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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
PRACTICAS %
1.-MANEJO DE EQUIPO 5
2.- CIRCUITOS RESISTIVOS 5
3.- CIRCUITOS INDUCTIVOS 5
4.- CIRCUITOS CAPACITIVOS 5
5.- CIRCUITOS MIXTOS 10
6.- MEDICION DE POTENCIA MONOFASICA 10
7.-CORRECION DEL FACTOR DE POTENCIA 10
8.- SISTEMAS TRIFASICOS BALANCEADOS 10
9.- SISTEMAS TRIFASICOS DESBALANCEADOS 10
10.- CIRCUITO TRIFASICO MIXTO 10
11.- MEDICION DE POTENCIA EN CARGAS TRIFASICAS POR EL METODO
DE (N-1) WATTMETROS. 10
12.- MOTOR TRIFASICO 10
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
PRACTICA 2 CIRCUITOS RESISTIVOS
OBJETIVO: Conocer las características eléctricas principales de un circuito resistivo en conexión serie y paralelo en cuanto a voltaje y corriente. Así como determinar su impedancia expresándola en sus formas polar y rectangular.
Recordamos que una resistencia es un elemento que se opone al paso de la corriente y al aplicarle alterna no produce ningún desfasamiento entre el voltaje y la corriente, por lo que su impedancia tiene un ángulo de cero grados.
Para el desarrollo de nuestra práctica los pasos a seguir son los siguientes:
1. En el tablero de nodos, arme el siguiente circuito (circuito serie paralelo) utilizado como cargas resistencias o lámparas (focos). Energícelo con 127 volt (V. C. A. ) obteniendo las líneas.
SERIE PARALELO
2. Mida con el voltímetro o amperímetro de alterna según corresponda lo siguiente:
VT = _ VT = ______VF1 = IF1 = ____VF2 = ___ IF2 = _____IT = _ IT = _____
Diagramas fasoriales de:
Voltajes (serie) Corrientes (paralelo)
V⃗T=V⃗F1+V⃗F2 ¿⃗= I⃗F1+ I⃗F 2
REPORTE:
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
Calcular las impedancias del circuito serie armado en el paso 1 y con los datos medidos en el paso 2, aplicándolo a la ley de ohm.
POLAR RECTANGULAR
ZF1 = VF1 <0˚ = _________ <0˚ = _____ = __________
IF1
ZF2 = VF2 <0˚ = __________ <0˚ = ____ = ________
IF2
ZFT = VT <0˚ = __________ <0˚ = ______ = _________
IT
CALCULOS
ZF1= 87 V /0.21 A= 414.28 OHMS = 414.28 + 0J
ZF2= 40.7 V/0.21 A= 193.80 OHMS = 193.80 + 0J
ZFT= 127 V/0.21 A= 604.76 OHMS = 604.76 + 0J
Comprobar
ZT = ZF1 + ZF2 = ____) _______ = ___ ______ V⃗T=V⃗F1+V⃗F2=______________________ = ____________
4. Calcular las impedancias del circuito paralelo armado en el paso 1 y con los datos medidos en el paso 2, aplicándolo a la ley de ohm.
POLAR RECTANGULAR
ZF1 = VF1 <0˚ = _____ <0˚ = ___ _____ = ____________
IF1
ZF2 = VF2 <0˚ = ____ ___ <0˚ = __________ = _______________
IF2
ZFT = VT <0˚ = _____0˚ = _______ = ___________
IT
CALCULOS:
ZFI= 127 V/ 3.73 A=34.04 OHMS
ZF2= 127 V/ 5.29 A= 24 OHMS
ZFT = 127 V/ 9.02 A= 14.07 HOMS
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
Comprobar
ZT = ZF1 ZF2 = __________________ = ________________
ZF1 + ZF2
¿⃗= I⃗F1+ I⃗F 2= ____________________ = _________________
SIMULACION
PRACTICA 3 CIRCUITOS INDUCTIVOS
OBJETIVO.- Conocer las características eléctricas principales de un circuito inductivo en conexiones serie y paralelo en cuanto a voltaje y corriente, así como determinar su impedancia compleja expresándola en sus formas polar y rectangular.
