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Lab. informe de electricidad 12

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ELECTRICIDAD
Laboratorio N° 12
“TENSION Y CORRIENTE ALTERNA”
INFORME
Integrantes del grupo:
Santos Salazar, Manfred
Tovar Guzmán, Bryan
Ticllasuca Sánchez, Daniel
Profesor:
Fernández Cueto, Francisco
Quispe Cusipuma, Nathaly
Sección:
C2-01-H
Fecha de realización: 03 de noviembre
Fecha de entrega: 05 de noviembre
2015-II
I. OBJETIVOS:
Objetivo Generales:
 Verificar las relaciones de tensión y corriente alterna en circuitos eléctricos
monofásicos.
 comprobar la teoría en un circuito resistivo e inductivo.
Objetivo Específicos:
Verificar las relaciones de tensión y corriente alterna en circuitos eléctricos
monofásicos.
II. INTRODUCCION:
¿A qué se le conoce como Reactancia? ¿Cómo se comportan los circuitos
Resistivos, Inductivos y Capacitivos?
En el presente laboratorio de electricidad aprenderemos a usar el software Lab
Volt observaremos el comportamiento de la corriente alterna y la tensión; en
resistencias, capacitores y bobinas este comportamiento lo observaremos en
graficas de ondas y grafica de fasores obtenidas virtualmente con los
simuladores del programa aplicado a la corriente alterna.
En este informe se detallan todos los resultados obtenidos y representaciones
graficas obtenidas, así como también las conclusiones y aplicaciones en las que
podemos hacer uso del corriente y tensión alterna.
III.FUNDAMENTO TEORICO:
Circuito en Corriente Alterna
En corriente alterna existen componentes cuya oposición al paso de corriente es
proporcional al a frecuencia de corriente, de forma que al variar ésta presenta un
valor de resistencia distinto.
A esa resistencia, que es variable con la frecuencia, se le llama impedancia Z y
suele estar constituida por dos términos:
 La resistencia, que no varía con la frecuencia, y
 La reactancia X, que es el término que indica la resistencia que presenta
un determinado componente para una frecuencia. Se cuantifica mediante
un número complejo:
En el que:
Z es la impedancia (Ohm)
R es la resistencia (Ohm)
X es la reactancia (Ohm)
LA IMPEDANCIA (Z): es la medida de oposición que presenta un circuito a una
corriente cuando se aplica un voltaje. La impedancia extiende el concepto
de resistencia a los circuitos de corriente alterna (CA), y posee tanto en magnitud
y fase, a diferencia de la resistencia, que sólo tiene magnitud.
RESISTENCIA ELÉCTRICA (R): Se le denomina a la igualdad de oposición que
tienen los electrones al desplazarse a través de un conductor. La unidad de
resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la
letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Ohm, quien descubrió
el principio que ahora lleva su nombre.
REACTANCIA: Se denomina a la oposición ofrecida al paso de la corriente
alterna por inductores (bobinas) y condensadores, se mide en Ohmios y su
símbolo es Ω.
CAPACITANCIA ELÉCTRICA:
Z = R + jX
En electrónica y electrotecnia, se denomina reactancia a la oposición ofrecida
al paso de la corriente alterna por inductores (bobinas) y condensadores y se
mide en Ohmios. Junto a la resistencia eléctrica determinan la impedancia total
de un componente o circuito, de tal forma que la reactancia (X) es la parte
imaginaria de la impedancia (Z) y la resistencia (R) es la parte real, según la
igualdad:
Z = R + j X
CARACTERÍSTICAS DE LA CORRIENTE ALTERNA:
Un circuito de corriente alterna consta de una combinación de elementos:
resistencias, condensadores y bobinas y un generador que suministra la
corriente alterna. Un alternador es un generador de corriente alterna que se
basa en la inducción de una f. e. m al girar una espira (o bobina) en el seno de
un campo magnético debida a la variación de flujo. Según va girando la espira
varía el número de líneas de campo magnético que la atraviesan.
