MEDIDA DE VALORES MEDIOS Y EFICACESI. OBJETIVOS:Analizar y
determinar en forma experimental los valores medios y eficaces en
un circuito con rectificador de media onda y onda completa.II.
MARCO TERICO:VALOR MEDIO Y EFICAZINTRODUCCION:Dentro del campo de
la Tecnologa Elctrica, la determinacin del valor medio y eficaz de
las formas de onda generadas en las distintas mquinas elctricas,
onduladores y dems dispositivos, es fundamental para el clculo de
potencias y rendimientos de los mismosVALOR MEDIO:Se llama valor
medio de una tensin (o corriente) alterna a la media aritmtica de
todos los valores instantneos de tensin (o corriente), medidos en
un cierto intervalo de tiempo.En una corriente alterna sinusoidal,
el valor medio durante un perodo es nulo: en efecto, los valores
positivos se compensan con los negativos. .Como en las funciones
peridicas, el valor medio es cero, en las funciones sinusoidales se
considera el valor medio de un semiciclo, lo que permite establecer
un factor de forma caracterstico de esta onda.El valor medio de una
onda sinusoidal de periodo T es el promedio integral en un
semiperiodo, o sea el valor medio en un semiciclo.
VALOR EFICAZ:
El valor RMS o valor eficaz es el valor del voltaje o corriente
alterna que produce el mismo efecto de disipacin de calor que su
equivalente de voltaje o corriente, en corriente continua sobre una
misma resistencia.Al ser la funcin sinusoidal una onda peridica, su
valor eficaz es la raz cuadrada del valor medio del cuadrado de la
funcin sinusoidal en un periodo.
Al ser , la funcin sinusoidal suele escribirse en la forma:
DIODOS RECTIFICADORESRECTIFICADOR DE MEDIA ONDASe sabe que un
diodo conduce slo si se polariza directamente; por lo tanto,
alimentando un diodo con tensin alterna, es fcil verificar que slo
la media onda positiva provocar en el circuito una circulacin de
corriente, dado que la componente negativa se cortar. El circuito
ms sencillo que utiliza el diodo como rectificador se muestra en la
siguiente imagen.
La corriente circula por el circuito durante medio perodo
(duracin de una media onda) y produce en los extremos de la
resistencia de carga una media onda positiva de tensin. El valor
medio de la tensin rectificada en la carga R est dado por:
Y el valor eficaz est dado por:
RECTIFICADOR DE ONDA COMPLETAEl rectificador de media onda
descrito en la leccin anterior, presenta valores medios y eficaces
de tensin rectificada no satisfactorios, especialmente en el caso
en el cual la carga absorba una potencia bastante elevada. En este
caso se necesita un rectificador de onda completa, en el cual la
media onda negativa no se corte sino que se invierta. Si se dispone
de un transformador de toma central, se puede realizar un
rectificador de onda completa con el circuito que se muestra en la
figura: Este circuito rectificador requiere que las tensiones
presentes en los nodos de los dos diodos estn desfasadas 180 entre
s.
Otra solucin circuital que permite rectificar las dos medias
ondas de una fuente de alimentacin alterna es el puente de Graetz,
cuyo circuito se muestra en las figura siguiente
El puente de Graetz consta de 4 diodos, en lugar de 2 como en el
caso anterior; sin embargo, presenta la ventaja de no requerir el
transformador de toma central.
Durante la media onda positiva conducen los diodos D2 y D4,
mientras que durante la media onda negativa conducen los diodos D1
y D3.
Se puede observar que la corriente en la carga RL tiene siempre
el mismo sentido, debido a la rectificacin de la media onda
negativa.
III. MATERIALES, EQUIPOS E INSTRUMENTOS:UNIVERSIDAD NACIONAL
PEDRO RUIZ GALLOESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA MECANICA Y
ELCTRICALABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II
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AUTOTRANSFORMADOR MODELO: SVC-2KGTV
AMPERIMETRO (C.C) MODELO: YS-760 CD 0-30A
AMPERIMETRO (A.C) MODELO: YS-760 AC 0-250mA
DIODOS RECTIFICADORES (0.5-2W)
CABLES DE CONEXIN, DOS RESISTORES DE CERAMICA (6K-1K) Y UN
PROTOBAR.
IV. PROCEDIMIENTO:
Armar el circuito de la figura 01.
