práctica 1 - laboratorio circuitos · 1. objetivo con esta primera práctica se pretende que el...

DEPARTAMENT D’ENGINYERIA ELÈCTRICA

UNIVERSITAT POLITÈCNICA DE CATALUNYAUPC

PRÁCTICA 1

El laboratorio de circuitos: elementos de seguridad,

dispositivos de medida y componentes eléctricos

Jordi Ballart Prunell

Alejandro Rolán Blanco

Práctica 1 El laboratorio de circuitos

1

Índice

1. Objetivo .................................................................................................................................................... 2

2. Material necesario .................................................................................................................................... 3

3. Metodología ............................................................................................................................................. 5

4. El laboratorio de circuitos eléctricos ........................................................................................................ 6

5. Los elementos de seguridad del laboratorio de circuitos .......................................................................... 8 5.1. Información de seguridad para los estudiantes .................................................................................. 8 5.2. Los elementos de seguridad .............................................................................................................11

5.2.1. El interruptor general .................................................................................................................12 5.2.2. El interruptor de instrumentación ..............................................................................................12 5.2.3. El interruptor trifásico ...............................................................................................................13 5.2.4. El pulsador de emergencia ........................................................................................................14 5.2.5. La caja de interruptores automáticos del laboratorio .................................................................14

6. Los dispositivos de medida .....................................................................................................................16 6.1. El téster o multímetro .......................................................................................................................16 6.2. El osciloscopio .................................................................................................................................19 6.3. El vatímetro ......................................................................................................................................23

7. Los componentes eléctricos .....................................................................................................................24 7.1. Localización en el laboratorio ..........................................................................................................24 7.2. La fuente de tensión continua ...........................................................................................................27 7.3. El generador de funciones ................................................................................................................28 7.4. El autotransformador ........................................................................................................................30 7.5. El pupitre de resistencias, bobinas y condensadores ........................................................................32 7.6. Los sets de resistencias, bobinas, condensadores y bombillas .........................................................36 7.7. Los conectores ..................................................................................................................................39

7.7.1. Tipo Banana ..............................................................................................................................39 7.7.2. Sondas .......................................................................................................................................40

Pre-informe de la práctica 1

Informe de la práctica 1


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1. Objetivo

Con esta primera práctica se pretende que el alumno se familiarice con todos los elementos del

laboratorio de circuitos eléctricos, con el fin de realizar con éxito todas las prácticas de la presente

asignatura. Así pues, se trata de que el alumno:

Entienda todas las normas de seguridad del laboratorio.

Conozca los elementos de seguridad del laboratorio de circuitos eléctricos (interruptores

automáticos y paro de emergencia) y sepa cómo y cuándo debe utilizarlos.

Conozca el funcionamiento de los distintos aparatos que permiten obtener las variables eléctricas

de un circuito (téster, osciloscopio y vatímetro).

Conozca todos los dispositivos eléctricos que serán utilizados en las prácticas (resistencias,

bobinas, condensadores, etc.).

Obtenga las lecturas de tensión y corriente de dos circuitos simples (de continua y de alterna).


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2. Material necesario

En esta primera práctica se mostrará el funcionamiento de todos los elementos del laboratorio de circuitos

eléctricos:

Elementos de seguridad:

o Interruptores automáticos.

o Paro de emergencia.

Dispositivos de medida:

o Téster.

o Osciloscopio.

o Vatímetro.

Dispositivos eléctricos:

o Fuente de tensión continua.

o Generador de funciones.

o Autotransformador.

o Pupitre de resistencias, bobinas y condensadores.

o Sets de:

Resistencias.

Bobinas (transformadores monofásicos).

Condensadores.


4

Bombillas.

o Conectores:

Tipo banana.

Tipo banana específico para los elementos del pupitre de resistencias, bobinas y

condensadores.

Tipo coaxial (sonda).

Tipo coaxial (sonda) específico para los elementos del pupitre de resistencias,

bobinas y condensadores.


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3. Metodología

La metodología a seguir es la siguiente:

1) Trabajo previo a la sesión de laboratorio:

Leer con detalle toda la información de esta primera práctica, pues sentará las bases para

el resto de las sesiones de laboratorio.

Rellenar el pre-informe, que será entregado al profesor de prácticas al inicio de la

práctica:

o El pre-informe de esta primera práctica se deberá entregar individualmente, a

diferencia del resto de prácticas, en las que se entregará uno por grupo de trabajo.

