5 Ω (medir con el multímetro). 3.3.4.- Varíe la tensión V entre 1 y 4 voltios, determine mediante el osciloscopio cuatro valores de corrientes y comparar con las lecturas del amperímetro. Llene la siguiente tabla. Valor experimental de la resistencia:________________________

Corriente medida con

el Amperímetro

Tensión medida con el

Osciloscopio

Corriente medida con el

Osciloscopio

3.3.5.- Apague la fuente, retírela del circuito y coloque en su lugar el generador de señales con una señal senoidal, ajustada a 1 voltio eficaz y ajuste la década de resistencia a 2 KΩ. 3.3.6.- Varíe la tensión V entre 1 y 4 voltios eficaces, determine mediante el osciloscopio cuatro valores de corrientes y comparar con las lecturas del amperímetro. Llene la siguiente tabla.


Valor experimental de la resistencia:________________________

Corriente medida con

el Amperímetro

Tensión medida con el

Osciloscopio

Corriente medida con el

Osciloscopio

3.4.- Medida del ángulo de desfase entre dos ondas alternas 3.4.1.- Monte el siguiente circuito, utilizando una década de resistencias y una de condensadores.

Nota: Para visualizar dos tensiones en el osciloscopio de forma simultánea, es necesario que dichas señales presenten un punto en común en el circuito. Esto es debido a que las tierras de los dos canales del osciloscopio están unidas internamente. 3.4.2.- Ajuste el generador de señales para trabajar a 100 Hz y el condensador a 100 µF. 3.4.3.- Introduzca en el canal B del osciloscopio la tensión total en R y C, y en el canal A la tensión en bornes de la resistencia. 3.4.4.- Determine numéricamente 3 valores de R tales que R >> 1/wC; R = 1/wC y R<< 1/wC, y mida el desfase entre las dos señales.


Desfase R >> 1/wC R = 1/wC R<< 1/wC

4.- CUESTIONARIO a) Que observa entre la tensión medida por el multímetro y la tensión medida en el osciloscopio del procedimiento 3.2 __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

__________________________________________________________________ b) Compare la corriente medida con el multímetro y la corriente medida con el osciloscopio en ambos casos del procedimiento 3.3. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

__________________________________________________________________ _______________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________


CONCLUSIONES

__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________





PRACTICA No. 7 POTENCIA MONOFÁSICA



POTENCIA MONOFASICA 1.- OBJETIVO: Hallar experimentalmente la potencia activa, potencia aparente y factor de potencia en un circuito monofásico alimentado con corriente alterna. 2.- MATERIALES

• 1 Voltímetro AC • 1 Amperímetro AC. • 1 Vatímetro. • 4 Bombillos. • 1 Inductancia de 0,011 H. • Cables de conexión.

3.- FUNDAMENTO TEORICO Potencia monofásica La potencia instantánea es la rata de variación de la energía respecto al tiempo, dicho en otros términos, es la rapidez con la cual cambia la energía de un elemento. En términos de variables eléctricas se expresa como:

p(t) = v(t)*i(t)

siendo v(t) = Vm*sen(wt) e i(t) = Im*sen(wt – Φ) y sustituyendo en p(t) nos queda:

p(t) = Vm*Im*sen(wt)*sen(wt – Φ)

para obtener la potencia media se debe integrar la expresión anterior de la potencia instantánea, y resolviendo la integral de dicha expresión nos queda que la potencia media es igual a:

P = V*I*cos Φ

Este resultado permite definir a la potencia media asociada a una red como el producto de los valores eficaces de tensión y corriente entre sus terminales, multiplicado por el coseno del ángulo de desfasaje entre ambos fasores; esta expresión se define como potencia activa se denota con la letra P y su unidad es el vatio (W). Debido a que en la práctica los valores eficaces de tensión y corriente son cantidades que pueden medirse con relativa facilidad, el producto de V*I se define como potencia aparente se denota con la letra S y su unidad es el Volt-Amperes (VA).