Inductancia o bobina es un elemento que se opone a las variaciones de corriente y al aplicarle alterna hace que el voltaje se adelante a la corriente 90 grados, por lo que su impedancia, tomándola como elemento puro, tendrá este mismo ángulo. Se considera pura cuando su resistencia interna se desprecia, por esta razón su impedancia real es:
ZL = xL <90˚ = L <90˚ = O + j L
En realidad una bobina es un alambre conductor enrollado sobre un núcleo ( hierro, aire, etc.), debido a que esto tiene cierta resistencia interna y una determinada inductancia.
ZL = R L + j x L
Donde: RL = Resistencia interna de la bobina, XL = Reactancia inductiva
Para el desarrollo de esta práctica los pasos a seguir son los siguientes:
1. En el tablero de nodos arme los siguientes circuitos (serie y paralelo) utilizando como cargas una resistencia o lámpara y un motor de inducción o una bobina. Energícelo con 127 volts (V. C. A.) que será el VT.
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
2. Efectué las siguientes mediciones.
VT = _________________ VT = _________________VF = _________________ IF = _________________VM = _________________ IM = _________________IT = _________________ IT = _________________
Diagramas fasoriales de:
Voltajes (serie) Corrientes (paralelo)
Ley de los Cosenos
VT² =VF² + VM² - 2VF VM CosØ
Ø =Cos-1 VT² - VF² - VM² = ___________
-2 VF VM
Por lo tanto Ø = 180˚ –
= 180˚ - ________ = __________
Ley de los Senos
Senα = Sen Ø
VM VT
α = Sen-1 VM Sen Ø = __________
VT
REPORTE:I.- Calcular las impedancias del circuito serie armado en el paso 1 y con los datos medidos en el paso 2, aplicándolo a la ley de ohm.
POLAR RECTANGULAR
ZF = VF <0˚ = _________________ <0˚ = __________________ = _______________
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
IF
ZM = VM <˚ = _________________ <0˚ = __________________ = _______________
IM
ZT = VT <˚ = ___________________ <0˚ = __________________ = _______________
IT
Comprobar
ZT = ZF + ZM = ___________________________________ = __________________ V⃗T=V⃗F+ V⃗M=_________________________________ = __________________
II.- Calcular las impedancias del circuito paralelo armado en el paso 1 y con los datos medidos en el paso 2, aplicándolo a la ley de ohm.
POLAR RECTANGULAR
ZF = VF <0˚ = _________________ <0˚ = __________________ = _______________
IF
ZM = VM <˚ = _________________ <0˚ = __________________ = _______________
IM
ZFT = VT <˚ = ___________________ <0˚ = __________________ = _______________
IT
Comprobar
ZT = ZF ZM = ____________________________________ = ___________________
ZF + ZM
¿⃗= I⃗F+ℑ⃗= ___________________________________ = ____________________
Para poder conocer los ángulos de la impedancia del motor ( ℓ ) y el de la impedancia total () es necesario trazar el diagrama vectorial de voltajes, debido que se trata de un circuito serie tomemos como referencia la corriente total, ( IT ) ya que es la misma para todo el circuito, aplicando la ley de voltajes de kirchhoff ( L. V. K.) tendremos:
VT = VF + VM
Diagrama vectorial de voltajes
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
Voltaje del foco ( en fase con IT) + voltaje del motor (adelantado de la IT) = voltaje total (adelantado de IT).
Con este diagrama vectorial utilizando la ley de los Cosenos calculemos el angulo y por la ley de los Senos el ánguloα˚.
3. Para calcular la impedancia de las cargas utilizadas en el circuito paralelo del paso 4 con los datos medidos en el paso 5, así como la impedancia total.
Aplicando la ley de Ohm tenemos:
ZF = VF < 0˚ ZM = VM< ˚ ZT = VT<˚
I1 I2 IT
ZF = _________< 0˚ = _______ + J O ZF = _________< 0˚ = _______ + J O
ZM = ________< = _______ + J ______ ZM = _________< = _______ + J _____
ZT = _________< =________ + J _______ ZT = __________< =________ + J _____
Para poder conocer los ángulos de la impedancia del motor (β) y el de la impedancia total (Ø) es necesario trazar el diagrama vectorial de corrientes. Debido que se trata de un circuito paralelo tomemos como referencia el voltaje total (VT) ya que este es el mismo para las cargas y aplicando la ley de las corrientes de kirchhoff (L. I. K. ) tendremos:
IT = I1 + I2
Diagrama vectorial de corrientes
Corriente del foco (en fase con VT) + corriente del motor (atrasadaβ del VT) = corriente total (atrasada Ø de VT).