2) Trabajo a desarrollar en la sesión de laboratorio:

Entregar el pre-informe de la práctica (uno por estudiante).

Crear grupos de trabajo de 4 personas. Este será el grupo de trabajo para el resto de las

prácticas.

Realizar los montajes experimentales descritos en el informe de la práctica y rellenar

dicho informe, el cual se entregará al profesor al finalizar la práctica (uno por grupo de

trabajo).


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4. El laboratorio de circuitos eléctricos

El laboratorio de circuitos eléctricos está situado en la primera planta de l’Escola d’Enginyeria de

Terrassa (EET), en C/ Colom, 1, Terrassa. En la Figura 1 se muestra el aspecto de dicho laboratorio.

Figura 1: El laboratorio de circuitos eléctricos.

El laboratorio de circuitos está formado por un total de 4 mesas de trabajo. Cada mesa se divide en 3

estaciones de trabajo, en cada una de las cuales existe una serie de dispositivos comunes, mostrados en la

Figura 2. El funcionamiento de los mismos se explicará en esta práctica.


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Figura 2: Dispositivos de una estación de trabajo.

Fuente de continua

Auto- transfor

Generador de funciones

Téster

Osciloscopio

Interruptor automático

Conector de enchufes


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5. Los elementos de seguridad del laboratorio de circuitos

5.1. Información de seguridad para los estudiantes

En este laboratorio se trabajará con circuitos eléctricos y, por tanto, hay un cierto riesgo que se debe tener

presente en todo momento. A continuación se muestran unas indicaciones de seguridad que hay que

respetar obligatoriamente, ya que no hacerlo puede comportar accidentes graves o muy graves que pueden

afectar tanto a las personas que no las respetan como al resto de ocupantes del laboratorio

En el laboratorio eléctrico podemos tener distintos riesgos, entre ellos:

Riesgos eléctricos:

o Contacto eléctrico con riesgo de electrocución o quemaduras.

o Sobrecarga o cortocircuito con riesgo de quemaduras, arco eléctrico o incendios.

Riesgos mecánicos asociados al uso de motores y generadores.

Antes realizar cualquier actividad en el laboratorio se deben haber leído y entendido estas

instrucciones. Si hay cosas que no queden claras, se deben preguntar al profesor de prácticas.

Normas a seguir:

1) En las mesas de trabajo sólo debe haber el material necesario. En la mesa se encuentran los

equipos y los estudiantes pueden añadir el guión de la práctica, bolígrafos, etc. Las cosas que no

son necesarias para realizar las prácticas (chaquetas, mochilas, carpeta, etc.) deben estar en otro

lugar

2) Es necesario dejar libres los pasillos por si fuera necesario salir corriendo. Por tanto, chaquetas,

mochilas, carpetas, etc. mejor cerca de las paredes y fuera del pasillo. En el laboratorio no se

puede comer ni beber, ni tampoco tener bebidas abiertas

3) Antes de empezar a trabajar, asegurarse de saber cómo se desconecta el circuito (y si no es así, se

debe preguntar al profesor). En caso de emergencia no hará falta pensar ni preguntar.


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4) Las bromas y las distracciones se deben guardar para después de salir del laboratorio.

5) Los circuitos eléctricos sólo se pueden manipular cuando están desconectados. Cada vez que se

realiza un montaje se debe comprobar que todos los circuitos de la mesa de trabajo tienen el

interruptor general desconectado y se debe comprobar con frecuencia por si alguien

accidentalmente lo desconectase.

6) Al manipular un circuito se hará siempre como si estuviera en tensión. Es decir, se cogerán los

cables, las herramientas, etc. por la parte aislante y bajo ningún concepto se deberán tocar las

partes metálicas. También se debe evitar tocar las partes metálicas de soporte (pupitres, bancadas,

etc.).

7) Cuando se monten los circuitos, se dejará siempre para el final la conexión de los cables que van

a la fuente de alimentación. Del mismo modo, se comenzará siempre a desmontar desde la

conexión a la fuente. Así, si la fuente se encendiese accidentalmente durante la manipulación, el

circuito ya estaría desconectado. Esto no quita que siempre se debe respetar la norma anterior.

Siempre es mejor una triple seguridad por si alguna falla.

