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Desfasamiento de Ondas Senoidales en Circuitos Eléctricos: Experimento R-C, R-L y R-L-C, Guías, Proyectos, Investigaciones de Electrónica

Este informe presenta un experimento realizado en la Escuela Profesional de Ingeniería Mecánica, Eléctrica y Mecatrónica de la Facultad de Ciencias y Formales de la Universidad Católica de Santa María, donde se analiza y verifica el desfasamiento de ondas senoidales de tensiones y corrientes en circuitos resistivos, resistivos-capacitivos y resistivos-inductivos. El documento incluye instrucciones para armar diferentes circuitos, medir el desfasaje entre ondas y tablas teóricas de ángulos de desfasaje.

Tipo: Guías, Proyectos, Investigaciones

2015/2016

Subido el 23/11/2021

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UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA
FACULTAD DECIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y
FORMALES
ESCUELA PROFESIONAL DEINGENIERÍAMECÁNICA,
MECÁNICA ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA

INFORME N° 3
DESFASAMIENTO DE ONDAS SENOIDALES
Curso:
CIRCUITOS ELECTRICOS II
Semestre:
VI
Grupo:
01
Integrantes:
MARTINEZ LLERENA, JORGE MANUEL
2015
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¡Descarga Desfasamiento de Ondas Senoidales en Circuitos Eléctricos: Experimento R-C, R-L y R-L-C y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Electrónica solo en Docsity!

UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y

FORMALES

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA MECÁNICA,

MECÁNICA ELÉCTRICA Y MECATRÓNICA

INFORME N° 3

“ DESFASAMIENTO DE ONDAS SENOIDALES ”

Curso:

CIRCUITOS ELECTRICOS II

Semestre:

VI

Grupo:

Integrantes :

 MARTINEZ LLERENA, JORGE MANUEL

DESFASAMIENTO DE ONDAS SENOIDALES

I. OBJETIVO:

Analizar y verificar en forma experimental el desfasamiento de las ondas sinodales de tensiones y corrientes en circuitos resistivos, resistivos - capacitivos y resistivos - inductivos.

II. ELEMENTOS A UTILIZAR:

  • 1 variac monofásico.
  • 03 condensadores 15, 30 y 50 uF, 220V
  • 1 caja de inductancias variables.
  • 2 resistencias variables 0-44 ohmios, 4.4 A
  • 1 osciloscopio digital.
  • 02 multímetros digitales. Fig 1. Osciloscopio Fig 2. Condensador

III. ACTIVIDADES:

  1. Armar el siguiente circuito, en la entrada A del osciloscopio medir la corriente total en R (10 ohmios), y en la entrada B del osciloscopio medir el voltaje total del circuito. Fig. 3. Esquema de un Circuito Resistivo Puro

Fig 6. Circuito armado con una resistencia conectada en serie con un capacitor, para comprobar desfasamiento entre ambas ondas. A R1 C(uF) Xc=1/ (2πfC) ᶲ 0.01 10 10 833.33 89.31° 0.08 10 30 277.77 87.3° 0.16 10 50 166.66 86.56°

  1. Reemplazar la caja de condensadores con una caja de inductancias variables, y registrar el valor del ángulo de desfase de L y de R, para diferentes valores de L ( mH, y 90mH), manteniendo el valor de la resistencia constante ( R = 10 ohmios). Tener cuidado de sólo hacer circular hasta 300mA por este circuito, (es el valor nominal de la caja de inductancias).
  2. Medir con el osciloscopio el ángulo de desfasaje, entre R y L; en la entrada A del osciloscopio medir la corriente total en R , y en la entrada B del osciloscopio medir el voltaje total del circuito. Fig 7. Esquema de un Circuito Resistivo - Inductivo

Fig 8. Circuito armado con una resistencia conectada en serie con una bobina, para comprobar desfasamiento entre ambas ondas. mA R1 L(mH) XL=2πfL ᶲ 120 10 30 11.31 48.51° 130 10 60 22.62 66.15° 95.2 10 90 33.93 73.21°

IV. CUESTIONARIO:

1. ¿Cómo se encuentra el ángulo de desfase en un circuito R-L? De un ejemplo numérico. La tensión en la bobina está en fase con la corriente que pasa por ella (tienen sus valores máximos simultáneamente). Pero el voltaje en la bobina está adelantado a la corriente que pasa por ella en 90º (la tensión tiene su valor máximo antes que la corriente)

4. Calcular el ángulo de desfasaje teóricos, en función de los valores de R y C, R y L, para cada tabla y compararlos con los obtenidos con el osciloscopio. CIRCUITO R-C A R1 C(uF) Xc=1/(2πfC) ᶲPRACTICO ᶲTEORICO 0.01 10 10 833.33 89.31° 94.85° 0.08 10 30 277.77 87.3° 81.3° 0.16 10 50 166.66 86.56° 81.3°

Ejemplo :

ᶲ =tan

− 1 X^ C

R

ᶲ =tan

CIRCUITO R-L

A R1 L(mH) XL=2πfL ᶲPRACTICO ᶲTEORICO 120 10 30 11.31 48.51° 32.55° 130 10 60 22.62 66.15° 54.25° 95.2 10 90 33.93 73.21° 65.10°

Ejemplo :

ᶲ =tan

− 1 X^ L

R

ᶲ =tan

5. ¿Existen circuitos puramente inductivos, en un circuito eléctrico real? Un inductor puro no existe ya que siempre existirá una caída de tensión en la resistencia del conductor del enrollado. Sin embargo, idealmente, un inductor puro es un enrollado donde la resistencia del conductor es cero. Todo enrollado o bobinado presenta oposición a una corriente eléctrica por auto inductancia, esto es, que se genera un campo magnético que retrasa la circulación de corriente. 6. ¿En qué consiste el Método de las Figuras de Lissajous para medir el desfasamiento de ondas sinodales?

