laboratorio 1-mesa-6-grupo-a

Electrotecnia industrial

ELECTRÓNICA LABORATORIO Nº1

Alumnos :

Grupo : A Ingeniero:MARCO ANTONIO ARCOS CAMARGO

Nota:Semestre : 3

Fecha de entrega : 10 08 15 Hora: 8:00

ELECTRONICA ANALOGICA Nro. DD-106

Página 2 de 20Tema :LABORATORIO DE ELECTRONICA 1 Semestre: 3

Grupo : A

OBJETIVOS:

OBJETIVIOS DE LA EXPERIENCIA 1:

Condensador con señal de onda rectangular

Interpretar la curva de carga y descarga de un condensador. Calcular la capacitancia de un condensador a partir de la curva de carga

y descarga. Evaluar la posición de fase de un condensador.


Circuito de condensadores en paralelo:

Evaluar las consecuencias de la conexión en paralelo de condensadores


Circuito de condensadores en serie:

Evaluar las consecuencias de la conexión en serie de condensadores


Reactancia

Determinar la reactancia


Ángulo de fase en circuito RC 5:

Calcular la capacitancia a partir del ángulo de fase que existe entre la corriente y la tensión del condensador



Grupo : A

2.-MATERIALES EMPLEADOS:

01 Modulo Universal Lucas Nülle. 01 Multímetro digital. Resistencias. Conectores

3.-FUNDAMENTO TEORICO:


Carga de un condensador

Considérese el circuito en serie de la figura. Inicialmente el condensador está descargado. Si se cierra el interruptor I la carga empieza a fluir produciendo corriente en el circuito, el condensador se empieza a cargar. Una vez que el condensador adquiere la carga máxima, la corriente cesa en el circuito.

En el circuito de la figura tendremos que la suma

Vab+Vbc+Vca=0

El extremo a tiene un potencial mayor que el extremo b de la resistencia R ya que la corriente fluye de a a b. De acuerdo a la ley de Ohm Vab=iR

La placa positiva del condensador b tiene mayor potencial que la placa negativac, de modo que Vbc=q/C.

El terminal positivo de la batería a tiene mayor potencial que el terminal negativo c, de modo que Vca=-Ve , donde Ve es la fem de la batería

La ecuación del circuito es:

iR+q/C-Ve =0



Grupo : A

Teniendo en cuenta que la intensidad se define como la carga que atraviesa la sección del circuito en la unidad de tiempo,i=dq/dt, tendremos la siguiente ecuación para integrar

Derivando con respecto al tiempo, obtenemos la intensidad en función del tiempo

La carga tiende hacia un valor máximo C·Ve al cabo de un cierto tiempo, teóricamente infinito.

La intensidad disminuye exponencialmente con el tiempo, hasta que se hace cero cuando el condensador adquiere la carga máxima.

La cantidad RC que aparece en el denominador de t se denomina constante de tiempo del circuito. Este representa el tiempo que tomará a la corriente para decrecer hasta 1/e de su valor inicial.

Descarga de un condensador

Consideremos ahora el circuito que consta de un condensador, inicialmente cargado con carga Q, y una resistencia R, y se cierra el interruptor I.

La ecuación del circuito será la siguiente.

Vab+Vba=0



Grupo : A

Como la corriente va de a hacia b, el potencial de a es más alto que el potencial de b. Por la ley de Ohm Vab=iR.

En el condensador la placa positiva a tiene más potencial que la negativa b, de modo queVba=-q/C.

La ecuación del circuito es

Como la carga disminuye con el tiempo i=-dq/dt. La ecuación a integrar es

La carga del condensador disminuye exponencialmente con el tiempo. Derivando con respecto del tiempo, obtenemos la intensidad, en el sentido indicado en la figura.

Que disminuye exponencialmente con el tiempo.

iR-q/C=0



Grupo : A


Regla general: La diferencia de potencial entre los extremos de un cierto número de dispositivos conectados en paralelo es la misma para todos ellos.

Representación Grafica

En este caso q = q1+q2 y es la diferencia de potencial la que permanece constante, luego

Fórmula matemática

C = capacidad eléctrica

V= potencial eléctrico




Grupo : A

Regla general: La diferencia de potencial entre los extremos de un cierto número de dispositivos conectados en serie, es la suma de las diferencias de potencial entre los extremos de cada dispositivo individual.

Representación Grafica

En este caso V=Vb-Va=V1+V2 y la carga permanece constante, luego

Fórmula matemática

C = capacidad eléctrica

V= potencial eléctrico

Reactancia



Grupo : A

Reactancia eléctrica. Es la oposición ofrecida al paso de la corriente alterna por inductores (bobinas) y condensadores, se mide en Ohmios y su símbolo es Ω. 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:

La reactancia se representa con la letra X y su unidad de medidas es en Ohmios.