8) Siempre (especialmente en circuitos con máquinas, convertidores y otros elementos de potencia),

se debe comprobar que los cables que se utilicen son adecuados a la intensidad que tiene que

circular. Si el cable está sobrecargado, el aislante se deteriora y se puede conllevar a un contacto

eléctrico o cortocircuito.

9) Antes de conectar un circuito, los cables no utilizados, las herramientas, etc. deben estar alejadas

de los elementos que se pondrán en tensión.

10) Antes de conectar un circuito o poner en marcha una máquina es necesario avisar a todas las

personas cercanas para que guarden una distancia prudencia y eviten riesgos.

11) La seguridad por encima de todo. Es preferible hacer una advertencia innecesaria que no avisar

de un riesgo. Si alguien incumple las normas de seguridad, avisar al profesor para evitar riesgos.

12) La primera vez que se conecta un circuito, después de montarlo o modificarlo siempre lo probará

primero el profesor con el fin de verificar los posibles riesgos. Las siguientes veces se actuará

como lo diga el profesor. Siempre que sea posible, los circuitos se probarán aumentando la

tensión progresivamente.


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13) Los elementos que sobresalen o cuelgan (collares, brazaletes, corbatas, bufandas, piercings, etc.),

especialmente si son de metal, pueden aumentar el riesgo. Siempre que sea posible, se guardarán

en el bolso o mochila.

14) Cuando se trabaje con corriente alterna, normalmente se tiene un interruptor diferencial (aunque

no está diseñado para esta función) que ayuda a proteger contra el contacto con la circulación de

corriente desde la mano hacia tierra. Pero nada ni nadie protege contra la circulación de corriente

entre dos manos. Mejor tener una de las manos en el bolsillo o apartada del circuito y de

cualquier parte metálica.

15) En corriente continua, no hay nada que proteja a las personas. Se deben de extremar las medidas

de seguridad.

16) Cuando se trabaja con máquinas, se debe cuidar de no acercar las manos u otras partes del cuerpo

a aquellos elementos que están en movimiento.

17) Trabajando con máquinas, los cabellos largos, las bufandas y las corbatas comportan un riesgo

añadido, ya que se pueden enganchar con las partes en movimiento. Conviene recordar que

muchas máquinas están equipadas con ventilador, el cual puede succionar los cabellos si la

distancia no es suficientemente grande.

18) Cuando se trabaja con transformadores de corriente o con máquinas de corriente continua se

añade un riesgo adicional por abertura del circuito: en el caso del transformador de corriente,

pueden aparecer sobretensiones; en el caso de la abertura del circuito del inducido de la máquina,

puede aparecer un arco eléctrico y en el caso de la abertura del circuito de excitación (inductor)

de la máquina, ésta se puede embalar peligrosamente. En estos casos es muy importante

asegurarse que la conexión de los cables es sólida. En este sentido, se debe tener presente que

algunos tipos de bananas pueden salir expulsadas de los bornes a causa de las vibraciones de la

máquina.


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5.2. Los elementos de seguridad

En la Figura 3 se muestra la localización de los elementos de seguridad de una mesa de trabajo

cualquiera.

Figura 3: Elementos de seguridad de una mesa de trabajo.

Antes de iniciarse la práctica, los estudiantes deberán asegurarse de que todos los interruptores estén

desconectados, es decir, que no haya tensión aplicada en ninguna estación de trabajo.

En los siguientes subapartados se describe la función de los distintos elementos de seguridad.

Interruptor general

Interruptor de instrumentación

Interruptor trifásico

Pulsador de emergencia


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5.2.1. El interruptor general

El interruptor general permite dar tensión a toda una mesa de trabajo.

Debe estar en la posición de apagado, como se muestra en la Figura 4, antes de iniciarse la sesión de

laboratorio y una vez esta ha finalizado.

Su activación permite dar tensión a toda la mesa de trabajo, es decir, a todas las estaciones de la mesa. Al

activarse se encenderá la luz mostrada en la Figura 4.

Figura 4: El interruptor general.

5.2.2. El interruptor de instrumentación

El interruptor de instrumentación permite dar tensión al dispositivo al que van conectados todos los

enchufes de los equipos de instrumentación (generador de señales, fuente de continua, osciloscopio…).

Se puede dejar en la posición de encendido (como muestra la Figura 5).