FIG. 01 conectar entre los bordes A1 el ampermetro analgico de
C.A y entre los bordes A2 el ampermetro analgico de C.C. Con los
valores de la resistencia y los valores mximos de la tensin
determinar el mximo valor de la corriente en el circuito. Primera
medicin V=60V
Segunda medicin V=80V
Tercera medicin V=100V
Cuarta medicin V=120V
Quinta medicin V=160V
Variar el valor del autotransformador, tener cuidado de no
sobrecalentar los resistores R1 y R2. Para cada valor de voltaje,
tomar la lectura de los ampermetros A1 y A2. Tomar un juego de 05
valores.
TOMA DE DATOS PARA EL CIRCUITO 01
VOLTAJE (V)60V80V100V120V160V
AMPERIMETRO A1-C.A7mA9mA11.5mA14mA19mA
AMPERIMETROA2-C.C5mA6mA9mA10mA15mA
Utilizando cualquier simulador virtual, dibujar el circuito
anterior y en lugar de un generador de ondas sinusoidales utilizar
el generador de seal en la funcin triangular.
Repetir el paso 5, tomar un juego de 15 valores.
Armar el siguiente circuito. Repetir los pasos 2, 3, 4 y 5 para
el siguiente circuito.
Primera medicin V=40V
Segunda medicin V=60V
Tercera medicin V=100V
Cuarta medicin V=120V
Quinta medicin V=160V
Para cada valor de voltaje, tomar la lectura de los ampermetros
A1 y A2. Tomar un juego de 05 valores
TOMA DE DATOS PARA EL CIRCUITO 02
VOLTAJE (V)40V60V80V100V160V
AMPERIMETRO A1-C.A8mA13mA17mA21.5mA34.5Ma
AMPERIMETROA2-C.C6mA10mA14mA17mA30mA
V.CUESTIONARIO:
Explique el funcionamiento del ampermetro de c.c. empleado en la
prctica.El funcionamiento del ampermetro se basa en un principio
del electromagnetismo que en su forma ms simple nos indica que
cualquier corriente elctrica que atraviesa un hilo conductor
produce un campo magntico alrededor del mismo, cuya fuerza depende
de la intensidad de la corriente que circula.
Para nuestro caso el ampermetro (c.c) utilizado en la prctica
constan de unimn permanente fijoy uncuadro o bobina mvilque gira
bajo el efecto de la fuerza de Ampre cuando circula corriente por
el mismo. La espiral en el eje del cuadro tiende a impedir la
rotacin del cuadro. Cuanto mayor sea la corriente que atraviesa el
cuadro mayor ser el ngulo que ste gira. El cuadro est unido a
unaaguja cuyo extremo se traslada por una escala. Este tipo de
instrumentos que son conocidos como magnetoelctricosse distinguen
por una gran precisin y tienen una alta sensibilidad, pero
funcionan nicamente en circuitos decorriente continua (CC).
Explique el principio de funcionamiento del ampermetro de A.C
empleado en la prctica.El ampermetro (a.c) utilizado en la
realizacin de la prctica basa su funcionamiento en los efectos
magnticos de unabobina fija, en cuyo interior va alojada y soldada
unalminacurvada de hierro dulce. La parte mvil es una segunda lmina
de hierro dulce, que va unida al eje de acero de la aguja
indicadora. Cuando circula corriente por la bobina, ambas lminas de
hierrose transforman en imanes por el efecto magntico de la
corriente y se repelen mutuamente, obtenindose una fuerza
proporcional a la intensidad de la corriente. La magnitud de la
fuerza de repulsin y, por consiguiente la amplitud del movimiento
de la aguja, dependen de la cantidad de corriente que circula por
la bobina. Estos aparatos tienen la ventaja de servir tanto
paracorriente continua (CC) como alterna(CA).
Describa el funcionamiento de una pinza amperimetrica
Pinza o tenaza amperimtricaEste aparato se fabrica para poder
realizar, entre otras, medidas de tensin, intensidad y resistencia,
con lo que se convierte tambin en una herramienta imprescindible
para el profesional de la electricidad. Como la mayora de los
aparatos de medida, las podemos encontrar analgicas y
digitales.
La diferencia entre este aparato y otros instrumentos de medida
es la facilidad con que se pueden realizar las medidas de
intensidades, ya que aprovecha el campo magntico que genera un
conductor al ser recorrido por una corriente elctrica para
convertirlo en un valor de intensidad.Su funcionamiento se basa en
que todo conductor recorrido por una corriente elctrica genera a su
alrededor un campo magntico circular cuyo centro es el propio
conductor. Dicho campo ser ms intenso (ms fuerte) cuanto mayor sea
la intensidad que lo recorre. La pinza est formada por una carcasa
que agrupa todo el elemento medidor, y adosada a ste se coloca una
pinza abatible (de aqu su nombre). Esta pinza est formada por un
ncleo magntico en forma de anillo (toro magntico) sobre el que va
arrollada una bobina que se conecta al aparato medidor.Esta bobina
genera una fuerza electromotriz cuando se somete a la accin de un
campo magntico variable y hace que circule una intensidad por el
aparato medidor. Dicha intensidad ser mayor cuanto mayor sea la
intensidad que queremos medir. Una corriente alterna genera un
campo magntico alterno (variable), mientras que una corriente
continua genera un campo magntico constante (fijo), por lo que
originariamente la pinza se disea para medir intensidades en
corriente alterna ya que el campo magntico variable se establece en
el anillo de la pinza cuando introducimos el conductor en el
interior de sta, tal y como se ve en la Figura (3.1) a consecuencia
de lo expuesto anteriormente, obtenemos el valor en la pantalla.
