prÁctica 2

Práctica 1 Laboratorio de Análisis de Circuitos Eléctricos II Profa. Marla Erika Ramírez Sánchez

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ELÉCTRICAACADEMIA DE ELECTROTECNIA

LABORATORIO DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

PRÁCTICA 2

Respuesta en régimen permanente de un circuito serie RL a la función

excitatriz senoidal

Integrantes: León Osorio Alan 2011301443 Hernández Luna Luis Ángel 2012300981 Guerrero Nava Luis 2012300898

GRUPO: 5EM3 PROFESORES: Marla Erika Ramírez SánchezEQUIPO: 1 AUX M.C.: Mercedes Lázaro Gonzaga

AUX M.C.: José Antonio Castillo Jiménez Fecha de Realización: 28/01/2014

CALIFICACION:

Academia de Electrotecnia Dpto. de Ingeniería Eléctrica

1


OBJETIVO.USAR EL OSCILOSCOPIO PARA MEDIR• Tensiones de corriente alterna (pico a pico, pico, instantáneas, rms o eficaces)• Intervalos, períodos y frecuencia.• Diferencias de fase.

Diagramas Eléctricos.MEDICIÓN DEL ÁNGULO DE FASE ENTRE V E I, EMPLEANDO EL MÉTODO DE GRAFICACIÓN TENSIÓN-TIEMPO.

T

a

a

v(t)i(t)

E

CR

INT. FUSIBLEA

L

B

T

CH1

OSCILOSCOPIO

CH2

MEDICIÓN DEL ÁNGULO DE FASE ENTRE V E I, EMPLEANDO EL MÉTODO DE GRAFICACIÓN X-Y.

t(s)

ENTRADA Y

VpVy

E

CR

INT. FUSIBLEA

L

B

T

CH1

OSCILOSCOPIO

CH2

ENTRADA X

t(s)


2


MEDICIÓN DE LA IMPEDANCIA, POR EL MÉTODO DEL VÓLTMETRO-AMPÉRMETRO.

MEDICIÓN DE LA IMPEDANCIA, POR EL MÉTODO DEL VÓLTMETRO-VÓLTMETRO.

Esquema Físico de la Instalación.Medición del ángulo de la fase entre E e I.


E

INT. FUSIBLE

AM

VM

L

RL

INDUCTOR

R1RESISTOR

E

INT. FUSIBLE

VM

LRL

INDUCTOR

R1

VMR

RESISTOR

3


Impedancia por el método de Voltmetro-Ampermetro


4


Impedancia por el método de Voltmetro-Ampermetro


5


Instrumentos y Accesorios Empleados.

• Una Fuente Trifásica Variable.

Tablero pre instalado en laboratorio no es necesario comunicar datos, ya que es el que se usa para todas las practicas o la mayoría.

• Un Osciloscopio de dos canales.


6


Osciloscopio Modelo Tektronix TDS 1002 de dos canales.

Especificaciones. Modelo Canales Ancho de

BandaVelocidad de Muestreo

Pantalla

TDS1002 2 60 MHz 1,0 GS/s Monocromo

Sistema de Ayuda sensible al contexto Pantalla LCD monocromática o a color Limite seleccionable de ancho de banda de 20 MHz Longitud de registro de 2.500 puntos por canal Menú de Autoconfiguración. Asistente de comprobación de sonda Cursores con lecturas Lecturas de frecuencia de disparo Once medidas automáticas Forma de onda promediada y detección de picos Doble base de tiempo Fast Fourier Transform (FFT) matemática


7


Capacidad de disparo por ancho de pulso Capacidad d disparo de video con disparo de selección de línea Disparo externo Configuración y almacenamiento de formas de onda Presentación de persistencia variable Puertos RS-232, GPIB y Centronics con el módulo de expansión

para comunicaciones TDS2CMA opcional Interfaz de usuario en diez idiomas seleccionables

Zonda (Es


8


Dos Sondas para Osciloscopio.

Los valores de conmutador son 1x y 10x, Cuando el conmutador de atenuación está establecido en 1x, la sonda P2200 limitada el ancho de banda del osciloscopio a 6 MHz. Para utilizar ancho de banda completo del osciloscopio, asegúrese de establecer el conmutador en 10x.