Los equipos de instrumentación deben estar siempre apagados, hasta el momento de su uso.

Interruptor general

Luz de activación del interruptor

general


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Figura 5: El interruptor de instrumentación.

5.2.3. El interruptor trifásico

Este interruptor permite dar tensión a las salidas de trifásica (R, S y T).

Debe estar apagado en todas las prácticas, excepto en las prácticas 4 y 5, en las cuales sólo se activará una

vez el profesor haya comprobado que el circuito montado es correcto. Al activarse se encenderá la luz

mostrada en la Figura 6.

Figura 6: El interruptor trifásico.

Interruptor de instrumentación

Conector de enchufes de los equipos de instrumentación

Interruptor trifásico

Salidas trifásicas

(fases R, S, T y neutro N)

Luz de activación del interruptor

trifásico


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Se debe tener especial cuidado al activar este interruptor, ya que se trabaja con una tensión alterna de

220 V. Por ello es importante que antes de activar el interruptor se pregunte al profesor.

5.2.4. El pulsador de emergencia

El pulsador de emergencia, Figura 7, se pulsará en el momento que el estudiante vea una situación de

peligro (cortocircuito, resistencia quemada, etc.)

Su accionamiento dejará a toda la mesa sin tensión, es decir, es como si se desactivara el interruptor

general.

· Nota: puede darse el caso que al dar tensión por medio del interruptor general no se active la luz

correspondiente, es decir, que no haya tensión en la mesa de trabajo. Compruébese en este caso que todos

los pulsadores de emergencia de la mesa se encuentran sin pulsar.

Figura 7: El pulsador de emergencia.

5.2.5. La caja de interruptores automáticos del laboratorio

Por último, también existe la caja de interruptores del laboratorio, la cual está situada al lado de la puerta,

como se muestra en la Figura 8.


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En principio no debería de utilizarse nunca, pero no está de más conocer su ubicación y utilidad. En ella

se encuentran los interruptores encargados de activar/desactivar las luces de la sala, el aire acondicionado,

las luces de socorro, etc.

Figura 8: La caja de interruptores automáticos del laboratorio.


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6. Los dispositivos de medida

6.1. El téster o multímetro

En la Figura 9 se muestran los componentes más importantes del téster o multímetro.

Figura 9: El téster o multímetro.

Las funciones básicas del téster son las siguientes:

Medida de resistencias:

o Colocar el selector en la posición de lectura de resistencias (Ω).

o Conectar el téster en paralelo al elemento a medir:

Botón encendido/apagado

Selector

Medidor de capacidades

Pantalla de lectura

Conector común

Conector de tensión/resistencia

Conector de intensidad


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Conectar un cable tipo banana al conector común.

Conectar un cable tipo banana al conector tensión/resistencia.

Medida de tensión:

o Colocar el selector en la posición de medida de tensión (V), teniendo en cuenta si se

trabaja con corriente continua ( ) o con corriente alterna ( ).

o Conectar el téster en paralelo al elemento a medir, con los dos cables tipo banana

conectados en los mismos conectores que en el caso de medir resistencias.

Medida de corriente:

o Colocar el selector en la posición de medida de corriente (A), teniendo en cuenta si se

trabaja con corriente continua ( ) o con corriente alterna ( ).

o Conectar el téster en serie con el elemento a medir:

Conectar un cable tipo banana al conector común.

Conectar un cable tipo banana al conector de intensidad (conector “10 A” o

conector “mA” en función de la corriente que circule por el circuito).

· Observaciones:

Al medir tensiones o corrientes alternas, el téster muestra por pantalla los valores eficaces de las

magnitudes. Téngase esto presente si se desean medir tensiones o corrientes de funciones no

senoidales (en cuyo caso se requiere el uso del osciloscopio).

No encender nunca el téster hasta que no se esté seguro de que el circuito está conectado

correctamente. Por ejemplo, una simple medida de tensión con el selector en modo corriente

podría dañar el téster, o una medida de corriente con los cables posicionados en los conectores

inadecuados podría fundir el fusible.

Independientemente de la medida a realizar, siempre debe existir un cable conectado al terminal

común.

~

~


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Asegurarse si la medida a realizar es de un circuito de corriente continua o de corriente alterna, y

colocar el selector en la posición adecuada.