Bordes para la conexin como voltmetroFIG. (3.1) medida de la
intensidad mediante pinza amperimetrica
La gran ventaja que tienen las pinzas respecto de los
ampermetros es que podemos medir intensidades en cualquier circuito
sin tener que tocar sus conexiones, como se ve en la Figura
(3.1).
A que llamamos verdadero valor eficaz.Valor eficaz: valor eficaz
se define como el valor de una corriente (o tensin) contina que
produce los mismos efectos calricos que su equivalente de alterna.
Es decir que para determinada corriente alterna, su valor eficaz
(Ief) ser la corriente continua que produzca la misma disipacin de
potencia (P) en un resistor (R). Adems de esto debemos tener en
cuenta que es un valor caracterstico, que por otra parte es el que
proporcionan los instrumentos de medida, ya sean analgicos o
digitales. Determine la relacin que existe entre los valores
obtenidos por los dos ampermetros analgicos.La relacin que existe
entre los ampermetros utilizados en la prctica de laboratorio es
que ambos instrumentos miden valores eficaces. Determine la relacin
que existe entre el valor medio y el valor eficaz.Factor de formaLa
forma como se relacionan estos parmetros viene dada mediante el
factor de forma que se define como la relacin entre el valor eficaz
y el valor medio y nos da idea de la forma de onda.
Determine el valor eficaz de la forma de ondas del paso 6.En el
caso de una seal triangular con una amplitud mxima de el valor
eficaz es:
Compare los valores encontrados entre el primer circuito y el
segundo explique las divergencias.CUADRO DE COMPARACION DE DATOS
OBTENIDOS
Datos obtenidos del circuito 01Datos obtenidos del circuito
02
voltaje (v)6080100120160Voltaje (v)406080100160
Ampermetro a.c7mA9mA11.5mA14mA19mAAmpermetro
a.c8mA13mA17mA21.5mA34.5mA
Ampermetro c.c5mA6mA9mA10mA15mAAmpermetro
c.c6mA10mA14mA17mA30mA
DIVERGENCIAS
En el primer circuito el diodo solo rectifica el ciclo positivo
dejndolo pasar a la carga. En el circuito 02 los diodos rectifican
la onda completa, recorriendo dos diodos por cada ciclo.
VI. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES:
Es ventajoso utilizar este puente de diodos Graetz cuando no se
dispone de un transformador con derivacin intermedia secundaria, ya
que el precio de los diodos es muy reducido en comparacin con un
trasformador de ese tipo.
Es de mucha importancia hacer correctamente la conexin del
puente de Graetz para que el funcionamiento sea el ptimo
Se logra una rectificacin de onda completa de la seal de entrada
con una leve cada de voltaje, en comparacin con la rectificacin de
media onda.
Determinamos en forma experimental los valores medios y eficaces
con un circuito rectificador.
VII. BIBLIOGRAFIA Y LINKOGRAFIA
Principios de Electrnica, Sexta Edicin, Albert Paul Malvino.
Instrumentacin Electrnica Moderna y Tcnica de Medicin, Albert D.
Helfrick, William D. Cooper, Ed. Prentice Hall Hispanoamericana, S.
A., 1991. Teora y anlisis de mquinas elctricas Ing. Agustn Gutirrez
Pucar. www.eduteka.com. www.wikipedia.com. www.monografias.com.
htttp://books.google.com.pe. Circuitos Elctricos; DORF SVOBODA.
Circuitos Elctricos 1; LOPEZ, MORALES. Circuitos Elctricos;
Coleccin Schaum; EDMINISTER E. Alfaro Segovia, Teora de Circuitos y
Electrometra. El autor, Madrid 1970. Capitulo XI, leccin 29. Gua de
laboratorio de circuito II. Principios de Electrnica, Sexta Edicin,
Albert Paul Malvino.
http://www.ifent.org/lecciones/CAP08/cap08-05.asp