Circuitos capacitivos en corriente alterna:
En corriente continua vimos que luego de un tiempo denominado transitorio,
por el capacitor prácticamente no continúa circulando corriente. En corriente
alterna los circuitos se comportan de una manera distinta ofreciendo una
resistencia denominada reactancia capacitiva, que depende de la capacidad y
de la frecuencia.
Reactancia Capacitiva
La reactancia capacitiva es función de la velocidad angular (por lo tanto de la
frecuencia) y de la capacidad.
ω = Velocidad angular = 2πf
C = Capacidad
Xc = Reactancia Capacitiva
Podemos ver en la fórmula que a mayor frecuencia el capacitor presenta
menos resistencia al paso de la señal.
Circuitos capacitivos puros
En un primer instante, al igual que en corriente continua, la corriente por el
capacitor será máxima y por lo tanto la tensión sobre el mismo será nula. Al ser
una señal alterna, comenzará a aumentar el potencial hasta Vmax, pero cada
vez circulará menos corriente ya que las cargas se van acumulando en cada
una de las placas del capacitor.
En el instante en que tenemos Vmax aplicada, el capacitor está cargado con
todas las cargas disponibles y por lo tanto la intensidad pasa a ser nula.
Cuando el ciclo de la señal comienza a disminuir su potencial, las cargas
comienzan a circular para el otro lado (por lo tanto la corriente cambia de
signo). Cuando el potencial es cero, la corriente es máxima en ese sentido.
Luego la señal alterna invierte su potencial, por lo tanto la corriente empieza a
disminuir hasta que finalmente se encuentra cargado con la otra polaridad, en
consecuencia no hay corriente y la tensión es máxima sobre el capacitor.
Como podemos ver existe un desfasaje entre la tensión y la corriente. En los
circuitos capacitivos puros se dice que la corriente adelanta a la tensión 90
grados.
Impedancia (Z)
La impedancia total de un circuito capacitivo puro, solo tiene parte imaginaria
(la de Xc) debido a que no hay R.
Expresada en notación polar:
Intensidad
La intensidad del circuito se calcula como la tensión dividida por la impedancia,
que en este caso es únicamente Xc y tomando en cuenta el desfase, sabiendo
que la intensidad está adelantada en el capacitor.
Resulta más simple hacerlo en forma polar, tomando en cuenta a la impedancia
en el capacitor con los 90 grados de desfase:
Circuitos RC en corriente alterna
En un circuito RC en corriente alterna, también existe un desfasaje entre la
tensión y la corriente y que depende de los valores de R y de Xc y tiene valores
mayores a 0 y menores a 90 grados.
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  • 1. ELECTRICIDAD Laboratorio N° 12 “TENSION Y CORRIENTE ALTERNA” INFORME Integrantes del grupo: Santos Salazar, Manfred Tovar Guzmán, Bryan Ticllasuca Sánchez, Daniel Profesor: Fernández Cueto, Francisco Quispe Cusipuma, Nathaly Sección: C2-01-H Fecha de realización: 03 de noviembre Fecha de entrega: 05 de noviembre 2015-II
  • 2. I. OBJETIVOS: Objetivo Generales:  Verificar las relaciones de tensión y corriente alterna en circuitos eléctricos monofásicos.  comprobar la teoría en un circuito resistivo e inductivo. Objetivo Específicos: Verificar las relaciones de tensión y corriente alterna en circuitos eléctricos monofásicos. II. INTRODUCCION: ¿A qué se le conoce como Reactancia? ¿Cómo se comportan los circuitos Resistivos, Inductivos y Capacitivos? En el presente laboratorio de electricidad aprenderemos a usar el software Lab Volt observaremos el comportamiento de la corriente alterna y la tensión; en resistencias, capacitores y bobinas este comportamiento lo observaremos en graficas de ondas y grafica de fasores obtenidas virtualmente con los simuladores del programa aplicado a la corriente alterna. En este informe se detallan todos los resultados obtenidos y representaciones graficas obtenidas, así como también las conclusiones y aplicaciones en las que podemos hacer uso del corriente y tensión alterna. III.FUNDAMENTO TEORICO: Circuito en Corriente Alterna En corriente alterna existen componentes cuya oposición al paso de corriente es proporcional al a frecuencia de corriente, de forma que al variar ésta presenta un valor de resistencia distinto. A esa resistencia, que es variable con la frecuencia, se le llama impedancia Z y suele estar constituida por dos términos:  La resistencia, que no varía con la frecuencia, y