Empezar a medir siempre por la escala mayor y variar el selector a escalas inferiores hasta

obtener un valor de lectura: éste será el que se debe anotar. Por ejemplo, para medir una tensión

de alterna, colocar el selector en la escala 700 de V e ir variando el selector a 200, 20… hasta

que la pantalla de lectura muestre un valor.

Tener especial cuidado al realizar lecturas de corriente: empezar siempre conectando el cable al

terminal “10A” y variar el selector a todas las escalas posibles. Si no se muestra ningún valor por

pantalla, significa que la medida de corriente es del orden del mA, por lo que se debe apagar el

circuito, quitar el conector del terminal “10 A”, colocarlo sobre el conector “mA” y variar de

nuevo el selector por todas las escalas.

Para medir resistencias, el circuito debe estar apagado.

Los cables a utilizar son de tipo banana.

~


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6.2. El osciloscopio

En la Figura 10 se muestran los componentes básicos del osciloscopio y en la Figura 11 se muestran los

controles básicos.

Figura 10: El osciloscopio.

El osciloscopio permite visualizar señales de tensión, no de corriente.

Se pueden visualizar hasta dos señales (canales 1 y 2).

Se utiliza el cable coaxial (sonda): uno de sus extremos se conecta a los terminales CH1 o CH2 (Figura

11) y el otro extremo se conecta en paralelo al elemento a medir.

Pantalla

Controles Interruptor de encendido/apagado


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Figura 11: Los controles básicos del osciloscopio.

Los pasos a seguir para visualizar la señal de entrada son:

1) Conectar la sonda a la entrada CH1 o CH2.

2) Si no se visualiza ninguna señal, apretar CH1 MENU o CH2 MENU, en función del canal al que

esté conectada la sonda.

3) Ajustar la escala vertical (VOLTS/DIV) hasta visualizar claramente la amplitud de la onda.

4) Ajustar la escala horizontal (SEC/DIV) hasta visualizar más de un periodo.

5) Si la gráfica está descentrada:

Asegurarse que no existe acoplamiento de señal de continua (en CH1 MENU).

Selectores de las opciones mostradas

en pantalla

Entrada canales 1 y 2 (CH1 y CH2)

Ajuste escala vertical (tensión)

CH1 y CH2

Menús de visualización CH1 y CH2

Movimiento gráfica eje vertical (CH1 y CH2)

Magnitudes que se desean visualizar Autoconfiguración

Congelar imagen por pantalla

Ajuste del nivel de disparo

Movimiento gráfica eje horizontal

Ajuste escala horizontal (tiempo)


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Variar la posición vertical y/o horizontal, con los selectores correspondientes, hasta

tenerla centrada en los ejes de coordenadas.

6) Si la onda no se visualiza correctamente:

Variar el selector del nivel de disparo, hasta obtener una imagen más o menos estática.

Si se desea, se puede pulsar el botón RUN/STOP para congelar la imagen y poder

realizar la lectura de la señal.

7) Si se desean visualizar magnitudes por pantalla:

Pulsar el botón MEDIDAS y seleccionar las magnitudes deseadas con los botones

correspondientes (según las opciones mostradas por pantalla).

· Observaciones:

No encender nunca el osciloscopio hasta que no se esté seguro de que el circuito está conectado

correctamente.

Si por algún motivo se perdiera la señal por pantalla (al tocar algún botón incorrecto, al variar la

escala …) se puede pulsar el botón “AUTOCONFIGURAR”, mediante el cual el osciloscopio

ajusta sus parámetros y muestra de nuevo la señal. Esto no quita que se deba variar la escala

vertical u horizontal para adaptar la señal según las necesidades (por ejemplo, el osciloscopio

puede autoconfigurarse para mostrar una señal con 2 periodos, pero quizás interese visualizar más

periodos).

Los cables a utilizar son de tipo coaxial (sonda) o coaxial específico para el pupitre de

resistencias, bobinas y condensadores.

A continuación se detalla el procedimiento para calcular el valor máximo, el periodo y la frecuencia

de una onda senoidal visualizada con el osciloscopio, partiendo de la señal mostrada en la Figura 12.


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Figura 12: Onda senoidal obtenida por medio del osciloscopio.

Valor máximo = divisiones verticales desde 0 hasta valor máximo · escala eje vertical

o Valor máximo = 2 div (aprox.) · 5 V/div ≈ 10 V

o Amplitud = 2 · valor máximo ≈ 20 V

o ¡No confundir amplitud con valor máximo!