Tipos de reactancias

Cuando en un circuito de corriente alterna en el que se encuentran conectados capacitores e inductores circula una corriente, en estos elementos surge una oposición al paso de dicha corriente debido a que la energía es almacenada de forma alternativa, liberada en forma decampo magnético, en el caso de las bobinas, o de campo eléctrico, en el caso de los condensadores. Esto produce un desfasage entre la corriente y la tensión. Este desfase hace disminuir la potencia entregada a una carga resistiva conectada tras la reactancia sin consumir energía.

Si se analiza el comportamiento de la corriente y la tensión de forma vectorial en circuitos puramente inductivos y capacitivos, se aprecia que los vectores surgen en sentido opuesto sobre el eje imaginario. Dando como resultado que: X=XL – XC.

Según el valor que tome la reactancia podemos decir que es inductivo, capacitivo. O resistivo.

X > 0 el circuito es inductivo X< 0 el circuito es capacitivo X = 0 el circuito es resistivo

Las bobinas y condensadores reales presentan una resistencia asociada, que en el caso de las bobinas se considera en serie con el elemento, y en el caso de los condensadores en paralelo.

Reactancia capacitiva

http://www.ecured.cu/index.php/Bobinas

http://www.ecured.cu/index.php/Campo_magn%C3%A9tico

http://www.ecured.cu/index.php/Energ%C3%ADa

http://www.ecured.cu/index.php/Capacitor

http://www.ecured.cu/index.php/Corriente_alterna

http://www.ecured.cu/index.php/Ohm

http://www.ecured.cu/index.php/Condensadores

http://www.ecured.cu/index.php/Inductor

http://www.ecured.cu/index.php/Corriente_alterna



Grupo : A

Definición:

La reactancia capacitiva (XC) es la propiedad que tiene un capacitor para reducir la corriente en un circuito de corriente alterna.

Al introducir un condensador eléctrico o capacitor en un circuito de corriente alterna, las placas se cargan y la corriente eléctrica disminuye a cero. Por lo tanto, el capacitor se comporta como una resistencia aparente. Pero en virtud de que está conectado a una fem alterna se observa que a medida que la frecuencia de la corriente aumenta, el efecto de resistencia del capacitor disminuye.

Como un capacitor se diferencia de una resistencia pura por su capacidad para almacenar cargas, el efecto que produce de reducir la corriente se le da el nombre de reactancia capacitiva (XC). El valor de ésta en un capacitor varía de manera inversamente proporcional a la frecuencia de la corriente alterna. Su expresión matemática es:

Donde

Xc = Reactancia capacitiva, en (Ω)Ohmios

π= constante 3,1416 radianes

f = Frecuencia en hertzs.

c= Capacitancia, en Faradios

Reactancia inductiva

Reactancia capacitiva

http://www.ecured.cu/index.php/Fuerza_Electromotriz

http://www.ecured.cu/index.php/Archivo:Reactancia_capacitiva_(Gr%C3%A1fica).JPG



Grupo : A

Definición:

La reactancia inductiva (XL) es la capacidad que tiene un inductor para reducir la corriente en un circuito de corriente alterna.De acuerdo con la Ley de Lenz, la acción de un inductor es tal que se opone a cualquier cambio en la corriente. Como la corriente alterna cambia constantemente, un inductor se opone de igual manera a ello, por lo que reduce la corriente en un circuito de corriente alterna.

A medida que aumenta el valor de la inductancia, mayor es la reducción de la corriente. De igual manera, como las corrientes de alta frecuencia cambian más rápido que las de baja, mientras mayor sea la frecuencia mayor será el efecto de reducción. Donde la capacidad de un inductor para reducirla es directamente proporcional a la inductancia y a la frecuencia de la corriente alterna. Este efecto de la inductancia (reducir la corriente), se puede comparar en parte al que produce una resistencia. Sin embargo, como una resistencia real produce energía calorífica al circular una corriente eléctrica por ella, para diferenciarlas se le denomina reactancia inductiva al efecto provocado por la inductancia.