1. Modo de Operar.2.PROCEDIMIENTO INICIAL.2.1.-Conecte el Osciloscopio a la fuente de energía y enciéndalo.2.2.-Calibre el Osciloscopio, usando la fuente regulada y los niveles de

tensión del propio Osciloscopio.2.3.-Mantenga el as luminoso nítido, reduciendo lo necesario su brillantes para evitar daños a la vista y a la retícula del Osciloscopio.


9


2.4.-Con los controles de posición, vertical y horizontal, haga que la señal se visualice en el centro.

3.-Mediciones de Tensión de Corriente Alterna.

Recuerde que un Osciloscopio es un instrumento de medición que permite observar la señal eléctrica y medirla. Las mediciones con el Osciloscopio se obtienen de manera indirecta; esto es, se requiere auxiliarse de operaciones aritméticas para establecer relaciones y determinar magnitudes.3.1.- Medición de tensión de pico a pico de un señal eléctrica.

TENSIÓN= (POSICIÓN DE LA PERILLA VOLT/DIV)(# DE DIVISIONES VERTICALES)(ATENUACIÓN)

3.1.1.-Utilizando un vóltmetro, regule la tensión de una de las fases de la fuente trifásica a 40 V eficaces; de preferencia, utilice la fase 1 (L1).3.1.2.-Verifique, con el Osciloscopio, dicha tensión y registre los valores asociados para esta medición en la TABLA No. 7.3.1.3.-El error, en por ciento, se determina considerando la lectura del multímetro digital como el valor verdadero convencional.

%ERROR= (Multímetro–Osciloscopio/Multímetro) 1003.1.4.-Calcule el valor instantáneo de la tensión, de la onda anterior, para un ángulo de 45º. Anote este valor en la tabla 8.

3.1.5.-Mida el valor instantáneo de la tensión de 40 V eficaces a 45º. Anote el valor obtenido en la tabla 8. Observe que 45º es igual 1/8 de período de la señal, use el vernier de control variable CAL para llevar al período las 8 divisiones, después lea la amplitud para una división. Varíe lo necesario perilla de control TIME/DIV.

3.1.6.-Calcule el error en por cierto, para estas condiciones, tome el valor calculado como el valor verdadero convencional. Anote el valor obtenido en la tabla 8.

4.-Mediciones de Intervalo, Período y Frecuencia.

PERIODO= (DIV HORIZONTALES) (TIME/DIV)

FRECUENCIA= 1/PERIODO4.1.-Las técnicas básicas para medir el intervalo de tiempo se describe en los pasos siguientes:


10


1.1.1 Haciendo uso de un multímetro regule una de las fases de la CA a 20 volt.

1.1.2 Lleve la posición del selector AC-GND-DC (11) del canal 1, a la posición GND.

1.1.3 Ajuste la perilla del control de posición vertical del canal 1, de manera que el trazo se coloque en la línea horizontal del centro de la pantalla.

1.1.4 Mueva el selector AC-GND-DC del canal 1, a la posición AC.

1.1.5 Conecte la punta de la sonda al borne de fase del tablero y su clip de tierra a la tierra de la fuente.

1.1.6 Ajuste el selector del interruptor de barrido, TIME/DIV, de tal manera que el intervalo que se desea medir este totalmente sobre la pantalla y tan grande como sea posible. Asegúrese que el control variable este fijo en la posición completamente en la dirección de las manecillas del reloj. Si no es así cualquier medición de intervalo de tiempo hecha bajo esta condición será inexacta. Anote la posición seleccionada en la tabla 9.

Ajuste el nivel de disparo, si es necesario, para estabilizar la exhibición.

Use el control de posición horizontal (26) para colocar el punto inicial de la medición a la parte más izquierda de la pantalla, sobre su retícula.

Cuente el número de divisiones de la retícula horizontal entre los puntos que corresponden al intervalo que se quiere medir. Mida cuidadosamente, teniendo en cuenta las divisiones y su fracción, conviértalas a unidades de tiempo. Anote los valores en la tabla 9.

Para medir el período, considere un intervalo de tiempo que comprenda un ciclo completo. Anote los valores obtenidos en la tabla 9.

Convierta el período a la frecuencia, teniendo en cuenta que, 5.-Mediciones de Diferencia de Fase.