Periodo = divisiones horizontales de 1 ciclo completo · escala eje horizontal

o Periodo = 2 div · 10ms/div = 20 ms

Frecuencia = inversa del periodo

o Frecuencia = 1 / Periodo = 1 / 20 ms = 50 Hz

En efecto, las magnitudes obtenidas de la onda senoidal se corresponden con los valores mostrados en la

parte derecha de la pantalla.

Escala eje vertical

Escala eje horizontal

Magnitudes de la señal visualizada


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6.3. El vatímetro

El vatímetro permite medir potencia activa (la disipada por las resistencias).

En el laboratorio se disponen de sets de 2 vatímetros, como muestra la Figura 13, puesto que en sistemas

trifásicos es posible obtener la potencia activa y reactiva mediante la conexión ARON. En el caso de

sistemas monofásicos, se utilizará tan sólo uno de ellos.

Figura 13: El vatímetro.

El vatímetro dispone de 4 conectores:

2 conectores para medir la tensión (V): se conectarán en paralelo con el elemento a medir.

2 conectores para medir la corriente (A): se conectarán en serie con el elemento a medir.

Observaciones:

No conectar nunca el vatímetro hasta que no se esté seguro de que el circuito está conectado

correctamente.


Medida de tensión

Medida de corriente

Lectura de potencia activa


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7. Los componentes eléctricos

7.1. Localización en el laboratorio

La mayoría de los dispositivos eléctricos se encuentran en las estanterías situadas justo enfrente de la

entrada, como se muestra en la Figura 14.

Figura 14: Localización de los componentes eléctricos.

Sets de bombillas

Sets de bobinas (transformadores

monofásicos)

Vatímetros

Sets de resistencias

Sets de condensadores


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Los cables tipo banana y las sondas, por su parte, se encuentran en el extremo de todas las mesas de

trabajo, como se muestra en la Figura 15.

Figura 15: Localización de los cables de tipo banana y de tipo coaxial.

Por lo que respecta a los pupitres de resistencias, bobinas y condensadores, así como de sus elementos de

conexión propios (cables de tipo banana y sondas), éstos se encuentran al final del laboratorio, en un

armario específico, como se muestra en la Figura 16.


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Figura 16: Localización de los pupitres de resistencias, bobinas y condensadores y de sus conectores específicos.

Pupitre de resistencias,

bobinas y condensadores

Sondas

Cables de tipo banana


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7.2. La fuente de tensión continua

La fuente de tensión continua (Figura 17) permite obtener una tensión continua entre 0 y 30 V.

Figura 17: La fuente de tensión continua.

Los cables de tipo banana van conectados a los terminales + y – de la fuente.

Mediante el potenciómetro de tensión se varía la tensión, de forma progresiva, hasta el valor deseado

(máximo 30 V).

También se puede limitar la corriente (máximo 2.5 A), mediante el limitador de corriente. El hecho de

limitar la corriente a un valor dado significa que por mucha tensión que se aplique, no va a circular más

corriente que la limitada (saturación).

· Observaciones:

Mantener la fuente de tensión apagada hasta que el profesor compruebe el conexionado.

Utilizar cables de tipo banana.

Salida de la tensión

Interruptor de encendido/apagado

Pantalla de lectura (tensión)

Pantalla de lectura (corriente limitada)

Potenciómetro de tensión

Limitador de corriente


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7.3. El generador de funciones

Mediante el generador de funciones (Figura 18) se pueden generar señales senoidales, triangulares o

cuadrangulares, de amplitud y frecuencia variables.

Figura 18: El generador de funciones.

Por ejemplo, para generar una función senoidal de 50 Hz y 10 V de amplitud, se deben seguir los

siguientes pasos:

1) Apretar el botón correspondiente a la función senoidal.

2) Seleccionar el rango de frecuencias deseado (en este caso, pulsar el botón 100, ya que la

frecuencia deseada se encuentra entre 10 y 100 Hz).

3) Variar el potenciómetro de frecuencia hasta obtener por la pantalla de lectura los 50 Hz

(aproximadamente).

4) Variar la amplitud con el potenciómetro correspondiente:

Problema: la pantalla sólo muestra la frecuencia de la señal, no su amplitud.