  • 3.  La reactancia X, que es el término que indica la resistencia que presenta un determinado componente para una frecuencia. Se cuantifica mediante un número complejo: En el que: Z es la impedancia (Ohm) R es la resistencia (Ohm) X es la reactancia (Ohm) LA IMPEDANCIA (Z): es la medida de oposición que presenta un circuito a una corriente cuando se aplica un voltaje. La impedancia extiende el concepto de resistencia a los circuitos de corriente alterna (CA), y posee tanto en magnitud y fase, a diferencia de la resistencia, que sólo tiene magnitud. RESISTENCIA ELÉCTRICA (R): Se le denomina a la igualdad de oposición que tienen los electrones al desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemán Georg Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. REACTANCIA: Se denomina a la oposición ofrecida al paso de la corriente alterna por inductores (bobinas) y condensadores, se mide en Ohmios y su símbolo es Ω. CAPACITANCIA ELÉCTRICA: Z = R + jX
  • 4. En electrónica y electrotecnia, se denomina reactancia a la oposición ofrecida al paso de la corriente alterna por inductores (bobinas) y condensadores y se mide en Ohmios. Junto a la resistencia eléctrica determinan la impedancia total de un componente o circuito, de tal forma que la reactancia (X) es la parte imaginaria de la impedancia (Z) y la resistencia (R) es la parte real, según la igualdad: Z = R + j X CARACTERÍSTICAS DE LA CORRIENTE ALTERNA: Un circuito de corriente alterna consta de una combinación de elementos: resistencias, condensadores y bobinas y un generador que suministra la corriente alterna. Un alternador es un generador de corriente alterna que se basa en la inducción de una f. e. m al girar una espira (o bobina) en el seno de un campo magnético debida a la variación de flujo. Según va girando la espira varía el número de líneas de campo magnético que la atraviesan. Circuitos capacitivos en corriente alterna: En corriente continua vimos que luego de un tiempo denominado transitorio, por el capacitor prácticamente no continúa circulando corriente. En corriente alterna los circuitos se comportan de una manera distinta ofreciendo una resistencia denominada reactancia capacitiva, que depende de la capacidad y de la frecuencia. Reactancia Capacitiva La reactancia capacitiva es función de la velocidad angular (por lo tanto de la frecuencia) y de la capacidad. ω = Velocidad angular = 2πf C = Capacidad Xc = Reactancia Capacitiva
  • 5. Podemos ver en la fórmula que a mayor frecuencia el capacitor presenta menos resistencia al paso de la señal. Circuitos capacitivos puros En un primer instante, al igual que en corriente continua, la corriente por el capacitor será máxima y por lo tanto la tensión sobre el mismo será nula. Al ser una señal alterna, comenzará a aumentar el potencial hasta Vmax, pero cada vez circulará menos corriente ya que las cargas se van acumulando en cada una de las placas del capacitor. En el instante en que tenemos Vmax aplicada, el capacitor está cargado con todas las cargas disponibles y por lo tanto la intensidad pasa a ser nula. Cuando el ciclo de la señal comienza a disminuir su potencial, las cargas comienzan a circular para el otro lado (por lo tanto la corriente cambia de signo). Cuando el potencial es cero, la corriente es máxima en ese sentido. Luego la señal alterna invierte su potencial, por lo tanto la corriente empieza a disminuir hasta que finalmente se encuentra cargado con la otra polaridad, en consecuencia no hay corriente y la tensión es máxima sobre el capacitor. Como podemos ver existe un desfasaje entre la tensión y la corriente. En los circuitos capacitivos puros se dice que la corriente adelanta a la tensión 90 grados. Impedancia (Z) La impedancia total de un circuito capacitivo puro, solo tiene parte imaginaria (la de Xc) debido a que no hay R.