Con este diagrama vectorial utilizando la ley de los Cosenos calculemos el anguloβ y por la ley de los Senos el ánguloα.
Ley de los Cosenos
IT² =1F² + IM² - 2IFIMCos
=Cos-1IT² - IF² - IM² = ___________
- 2IFIM
Por lo tanto = 180 – = _____
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
Ley de los Senos
SenØ= Sen α
IMIT
Ø =Sen-1 IM Sen α =________
IT
Valores de las impedancias en sus dos formas
4. Para comprobar que la impedancia total obtenida del diagrama vectorial es igual a la obtenida por la formula de paralelo.
ZT = ZF ZM
ZF + ZM
5. Anote sus observaciones.
PRACTICA 4 CIRCUITOS CAPACITIVOS
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
OBJETIVO: Conocer las características eléctricas principales de un circuito en cuanto a voltaje y corriente, así como determinar su impedancia compleja expresándola en sus formas polar y rectangular.
Recordemos que un circuito capacitor es un elemento que se opone a las variaciones de voltaje y al aplicarle alterna hace que la corriente se adelante al voltaje 90 grados.
Físicamente un capacitor son dos placas metálicas paralelas separadas por un material dieléctrico por lo que su impedancia en terminales será infinita siempre y cuando la frecuencia de la señal que se le aplique sea cero (corriente directa), como en este laboratorio trabajaremos con una frecuencia de 60Hz (corriente alterna), la impedancia de el capacitor tendrá un valor que debe tomarse en cuenta, y que dependerá del valor de el capacitor.
En las practicas de los sistemas de potencia eléctrica un capacitor real se aproxima mucho a un puro, debido a que su resistencia interna es casi despreciable, por que durante su carga y descarga la corriente circula por el camino externo al capacitor y no atraves de el. Por esa razón su impedancia real es:
Polar Rectangular
Zc =1<-90˚ Zc = 0 – J Xc
wC
Donde:
Xc = 1 = Reactancia capacitiva
wC
Para el desarrollo de nuestra práctica y un mejor comprensión del comportamiento de un condensador, utilizaremos conectando a este una resistencia externa. Los pasos a seguir son:
1. En el tablero de nodos arme el siguiente circuito (circuito serie) utilizando como cargas una resistencia o lámpara (foco) y un capacitor, energizelo con 127 volts (V. C. A.) y este será VT.
2. Efectué las siguientes mediciones: LAB - VOLT
VT = _Volts_______ VT = ____________________VF = _Volts_______ VF = ____________________VC = _____ IT = ____________________
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
3. Arme en el tablero de nodos el siguiente circuito (circuito paralelo) agregándole únicamente al anterior un condensador en paralelo.
CIRCUITO REAL CIRCUITO ELECTRICO
4. Efectué las siguientes mediciones.
IT = _0. _____ IA = _________________IB = _0.63 VT = _________________
5. Para calcular las impedancias de las cargas utilizadas en el circuito serie armado en el paso 1 con los datos medidos en el paso 2.
Aplicando la ley de ohm tenemos:
ZF = VF < 0˚ ZM = VM< ˚ ZT = VT<˚
IT ITIT
CALCULOS
ZF= 104.2Volts/0.42 Amperes= 248 Ohms
ZM =78.5 Volts/0.42 Amperes=186.9 Ohms
ZF __< 0˚ = _8___ + J O ZF = _________< 0˚ = _______ + J O
ZM =
_< =_248_ ZT = __________< =________ + J _____
Para encontrar el ángulo Ø de la impedancia total, es necesario trazar el diagrama vectorial de voltajes. Utilizando las leyes de los voltajes de Kirchhoff (L. V. K.) y debido que se trata de un circuito serie tomemos como referencia la corriente total (IT).
VT = VF + VC
Diagrama vectorial de voltajes
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
Ø˚= TanVC = Tan ___ = ________
VF
Voltaje del foco (en fase con IT) + voltaje del capacitor (90 grados atrás de IT) = voltaje total (atrasado Ø de IT).