S = V*I

Al término cosΦ se le denomina factor de potencia y se denota fp, este representa la porción entre la potencia activa y la potencia aparente, este valor se encuentra comprendido entre 0 y 1.

Fp = cosΦ

Vatímetro Es el instrumento encargado de medir la potencia activa en AC. Su representación esquemática es la de la Figura 1 y su principio de funcionamiento está basado en la interacción de dos campos magnéticos los cuales son creados por la corrientes Ia e Iv que circulan por las bobinas de que dispone en su interior.

El par producido entre ambos campos es proporcional al producto Ia*Iv*cosΦav, siendo cosΦav el desfase entre las corrientes Ia e Iv . El vatímetro consta, como ya se ha indicado, de dos bobinas (prácticamente se consideran resistencias puras) con las siguientes características:

Bobina amperimétrica ( ra ): Se conecta en serie con la línea de corriente y su resistencia deberá ser lo menor posible con el fin de no perturbar la diferencia de potencial que existe en el circuito entre B y C.

Bobina voltimétrica ( rv ): Se conecta en paralelo con la carga cuya

potencia se quiere medir y su resistencia deberá ser lo mayor posible para, de esta forma, evitar que el vatímetro desvíe corriente a la carga.

4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1.- Determinación de potencia activa, potencia aparente y factor de potencia 4.1.1.- Monte el siguiente circuito


4.1.2.- Tome las lecturas de los instrumentos para las cargas indicadas en la siguiente tabla:

Carga

Tensión

Corriente

Potencia

activa

Potencia aparente

Factor de potencia

1 Bombillo

2 Bombillos

3 Bombillos

4 Bombillos

1 Bombillo y 1 Inductor

2 Bombillos y 1 Inductor



5.- CUESTIONARIO a) Realice todos los cálculos teóricos para cada una de las cargas considerando todos los instrumentos ideales y compárelos con los resultados experimentales obtenidos en el laboratorio. Analice lo observado.


CONCLUSIONES

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PRACTICA No. 8

TRANSFORMADOR MONOFÁSICO



TRANSFORMADOR MONOFASICO 1.- OBJETIVO: Comprobar el efecto de la relación de transformación sobre las variables del transformador. 2.- MATERIALES.

• Variac • Transformador monofásico 120/18 V. • 1 Reóstato • 1 Vatímetro • 2 Voltímetros AC • 2 Amperímetros AC

3.- FUNDAMENTO TEORICO

Transformador Es un dispositivo que se encarga de "transformar" un sistema de corriente alterna con una tensión e intensidad determinada que tiene a su entrada en otro con diferentes tensiones e intensidades que entrega a su salida, de forma que la potencia se mantenga constante. En otras palabras podemos decir que es un dispositivo utilizado para transferir energía de un circuito a otro pero modificando sus niveles de tensión y corriente. El transformador es la aplicación más importante del acoplamiento magnético, su principio de acción se debe al fenómeno de la inducción mutua entre dos bobinas de distinto número de espiras. La corrientes inducida en el secundario aparece cuando el campo magnético creado por el primario es variable, por lo cual un transformador solo funciona con corriente alterna. Este dispositivo se compone de un núcleo de hierro sobre el cual se han arrollado varias espiras (vueltas) de alambre conductor. Este conjunto de vueltas se llaman bobinas y se denominan: "Bobina primaria o PRIMARIO" a aquella que recibe el voltaje de entrada y "Bobina secundaria o SECUNDARIO" a aquella que entrega el voltaje transformado.

La Bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente alterna. Esta corriente inducirá un flujo magnético variable en el núcleo de hierro. Como el bobinado secundario está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Cuando el flujo magnético atraviesa las espiras del secundario se genera en este un voltaje inducido, entonces, habrá una circulación de corriente por el mismo al conectar una carga a sus extremos.