  • 6. Expresada en notación polar: Intensidad La intensidad del circuito se calcula como la tensión dividida por la impedancia, que en este caso es únicamente Xc y tomando en cuenta el desfase, sabiendo que la intensidad está adelantada en el capacitor. Resulta más simple hacerlo en forma polar, tomando en cuenta a la impedancia en el capacitor con los 90 grados de desfase: Circuitos RC en corriente alterna En un circuito RC en corriente alterna, también existe un desfasaje entre la tensión y la corriente y que depende de los valores de R y de Xc y tiene valores mayores a 0 y menores a 90 grados. Angulo de desfase
  • 7. Impedancia (Z) La impedancia tiene una componente real (por R) y una imaginaria (por Xc). En forma binómica se representa como: Expresada en notación polar: En forma polar se representa mediante su módulo (raiz cuadrada de la suma de los cuadrados de R y Xc) y su ángulo de desfase. Intensidad La intensidad se calcula como la tensión (adelantada en Φ, ya que es lo que la tensión atrasa) dividido por el módulo de la impedancia. Circuitos inductivos en corriente alterna: Reactancia inductiva En corriente alterna un inductor también presenta una resistencia al paso de la corriente denominada reactancia inductiva. La misma se calcula como: Donde: ω = Velocidad angular = 2 π f L = Inductancia XL= Reactancia inductiva Circuitos inductivos puros Funcionamiento con una señal senoidal Durante el semiciclo positivo, al aumentar la tensión de alimentación, la corriente encuentra cierta dificultad al paso a través de la bobina, siendo al comienzo máxima la tensión sobre la misma y decreciendo a medida que circula mayor corriente. Cuando la tensión y el campo magnético son máximos, el potencial de alimentación comienza a decrecer y debido al campo magnético auto inducido, la corriente continua circulando. En una inductancia podemos ver que, a diferencia del capacitor, la tensión adelanta a la corriente.
  • 8. Angulo entre la tensión y la corriente En los circuitos inductivos puros, la tensión sobre el inductor se encuentra adelantada 90 grados sobre la corriente. Impedancia En circuitos inductivos puros está formada únicamente por la reactancia inductiva. En forma polar la expresamos como el módulo de Z y 90 grados de desfase: Circuitos RL en corriente alterna En un circuito RL en corriente alterna, también existe un desfasaje entre la tensión y la corriente y que depende de los valores de R y de Xc y tiene valores mayores a 0 y menores a 90 grados. Angulo de desfase Impedancia (Z) La impedancia tiene una componente real (por R) y una imaginaria (por XL). En forma binómica se representa como: En forma polar se representa mediante su módulo (raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de R y XL) y su ángulo de desfase. Módulo de la impedancia:
  • 9. Impedancia en forma polar Intensidad La intensidad se calcula como la tensión (atrasada en Φ, ya que es lo que la tensión adelanta) dividido por el módulo de la impedancia. IV. MATERIALES: Descripción Modelo Fuente de tensión AC monofásica Multímetro digital Módulo de resistores
  • 10. Módulo de inductancias Cables para conexión Instrumentos multifunción Software POWER PAD. PC.