La reactancia de un bobina es inversamente proporcional a dos factores: la capacitancia y la frecuencia del voltaje aplicado. Su expresión matemática es:

Donde

XL = Reactancia capacitiva, en (Ω) Ohmios

π= constante 3,1416 radianes

f = Frecuencia en hertzs

c= Inductancia en henrys

Reactancia inductiva

http://www.ecured.cu/index.php?title=Ley_de_Lenz&action=edit&redlink=1

http://www.ecured.cu/index.php/Archivo:Reactancia_inductiva_(Gr%C3%A1fica).JPG

http://www.ecured.cu/index.php/Archivo:Reactancia_inductiva_(Expresi%C3%B3n).JPG



Grupo : A

Ángulo de fase en circuito RC 5:

En un circuito RC el valor de la tensión es el mismo en el condensador y en la resistencia y la corriente (corriente alterna) que la fuente entrega al circuito sedivide entre la resistencia y el condensador. (It = Ir + Ic)Ver el primer diagrama abajo.La corriente que pasa por la resistencia y la tensión que hay en ella están en fasedebido a que la resistencia no causa desfase.La corriente en el capacitor está adelantada con respecto a la tensión (voltaje), que es igual que decir que el voltaje está retrasado con respecto a la corriente.Como ya se sabe el capacitor se opone a cambios bruscos de tensión.

La magnitud de la corriente alterna total es igual a la suma de las corrientes por los dos elementos y se obtiene con ayuda de las siguientes fórmulas:- Magnitud de la corriente (AC) total:It = (Ir2 + Ic2)1/2

- Angulo de desfase:Θ = Arctang (-Ic/Ir)Ver el siguiente diagrama fasorial de corrientes:

La impedancia Z del circuito en paralelo se obtiene con la fórmula:



Grupo : A

4.- ANALISIS DE TRABAJO SEGURO:

N°PASOS BASICOS DEL

TRABAJODAÑO PRESENTE EN CADA

PASOCONTROL DE RIESGO

1 RECEPCION DE LOS MATERIALES DE TRABAJO

CAIDA DE LOS MATERIALES U OBSTACULOS EN EL

CAMINO

CAMINAR CON SEGURIDAD Y PERCATARNOS DE LOS

OBSTACULOS

2 VERIFICACION DEL ESTADO DE LOS

MATERIALESCAÍDA DEL MATERIAL TENER CUIDADO CON LAS

MANOS

3 REALIZACION DEL MONTAJE

DAÑO A LOS MATERIALES TALES COMO EL

GENERADOR O EL MULTIMETRO

CUIDAR QUE NO ESTEN COLGADOS LOS CABLES DEL

INTERFASE.

4 REALIZAR LA EXPERIENCIA EN EL LABORATORIO

CORTO CIRCUITOSEGUIR EL PROCEDIMIENTO

ADECUADO

5DESMONTAJE

RUPTURA DE CABLES CONECTORES O CAÍDA DE

OBJETOS

DESCONECTAR CUIDADOSAMENTE LOS

CABLES DEL GENERADOR

6 VERIFICACION DEL ESTADO DE LOS

MATERIALES LUEGO DE SER UTILIZADOS

CAÍDA DEL MATERIAL

TENER CUIDADO AL MOMENTO DE REVISAR EL

ESTADO DE LOS MATERIALES

7 DEJAR LOS MATERIALES EN LA MESA PARA QUE LOS ALMACENEROS LO

ENTREGUEN.

PERDIDA DE CONECTORES ,RESISTENCIAS

U OTROS OBJETOS

Verificar en todo momento la cantidad de elementos

empleados.

8 ORDEN Y LIMPIEZA ------------------- -------------------



Grupo : A

5.-PROCEDIMIENTO:

EXPERIENCIA 1:


Se observó que:

que la carga máxima no depende de la resistencia R,

que la intensidad máxima no depende de la capacidad C

También se pudo observar como decrece la carga y la intensidad.



Grupo : A

EXPERIENCIA 2:


Pudimos notar que para el análisis de datos se operó de forma distinta que como se opera con las resistencias ya que siendo condensadores paralelos se halló la capacitancia total realizando una suma de todas las capacitancias.



Grupo : A

EXPERIENCIA 3:


Aquí podemos apreciar una curva de condensadores en serie que en caso análogo al anterior, para hallar un equivalente también se realiza una suma pero para hallar esta se suman las inversas de cada una de las capacitancias.



Grupo : A

EXPERIENCIA 4:

Reactancia

EXPERIENCIA 5:

Ángulo de fase en circuito RC



Grupo : A

7.- OBSERVACIONES:

Se pudo observar que La trayectoria de la curva de carga y descarga de un condensador obedece a una función exponencial.

También se pudo observar que el lapso que necesita el condensador para cargarse o descargarse en un 63% (señalado aquí como t63%) se define en la electrotecnia como constante de tiempo τ (se emplea como símbolo la legra griega tau).

Se observó que el valor inverso de la capacitancia total es igual a la suma de los valores inversos de las capacitancias individuales.