Valores de las impedancias en sus dos formas:
Polar Rectangular
ZF = ZF = ___ + J O
ZC = ____ ZC = O + J_
ZT = _ZT = ___ + J _
6.- Comprobar que la impedancia total es igual a la suma de la del foco y la del capacitor
ZT = ZF + ZC
7.- Calcular las impedancias de las cargas utilizadas en el circuito paralelo armado en el paso3 con los datos medidos en el paso 4.
Aplicando la ley de ohm tenemos:
ZF = VF∟0˚ ZC1 = VC1∟90˚ ZC2 = VT∟90˚ ZC2 = VT∟90˚
IA IA IB IT
CALCULOS
ZF= 125.8/0.44= 285.90
ZC1= 78.5/0.44 = 178.40
ZC2= 128.5/0.63= 199.6
ZT= 125.8/ 0.67= 187.76
ZF =V∟0˚ ZC1 = V∟-90˚ ZC2 =_V∟-90˚ ZT = _V∟
A AAA
ZF = _∟0˚ ZC1 =_∟-90˚ ZT = ∟0˚ ZT = ∟0˚
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
Para calcular el ángulo de la impedancia total, como ya se conoce el ángulo Ø calculado en el paso 5 (ángulo de desfasamiento de la rama A), trazaremos el diagrama fasorial de corrientes utilizando la ley de las corrientes de Kirchhoff (L. I. K.) tomando como referencia el voltaje total, por tratarse de un circuito paralelo.
IT = IA + IB Nota IA = IT del circuito anterior
Diagrama vectorial de corrientes
Corriente de la rama A (adelante Ø de VT) + corriente de la rama B (adelante 90 grados de VT) = Corriente total (adelantada de VT)
Para encontrar el ángulo es necesario primero conocer el ángulo y este lo obtenemos utilizando la ley de los Cosenos.
IB² = IT² + IA² - 2 IT IA Cos
Cos α= IT² + IA² - IB²
2 IT IA = (
Cos α = _0.408________
α = Cos _______
α = arctan(__________
Por lo tanto
ℓ = Ø + α = ____ + ___
ℓ = _
Es el ángulo de desfasamiento entre el voltaje total (VT) y la corriente total (IT)
Valores de las impedancias en sus dos formas:
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
Polar Rectangular
ZF = ________ ZF = + JO
ZC1 = ZC1 = O - J ___
ZC2 = _ZC2 =O - J _
ZT = _ZT =_
ZT = __
8.- Comprobar que la impedancia total (ZT) es igual a la obtenida por la formula de paralelo:
ZT = ZA ZC2= ____(
ZA + ZC2 CALCULOS
ZA= 285.90 0º + 178.40 -90º = 285.9 -178.4 J = 336.99 -31.19º
ZC2= 199.6 -90º = -199.6J
ZT = ___234 63.01º____
9. Anote sus observaciones.
PRACTICA 5
ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS EN SERIE, PARALELO Y MIXTOS
Objetivo: Determinar quetienen los circuitos serie, paralelo y mixtos RLC, cuando se le aplica un voltaje alterno.
1) Circuito Serie RLC
Armar un circuito serie que contenga un elemento resisivo, u inductivo y un capacitivo, suministrarle un voltaje alterno de 220 volts, 60 Hz. Determinar el comportamiento que tiene el circuito.
Utilizando el Multimetro
Medir
VF=
V M=
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____
LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
VC=
VX=
VT=
IT=
Ley de Kirchhoff
VT= VX + VC
VT= [VF + V M] + VC = V ab = ITZT
Como sabemos que el circuito tiene elementos RLC, la corriente (Ir) puede estar en fase con el voltaje (Vr) o puede adelantarse o atrasarse, entonces el angulo de desfasamiento “θ” puede tener el valor de 0º +- 90º = VTIT
Representación de voltajes y corrientes, (IT= IF = IM = IC)
2) Circuito Paralelo RLC
Armar un circuito serie que contenga un elemento resistivo, u inductivo y un capacitivo, suministrarle un voltaje alterno de 220 volts, 60 Hz. Determinar el comportamiento que tiene el circuito.
Utilizando el multímetro
MATRICULA:____________________ BRIGADA: _____