Las figuras de Lissajous se obtienen de la superposición de dos movimientos armónicos perpendiculares. La trayectoria resultante dependerá de la relación de las frecuencias y de la diferencia de fase. La combinación de esos dos movimientos armónicos, da lugar a interesantes figuras, que por lo general son simétricas. Podemos reproducir estas curvas en el osciloscopio poniéndolo en posición X-Y y aplicando dos señales de distinta o igual frecuencia y desfase.

7. Cuando se observa un circulo en la pantalla del Osciloscopio con el Método de las Figuras de Lissajous. Medición de frecuencia y Fase con el modo X-Y. Para realizar esta medición se emplean 2 señales, una para producir un barrido horizontal y otra para producir una deflexión vertical. La condición para este método es que las dos señales sean senoidales puras y que la relación de frecuencia entre las mismas sea un número entero a fin de poder observar una figura estática. La relación de frecuencias Fx y Fy se puede determinar dibujando las tangentes horizontales y verticales a las curvas y contando los puntos de tangencia, tanto horizontal como vertical. Fig 12. Ejemplos de Figuras de Lissajous, en función del desfasamiento de las ondas También se pueden utilizar estas figuras para determinar la relación de fase entre dos ondas senoidales de la misma frecuencia. Lo mismo que en el caso de las mediciones de frecuencia, una de las señales se aplica a la entrada vertical y la otra a la entrada horizontal del osciloscopio.

terminales dela bobina. El voltaje correspondiente a esta fuerza electromotriz es proporcional a la velocidad del movimiento.

  1. Los bancos de capacitores de potencia son agrupamientos de unidades montadas sobre bastidores metálicos, que se instalan en un punto de la red de MT (en subestaciones o en alimentadores de distribución) con el objeto de suministrar potencia reactiva y regular la tensión del sistema. 9. ¿Por qué es importante que el ángulo de desfase sea de un valor pequeño, para aplicaciones industriales? La carga de los circuitos eléctricos, tanto como viviendas e industrias, es de carácter inductivo debido a la existencia de motores, reactancias de las instalaciones de tubos fluorescentes, etc. Cuando mayor sea el valor de la carga inductiva mayor será el ángulo de desfase y menor el valor del factor de potencia. El valor ideal del factor de potencia es 1 y valores inferiores a 0.75 generan problemas en el suministro de energía. 10. Defina el fenómeno de la resonancia en circuitos eléctricos. Cuando se conecta un circuito RLC en serie, alimentado por una señal alterna (fuente de tensión de corriente alterna), hay un efecto de ésta en cada uno de los componentes. En el condensador aparecerá una reactancia capacitiva, y en la bobina una reactancia inductiva, dadas por las siguientes fórmulas: XL = 2 x π x f x L XC = 1 / (2 x π x f x C) Donde: π = 3. f = frecuencia en Hertz L = Valor de la bobina en henrios C = Valor del condensador en faradios Como se puede ver los valores de estas reactancias depende de la frecuencia de la fuente. A mayor frecuencia, XL es mayor, pero XC es menor y viceversa. Hay una frecuencia para la cual el valor de la XC y XL son iguales. Esta frecuencia se llama frecuencia de resonancia y se obtiene de la siguiente fórmula: FR = 1 / (2 x π x (L x C)1/2) En resonancia como los valores de XC y XL son iguales, se cancelan y en un circuito RLC en serie la impedancia que ve la fuente es el valor de la resistencia. A frecuencias menores a la de resonancia, el valor de la reactancia capacitiva es grande y la impedancia es capacitiva

V. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

1. La inductancia es el valor de la oposición a la variación de corriente en una bobina, por ello cuando el voltaje está en su punto más alto, la inductancia es baja, y viceversa. 2. La potencia consumida, ose la energía que se consume está directamente relacionada a la carga inductiva, y al ser mayor el ángulo de desfase, el consumo también se eleva. 3. Se formara un círculo en la pantalla del osciloscopio si las ondas senoidales son de la misma frecuencia y amplitud, pero desfasadas 90°. 4. Si las ondas senoidales son de la misma frecuencia y fase, la figura de Lissajous será una línea diagonal. Si las ondas senoidales son de la misma frecuencia, pero están a 90° fuera de fase, la figura será una elipse. 5. En los circuitos ideales, las ondas de la resistencia y voltaje, están en fase, mientras que la onda de inductancia está retrasada 90°, y la onda de capacitancia esta adelantada en 90°. 6. Los datos obtenidos en la práctica, nos muestran el comportamiento de las resistencias, capacitores y bobinas en presencia de la corriente alterna, nuestro trabajo ahora es buscar la mejor forma de aplicar estos conocimientos, buscando reducir el ángulo de desfase para reducir la potencia consumida, al igual de encontrar nuevas aplicaciones de estos recursos.

VI. BIBLIOGRAFÍA:

 http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/oscilaciones/lissajous/lissajous.htm

 http://www.euclides.dia.uned.es/simulab-pfp/Ejs33/Simulations/

lissajous_es_Figuras_de_Lissajous.html

 http://unicrom.com/Tut_circuitoRLC.asp

 https://es.wikipedia.org/wiki/Inductancia

 https://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_el%C3%A9ctrica

 https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_RC

 https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_RL

 https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_RLC