Se pudo observar que con respecto a la corriente, la tensión que atraviesa el condensador se encontraba atrasada.



Grupo : A

8.- CONCLUSIONES:

A partir de la trayectoria de la curva y la medición de los tiempos característicos se calculó la capacitancia de este condensador.

Se determinó el valor de la reactancia del condensador por medio de medición técnica.

Se compararon los resultados con lo obtenido mediante cálculos matemáticos.

Se pudo determinar la capacitancia del condensador.

se aprendió también a ajustar el osciloscopio de manera que se consiga una lectura exacta de los tiempos.

9.- ANEXOS:

PRODUCCIÓN DE CORRIENTE ALTERNA

Industrialmente se produce en su casi totalidad por generadores rotativos electromecánicos movidos por motores térmicos, hidráulicos, eólicos etc..

Para pequeñas potencias se usan también convertidores electrónicos cc/ca (onduladores) que entregan formas de onda mas o menos senoidales (desde trapeciales a casi senoidal pura) partiendo de corriente continua (acumuladores).

Los generadores electromecánicos se basan en la producción de tensión por inducción, cuando un conductor se mueve en un campo magnético.



Grupo : A

Condensadores de aire.

Se trata de condensadores, normalmente de placas paralelas, con dieléctrico de aire y encapsulados en vidrio.

Como la permisividad eléctrica relativa es la unidad, sólo permite valores de capacidad muy pequeños. Se utilizó en radio y radar, pues carecen de pérdidas y polarización en el dieléctrico, funcionando bien a frecuencias elevadas.

Condensadores de mica.

La mica posee varias propiedades que la hacen adecuada para dieléctrico de condensadores: bajas pérdidas, exfoliación en láminas finas, soporta altas temperaturas y no se degrada por oxidación o con la humedad. Sobre una cara de la lámina de mica se deposita aluminio, que forma una armadura.

Se apilan varias de estas láminas, soldando los extremos alternativamente a cada uno de los terminales. Estos condensadores funcionan bien en altas frecuencias y soportan tensiones elevadas, pero son caros y se ven gradualmente sustituidos por otros tipos.

Condensadores de papel.

El dieléctrico es papel parafinado, baquelizado o sometido a algún otro tratamiento que reduce su higroscopia y aumenta el aislamiento.

Se apilan dos cintas de papel, una de aluminio, otras dos de papel y otra de aluminio y se enrollan en espiral.

Las cintas de aluminio constituyen las dos armaduras, que se conectan a sendos terminales. Se utilizan dos cintas de papel para evitar los poros que pueden presentar.

Condensadores autorregenerables.

Los condensadores de papel tienen aplicaciones en ambientes industriales. Los condensadores autorregenerables son condensadores de papel, pero la armadura se realiza depositando aluminio sobre el papel.

Ante una situación de sobrecarga que supere la rigidez dieléctrica del dieléctrico, el papel se rompe en algún punto, produciéndose un cortocircuito entre las armaduras, pero este corto provoca una alta densidad de corriente por las armaduras en la zona de la rotura.

Esta corriente funde la fina capa de aluminio que rodea al cortocircuito, restableciendo el aislamiento entre las armaduras.

https://es.wikipedia.org/wiki/Higroscopia

https://es.wikipedia.org/wiki/Baquelita

https://es.wikipedia.org/wiki/Aluminio

https://es.wikipedia.org/wiki/Mica

https://es.wikipedia.org/wiki/Vidrio

https://es.wikipedia.org/wiki/Aire



Grupo : A

El condensador es un componente poco vistoso en los circuitos eléctricos. Es silencioso, no produce luz, no produce apenas calor, no produce trabajo útil, etc.

Sin embargo, son muchas sus aplicaciones tanto en el mundo electrotécnico como en el electrónico. Veamos algunas de ellas, que serán ampliadas en UD posteriores.

EN LA ELECTROTECNIA

• Disminuir el consumo de intensidad en las instalaciones eléctricas industriales y mejorar el coste del consumo.

• Permitir el arranque de motores monofásicos

EN LA ELECTRÓNICA

• Ayudar a convertir la tensión alterna en continua (rectificación) para la alimentación de las placas de circuito impreso presentes en casi todos los dispositivos electrónicos (ordenadores, monitores, equipos Hi-Fi, DVD´s, etc). Se utilizan condensadores electrolíticos con polaridad asignada.

• Filtrar un margen de frecuencias concreto en señales tipo multifrecuencia (ecualización de graves, medios o agudos en aplicaciones de audio).

• Eliminar la componente continua indeseable de algunas señales

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