Rangos de frecuencia

Función deseada

Potenciómetro de frecuencia

Potenciómetro de amplitud

Salida (conector sonda)

Pantalla de lectura (frecuencia)


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Solución: visualizar la señal mediante un osciloscopio. Para ello se debe conectar una

sonda al terminal OUTPUT del generador de funciones y a continuación conectar los

terminales de la sonda al osciloscopio mediante otra sonda.

· Observaciones:

El generador de funciones puede estar encendido mientras el circuito está apagado.

No conectar el generador de funciones al circuito a menos que se esté seguro de que el

conexionado del mismo es el correcto.

Los cables a utilizar son de tipo coaxial (sondas).


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7.4. El autotransformador

El autotransformador se utilizará en las prácticas de trifásica (prácticas 4 y 5).

Este dispositivo permite obtener en sus terminales una tensión variable entre 0 y 220 V.

En la Figura 19 se muestran los componentes del autotransformador.

Figura 19: El autotransformador.

Mediante la rueda situada en el lateral derecho se varía la relación de espiras entre los devanados del

autotransformador, por lo que se permite obtener una tensión variable entre 0 y 220 V (tensión de la red).

El autotransformador se debe conectar a la red como se muestra en la Figura 19, mediante sus tres fases y

el neutro.

La carga trifásica estudiada se debe conectar a las fases R, S y T del autotransformador (también al neutro

N si se desea tener una conexión en estrella con neutro).

Conexión a la red (fases R, S, T y neutro N)


Luz de activación del interruptor de

encendido

Rueda para variar la tensión

Fases R, S y T

Neutro


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El interruptor automático del autotransformador debe estar en la posición de apagado, como se muestra en

la Figura 19 hasta que el profesor dé el visto bueno al conexionado del circuito. Al activarse este

interruptor se encenderá la luz mostrada en la Figura 19.

· Observaciones:

Por seguridad, tanto el interruptor automático del autotransformador como el interruptor trifásico

(Figura 6), deben estar en la posición de apagado.

Cuando el profesor lo considere oportuno, primero se debe activar el interruptor trifásico y a

continuación el interruptor automático del autotransformador.

Es muy importante que siempre que se quiera modificar el circuito trifásico (cambiar el

conexionado, conectar el téster y/o el osciloscopio, etc.) se apaguen todos los interruptores (el

automático del transformador y el trifásico).



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7.5. El pupitre de resistencias, bobinas y condensadores

El pupitre de resistencias, bobinas y condensadores se muestra en la Figura 20. Se observa que dispone de

más elementos, pero tan sólo se utilizarán los marcados en dicha figura.

Este pupitre se utilizará en las prácticas 1 y 3.

Figura 20: El pupitre de resistencias, bobinas y condensadores.

Figura 21: Resistencias, bobinas y condensadores del pupitre.

Resistencias, bobinas y

condensadores

Enchufe +

interruptor de encendido

Fuente de continua

Fuente de alterna

Dispositivos de medida


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Las resistencias, bobinas y condensadores del pupitre se muestran en la Figura 21. Los valores de estos

componentes son:

Resistencias:

o Los valores de las resistencias se obtendrán en la sesión de laboratorio, por medio del

téster.

Bobinas:

o L1 = 10 mH

o L2 = 18 mH

o L3 = 33 mH

o L4 = 47 mH

Condensadores:

o C1 = 220 μF

o C2 = 220 μF

o C3 = 1000 μF

o C4 = 100 nF

o C5 = 220 nF

o C6 = 470 nF

Es importante que el estudiante apunte estos valores, pues los necesitará para la realización de las tres

primeras prácticas.


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Fuente de continua Fuente de alterna

Figura 22: Fuentes de tensión del pupitre.

En la Figura 22 se muestran las fuentes de tensión (continua y alterna) del pupitre:

Fuente de tensión continua:

o Conectores A: tensión fija a 12 V.

o Conectores B: tensión variable de 0 a 12 V, mediante el potenciómetro.

Fuente de tensión alterna:

o Se trata de un transformador con dos devanados independientes (S1 y S2) en bornes de

los cuales existe una tensión alterna de 15 V.

En la Figura 23 se muestran los dispositivos de medida del pupitre:

Amperímetro:

o A conectar en serie con el elemento a medir.

o Conectar cables en terminales DC o AC, según se trabaje con corriente continua o

alterna.