La razón de la transformación del voltaje entre el bobinado "PRIMARIO" y el "SECUNDARIO" depende del número de vueltas que tenga cada uno, esta relación de transformación se denomina “a”. Si por ejemplo, el número de vueltas del secundario es el triple del primario, entonces en el secundario habrá el triple del voltaje primario. Bajo este principio se establece que:

Np = Vp = a Ns = Vs

por medio de esta ecuación se puede conocer el voltaje en el secundario cuando se conoce el voltaje en el primario, Np (espiras en el primario) y Ns (espiras en el secundario), despejando Vs tenemos:

Vs = Ns x Vp / Np Un transformador puede ser ELEVADOR o REDUCTOR dependiendo del número de espiras de cada bobinado. Si se supone que el transformador es ideal (la potencia que el recibe debe ser igual a la que se obtiene de él, se desprecian las pérdidas por calor y otras), entonces decimos que la potencia de entrada y de salida son iguales.

Pe = Ps Si aplicamos este concepto al transformador, entonces puede afirmarse que la potencia en el devanado primario es igual a la potencia del devanado secundario. La única manera de mantener la misma potencia en los dos devanados es que cuando el voltaje se eleve en uno de ellos la corriente disminuya en el otro devanado en la misma proporción y viceversa.


Entonces: Vp*Ip = Vs*Is

Is = Vp = Np = a

Ip = Vs Ns

Por medio de esta ecuación se puede conocer la corriente en el secundario cuando se conoce la corriente en el primario, Np (espiras en el primario) y Ns (espiras en el secundario), despejando Is tenemos:

Is = Np x Ip/ Ns 4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1.- Comprobación de la relación de transformación “a”

4.1.1.- Monte el circuito de la siguiente figura alimentando el transformador por el lado de baja tensión.

4.1.2.- Antes de encender el variac asegúrese que el cursor se encuentre en cero. 4.1.3.- Aumente la tensión del variac desde cero hasta 30% por encima del valor nominal del devanado de baja tensión. Anote los valores obtenidos en la siguiente tabla

0% 20% 40% 60% 80% 100% 115% 130%

VBT

VAT

IBT

W

a


4.1.4.- Invierta el transformador y aliméntelo ahora por el lado de alta tensión como se indica en la siguiente figura

4.1.5.- Antes de encender el variac asegúrese que el cursor se encuentre en cero. 4.1.6.- Comience a aumentar la tensión hasta alcanzar el valor nominal de la corriente del transformador. Anote los valores de la corriente en el lado de alta tensión, baja tensión, el voltaje aplicado y la potencia absorbida en la siguiente tabla.

100% 80% 60% 40% 20%

IAT

IBT

V

W

a

4.1.7.- Ahora coloque una carga resistiva variable como se muestra en la siguiente figura.

4.1.8.- Varíe progresivamente la carga hasta que el transformador consuma corriente nominal (Tome en cuenta la corriente máxima que soporta la resistencia variable). Anote los valores de tensión y corriente primaria, tensión y


corriente secundaria, potencia de entrada, potencia en la carga y la relación de transformación.

RL 25% 50% 75% 100%

IAT

IBT

VAT

VBT

W

Pcarga

a

5.- CUESTIONARIO a) ¿Depende la relación de transformación de la carga? Explique su respuesta.


CONCLUSIONES

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PRACTICA No. 9

RESONANCIA



RESONANCIA 1.- OBJETIVO: Deducir e interpretar el comportamiento característico de los circuitos RLC con relación a la variación de la frecuencia. 2.- MATERIALES.

• Generador de señales. • 1 Década de condensadores. • 1 Década de resistencias • 1 Inductancia de 0,011 H • 1 Voltímetro AC • 1 Amperímetro AC. • Osciloscopio • Cables de conexión.