La diferencia de fase o desfasamiento, entre dos señales, se puede medir usando la característica de doble trazo del osciloscopio, u


11


operando el osciloscopio en el modo XY, utilizando lo que se conoce como figuras de Lissajous

5.1.-Método de Doble Trazo.

5.1.1.-Utilizando un vóltmetro regule a 20 V eficaces la fase uno (L1) y a 15 V eficaces la fase 2 (L2).

5.1.2.-Conecte las sondas a los canales uno (CH1) y dos (CH2) del Osciloscopio y esta a su vez a las líneas de las fases uno y dos (L1 y L2) respectivamente de la fuente de alimentación.

5.1.3.-Regule las perillas de VOLT/DIV, de ambos canales, para que las señales se observen completas en la retícula del Osciloscopio. También puede hacer uso de las perillas de posición para central la señal.

5.1.4.-Centre el trazo de la fuente de disparo, con su control de posición vertical, y ajuste su amplitud a exactamente 6 divisiones por medio de su selector de VOLTS/DIV y el control variable.

5.1.5.-Use el control g de disparo, LEVEL (30), para asegurar que el trazo cruza la línea horizontal central de la cuadricula a lo más cercano posible del principio del barrido.

5.1.6.-Use el interruptor de barrido TIME/DIV, el control variable y el control de posición del horizontal para exhibir un ciclo del trazo en 7,2 divisiones. Cuando se hace esto, cada división representa 50º y cada una de las divisiones menores representa 10º.

5.1.7.-La distancia horizontal correspondiente entre dos puntos de las dos formas de onda es la diferencia de fase. Para la determinación de este valor utilice la forma siguiente:

5.1.8.-SI LAS SEÑALES centradas vertical y horizontalmente, se realizaron previa calibración y condiciones del osciloscopio. El desfasamiento entre dichas señales se puede obtener estableciendo una regla de tres que relacione el número de divisiones horizontales para un ciclo completo (360º) y el número de divisiones de la “distancia angular” entre señales.Si la diferencia de fase es menor que 50º, una división mayor, jale la perilla del control variable (25) para activar el interruptor de amplificación PULL X 10 MAG, y use el control de posición horizontal (si es necesario), para tener el área de medición de regreso sobre la pantalla. Con una amplificación de X10, cada división mayor es de 5º y cada división menor es de 1º.


12


Dos Multímetros Digitales.Meterman 37XR

Especificaciones:Rango automático; Display: LCD de 4-3/4 dígitos, 10000 cuenta con 41 segmentos de gráfico de barras analógico; Display Update Cambio: 2/seg, nominal, Batería de alimentación: 9 V NEDA 1604, JIS 006P, IEC 6F22; Duración de la batería: 150 horas típicas (Alcalina) el uso frecuente de la luz de fondo disminuirá la vida de la batería; Temperatura de funcionamiento: 0 ° C a 45 ° C en <70% RH; Temperatura de almacenamiento: -20 ° C a 60 ° C, 0 a 80% HR con removido de medidor de la batería; Coeficiente de temperatura: 0,1 x (exactitud especificada) por ° C (0 ° C a 18 ° C, 28 ° C a 45 ° C) Altitud: (2.000 m) 6.562 pies; Dimensiones: 7.75 "x 3.55" x 2.4 "(195 x 92 x 60 mm); Peso (sin funda, incluyendo batería): 1 libra (400 gr)

3. Resultados Obtenidos.

E= 50,0 [V]RESISTENCI

AR= (R1 + RL)

[]

REACTANCIAXL

[]

IMPEDANCIAZ

[]

ÁNGULO[°]

CORRIENTEI

[MA]

TENSIONES

VR

[]VL

[]450 482.38 538.08 45.15 78.36 17.1

839.7

6

TABLA No. 2. RELACIONES DE FASE DE MÉTODO DE TENSIÓN TIEMPO.


13


DISTANCIAT

[MM]

DISTANCIAA

[MM]

ÁNGULO DE FASE[°]

6.7 mm 0.8 mm 42.98 mm

TABLA No. 3. RELACIONES DE FASE DE MÉTODO DE TENSIÓN TIEMPO.

DISTANCIAVP

[MM]

DISTANCIAVY

[MM]

ÁNGULO DE FASE[°]

2.5 mm 1.8 mm 46.05 mm

TABLA No. 4. LECTURAS.