  • 11. V.PROCEDIMIENTO: A. Circuitos resistivo y capacitivo virtuales. 1. inicie el software LVVL y arme el circuito resistivo mostrado en la siguiente figura: Figura Nº1 Circuito resistivo virtual. 2. Luego abra las ventanas de mediciones y la de osciloscopio. Seleccione las escalas convenientes como indica la siguiente figura: Ventanas de mediciones y osciloscopio Figura N°2 Fuente Propia
  • 12. Figura N°3 Fuente Propia 3 .Con el mismo circuito en la ventana principal minimice la ventana de “Osciloscopio” y abra la ventana de “Analizador de fasores” y configure las escalas convenientes, como se muestra en la siguiente figura: Figura N°4 Ventana analizador de fasores Fuente Propia
  • 13. Figura N°5.Ventana analizador de fasores Fuente Propia 4. Ahora arme el siguiente capacitivo y abre las ventanas de medición Osciloscopio y analizador de fasores. Mantenga el valor de la tensión a 130 V y grafique senoidales de tensión y corriente, y el diagrama fasorial de ambas señales: Figura N°6.Circuito capacitivo virtual Fuente Propia Resultados de Circuitos resistivo y capacitivo virtuales: Figura N°7.Grafica de las ondas de tensión y corriente
  • 14. Fuente Propia Figura N°8. Grafica de las ondas de tensión y corriente Fuente Propia Resultados de fasores de tensión corriente: Figura N°9. Fasores de tensión y corriente Fuente Propia
  • 15. Figura N°10.Grafica de fasores de tensión y corriente Fuente Propia B. Circuito inductivo físico 1. Seguidamente arme el siguiente circuito inductivo en el módulo físico. Figura N°11 Circuito Paralelo Fuente Propia 2. Luego conecte el instrumento multifunción tanto al circuito como a la PC.
  • 16. Figura N°12 Instrumentos y conectado Fuente Propia 3. Inicie el software power Pad con el icono mostrado en el escritorio de la PC. Figura N°13 programa software power pad Fuente Propia 4. Abra la ventana “forma de onda” y encienda la fuente del circuito inductivo. Grafique la forma de las ondas obtenidas 3n la ventana respectiva. Figura Nº14. Grafique las ondas tensión y corriente
  • 17. Resultados del circuito inductivo: Figura N°15 Ondas tensión y corrientes Fuente Propia 5. Cambie a la opción “Fasor” y grafique los fasores que se presente la ventana. Al realizar esto nos ofrecen datos adicionales como el Angulo y la frecuencia.
  • 18. Figura N°16 .Gráfico de fasores de tensión y corriente Fuente Propia VI. OBSERVACIONES:  En este laboratorio se trabaja con tensiones peligrosas. No energice sin autorización del profesor.  Los cables de conexiones, deben ser conectados correctamente en los resistores.  Los errores cometidos fueron por la mala conexión de los cables al proceso de la medición  Hacer el uso correcto de los instrumentos a la hora de las mediciones, así lograr valores medidos reales.  Se debe levantar las perrillas de la fuente de tensión a la indicación del profesor VII. SUGERENCIAS:  Se deben ajustar bien los cables al momento de medir las resistencias, para obtener un dato más preciso.  Los instrumentos de medición deben estar en un buen estado, con las baterías bien cargados para evitar los errores del cálculo u obtener valores medidos desconocidos en este laboratorio. VIII.APLICACIONES:  Son aptos para su utilización en Sub-estaciones de Baja y Media Tensión donde se desee compensar la Energía Reactiva (o Factor de Potencia) que consumen los motores eléctricos y las demás cargas.  Capacitores en un sistema de audio para el auto  Componentes de una radio de transistores  Circuitos electrónicos  La compensación de energía reactiva mediante Bancos de condensadores se efectúa para no pagar energía reactiva al suministrador de energía eléctrica, para disminuir caídas de tensión, para minimizar pérdidas de energía, para ampliar la capacidad de transmisión de potencia activa en los cables; entre otras aplicaciones.
  • 19. IX. CONCLUSIONES:  Se concluyó que en el circuito inductivo la corriente presenta un atraso con la tensión la cual ambas están en su máxima amplitud y se encuentran en fase, presentan un ángulo mayor que 90° donde la corriente respectivamente se atrasa.  Se concluyó que en el circuito resistivo es totalmente inverso al inductivo ya que la corriente va delante de la tensión y ello se debe a que la corriente atraviesa una resistencia pura que es igual en fase con la tensión. X.BIBLIOGRAFIA:  http://ddtorres.webs.ull.es/Docencia/Intalaciones/Electrifica/Tema%0 2.htm  http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_alterna/ke_cor riente_alterna_1.htm  http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alterna  http://www.monografias.com/trabajos10/riel/riel.shtml  http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Parametros-corriente- alterna.php  http://www.fisicapractica.com/corriente-alterna-senoidal.php