3.- FUNDAMENTO TEÓRICO Resonancia En un circuito RLC serie o parelelo alimentado con corriente alterna, ocurren variaciones en las impedancias con el aumento o disminución de la frecuencia. Existe una frecuencia en la cual las reactancias capacitiva e inductiva se igualan y como sus impedancias son de signos opuestos se cancelan quedando el circuito resistivo puro. La frecuencia en la cual ocurre este fenómeno se denomina frecuencia de resonancia wr , en ese momento la tensión y la corriente del circuito se colocan en fase. 4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1.- Monte el siguiente circuito RLC serie


4.2.- Ajuste el generador de señales a 5 V, la resistencia a 10 Ω coloque una bobina de 0,011 H y calcule el valor del condensador para que el circuito tenga una frecuencia de resonancia teórica de 2,5 KHz. 4.3.- Determine experimentalmente la frecuencia de resonancia del circuito. 4.4.- Una vez hallada la frecuencia de resonancia varíe la frecuencia del circuito tres valores por encima y tres valores por debajo de la frecuencia de resonancia, y en cada una de ellas mida V, Vc, VL , la corriente del circuito y el ángulo Φ entre la tensión de entrada V y la corriente del circuito I. Llene la siguiente tabla. Resonancia

W

V

Vc

VL

I

Φ

4.5.- Apague la fuente. 4.6.- Monte el siguiente circuito RLC paralelo

4.7.- Ajuste el generador de señales a 5 V, la resistencia a 100 Ω coloque una bobina de 0,011 H y calcule el valor del condensador para que el circuito tenga una frecuencia de resonancia teórica de 2,5 KHz. 4.8.- Determine experimentalmente la frecuencia de resonancia del circuito.


4.9.- Una vez hallada la frecuencia de resonancia varíe la frecuencia del circuito tres valores por encima y tres valores por debajo de la frecuencia de resonancia, y en cada una de ellas mida V, Vo, la corriente del circuito y el ángulo Φ entre la tensión de entrada V y la corriente del circuito I. Llene la siguiente tabla. Resonancia

W

V

Vc

VL

I

Φ

4.10. Apague la fuente y desmonte el circuito. 4.11. Mida con el ohmetro la resistencia interna de la bobina utilizada en la práctica. 5.- CUESTIONARIO

a) Con los datos obtenidos en el circuito RLC serie grafique ZT, XC, y XL Vs W y analice cada una de las gráficas.

b) Con los datos obtenidos en el circuito RLC paralelo grafique ZT Vs W y

analice la gráfica.

c) ¿Qué efectos puede ocasionar la resistencia interna de la bobina en el cálculo de la frecuencia de resonancia en un circuito resonante paralelo?

d) ¿Qué ocurriría en la resonancia serie?


CONCLUSIONES

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PRACTICA No. 10

CIRCUITOS TRIFÁSICOS



CIRCUITOS TRIFASICOS 1.- OBJETIVO: Realizar las conexiones trifásicas en transformadores y observar el comportamiento de las tensiones y corrientes primarias y secundarias de línea y de fase. 2.- MATERIALES.

• Fuente de alimentación AC Trifásica. • Voltímetros y amperímetros AC. • Resistencias. • Osciloscopio. • Transformador trifásico. • Cables de conexión.

3.- PRE-LABORATORIO REPASAR CIRCUITOS TRIFASICOS. Verificar en el laboratorio los datos del transformador a utilizar y de las cargas existentes. Con esos datos calcular el valor de la Resistencia de carga que tome el 58% de la potencia nominal del transformador trifásico para la conexión Delta-Delta. Calcular el valor de la Resistencia de carga que consuma la corriente nominal del transformador trifásico para la conexión Delta-Estrella. 4.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL 4.1.- Conexión Delta-Delta 4.1.1.- Monte el circuito de la siguiente figura:


4.1.2.- Colocar la carga calculada en el Pre-laboratorio. 4.1.3.- Tomar nota de las tensiones y corrientes de línea y de fase en ambos lados del transformador. 4.1.4.- Observar en el osciloscopio el desfasaje existente entre las tensiones de línea y de fase. 4.2.- Conexión Delta-Estrella 4.2.1.- Monte el circuito de la siguiente figura:

4.2.2.- Colocar la carga calculada en el Pre-laboratorio. 4.2.3.- Tomar nota de las tensiones y corrientes de línea y de fase en ambos lados del transformador. 4.2.4.- Observar en el osciloscopio el defasaje existente entre las tensiones de línea y desfase.


CONCLUSIONES

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