R1 = 230 [] RL = 228 []f = 60 [Hz]

VOLTMETROVM[V]

AMPERMETROAM

[MA]45 v 369 v50 v 372 v55 v 374 v

TABLA No. 7. LECTURAS.

R1 = 250 RL = 228 f = 60 Hz

VÓLTMETROVM[V]

VÓLTMETROVMR

[V]45 v 15.78 v50 v 17.35 v55 v 19.04 v

Pre Cálculos.

R1=220RL=230L=1.2 H ,500 Vueltas connucleo enaire .E=50V ,60 Hz .


14


R=R1+RL=450X L=wLw=2 πfX L=(2π ) (60 ) (1.2 )=452.38ZT=R+ j XL=ZR+ZL

¿450+ j 452.38 ZT=638.08∠ 45.15°

Circuito.V R=I ( R1 )=(0.07836∠−45.15 ) (220∠0 ° )=17.18∠−45.15°

V L=I (Z L)ZL=RL+ j X L=230+ j 452.38=507.49∠63.05X L=wL=2wf ( L )=2π (60 ) (12 )=452.38X L=452.38

Diagrama de la impedancia.


15


I= EZ

= 50∠ 0°638.08∠ 45.15 °

=78.36 mA∠−45.15 °

Diagrama fasorial


16


Tensión total

V=V R+V L=17.18∠−45.15 °+39.76∠17.9 ° ≈ 50∠ 0°

Tensión en el inductor. V L=I (Z L)=0.07836∠−45.15 (507.49∠63.05 )=39.76∠17.9 ° (V )


17


Cálculos Posteriores.


18


4. Conclusiones.

León Osorio Alan.

En esta práctica se cumplieron con los objetivos planeados ya que se observó por medio del osciloscopio el desplazamiento entre fases el cual también se midió.En primero lugar se realizó midiéndola distancia entre fases y en segundo lugar, se realizó la medición por medio del método de Lissajous.Al inicio se realizaron los cálculos de la reactancia, impedancia y el ángulo de desfasamiento.Posteriormente con los cálculos realizados se pudo comprobar el valor de la impedancia. La observación que tengo es que, al momento de realizar la medición del ángulo por medio de Lissajous, cuando se movían los volts/div la medición de las distancias de Vy y Vp se modificaba; por lo tanto concluyo que esta medición tuvo un Margen de error.Lo más relevante de la práctica fue que se comprobaron experimentalmente el valor de las tensiones del inductor y el resistor.

Guerrero Nava Luis Enrique.

Se comenzó la práctica resolviendo un circuito de la figura 7 donde muestra los valores nominales de los elementos que componen el circuito. Posteriormente se llevaron a cabo los procedimientos correspondiente primero se realizó el método de Tensión-Tiempo conectando los aparatos como se muestra en la figura no 5 y conectando el osciloscopio y ajustándolo de tal manera que en la pantalla se observen dos graficas una que salga del origen y otra que este a una distancia considerable cuando esto ocurra registrar los datos correspondientes en la tabla 2 y posteriormente calcular el ángulo de desfasamiento los cálculos previos anotados en la tabla 1 servirán de guía para saber si nuestra medición fue la correcta y como se puede notar en el cálculo previo dio un ángulo de 45 y en el método de tensión tiempo dio uno de 42 asi que nuestro margen de error fue mínimo.Posteriormente con la conexión igual se cambió en el osciloscopio la manera de graficar y apareció una elipse, tomando las medidas correspondientes de Vp y Vy calculamos un ángulo de fase de 46° se registró en la tabla 3 y de nuevo se comparó con respecto a los ángulos obtenidos con anterioridad.Por último se realizaron los últimos dos métodos el primero de Voltmetro-Ampermetro en el cual se tenía que regular la fuente a 50,45,40vlts y tomábamos las cantidades en al Ampérmetro y registramos en la tabla 4, en el método de Vóltmetro -Vóltmetro realizamos los pasos anteriores solo que esta vez ocupando un Vóltmetro en lugar de un Ampérmetro el cual colocamos en paralelo a la resistencia y tomamos lecturas e igualmente registramos en la tabla 7 y con esto cumplimos el objetivo al comparar los cálculos previos con los de los métodos de practica ya que nuestro margen de error fue aceptable.


19

prÁctica 2

Documents