Potenciómetro

Tensión variable

Tensión fija


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Voltímetro:

o A conectar en paralelo con el elemento a medir

o Conectar cables en terminales DC o AC, según se trabaja con corriente continua o

alterna.

Amperímetro Voltímetro

Figura 23: Dispositivos de medida del pupitre.

· Observaciones:

Mantener el interruptor de encendido del pupitre (situado en su lateral derecho) siempre en

posición 0, hasta que el profesor revise el conexionado del circuito.

Utilizar los cables específicos del pupitre: bananas y sondas.


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7.6. Los sets de resistencias, bobinas, condensadores y bombillas

Los sets de resistencias, bobinas y condensadores se utilizarán en las prácticas 2, 4 y 5. En las prácticas de

trifásica (4 y 5) se utilizarán los sets de bombillas, que actuarán a modo de cargas resistivas.

Para realizar las conexiones se deben utilizar los cables de tipo banana.

En las siguientes figuras se muestran los sets de resistencias (Figura 24), bobinas (Figura 25),

condensadores (Figura 26) y bombillas (Figura 27).

Resistencias de 4 W Resistencias de 1 W

Figura 24: Sets de resistencias.


37

Figura 25: Set de bobinas (devanados primario y secundario de un transformador monofásico). En la figura, un conjunto de 3 transformadores monofásicos.

En cuanto a los sets de bobinas, cabe destacar que se tratan de transformadores monofásicos.

Las bobinas se corresponden, por lo tanto, con los devanados de estos transformadores, bien sean sus

devanados de primario (alta tensión, conectores azules) o de secundario (baja tensión, conectores rojos).

Si se precisara utilizar más de una bobina, no utilizar nunca los devanados primario y secundario de un

mismo transformador, puesto que por inducción electromagnética se produciría un aumento de tensión de

uno a otro, en función de su relación de transformación.

Por lo tanto, cuando se requiera más de una carga inductiva se deben utilizar siempre los devanados

primarios o los devanados secundarios de distintos transformadores.

Devanado primario

Devanado secundario


38

Condensadores cerámicos Condensadores electrolíticos

Figura 26: Sets de condensadores.

Figura 27: Set de bombillas de 60 W.


39

7.7. Los conectores

7.7.1. Tipo Banana

Los conectores tipo banana se utilizan para:

Realizar las conexiones entre los elementos de los sets (resistencias, bobinas, condensadores y

bombillas).

Realizar mediciones con el téster.

Medir la potencia mediante el vatímetro.

En la Figura 28 se muestran los conectores de tipo banana. Se observa que existen distintos tamaños, por

lo que el estudiante deberá seleccionar el tamaño que más le convenga según la conexión a realizar. Estos

conectores se utilizarán en las prácticas 2, 4 y 5.

Figura 28: Conectores de tipo banana de distintos tamaños.


40

Por otro lado, también existen los conectores de tipo banana específicos para el pupitre de resistencias,

bobinas y condensadores. Estos son de menor tamaño (Figura 29) ya que están adaptados a los conectores

del pupitre. Dichos conectores se utilizarán en las prácticas 1 y 3.

Figura 29: Conectores de tipo banana específicos para el pupitre de resistencias, bobinas y condensadores.

7.7.2. Sondas

Las sondas (cables de tipo coaxial), se pueden utilizar para:

Visualizar señales de tensión en el osciloscopio

Alimentar al circuito mediante una señal senoidal, triangular o cuadrangular a partir del

generador de funciones.

En la Figura 30 se muestra este tipo de sondas, con su entrada y su salida.


41

Figura 30: Sonda para visualizar señales con el osciloscopio.

También existen las sondas específicas para el pupitre de resistencias, bobinas y condensadores. La

diferencia entre las anteriores sondas es que éstas presentan unas salidas de menor tamaño, adaptadas a

los conectores del pupitre.

Figura 31: Sonda específica para el pupitre de resistencias, bobinas y condensadores.

Entrada sonda (hacia osciloscopio

o generador de funciones)

Salida sonda (en paralelo con

el elemento considerado)


1

Pre-informe de la práctica 1

Nombre:

1. Seguridad en el laboratorio

Seleccione la opción correcta (solamente existe una respuesta válida por pregunta):

1) Al iniciarse la sesión de laboratorio, ¿qué interruptor debe estar obligatoriamente apagado? a. El interruptor general. b. El interruptor de instrumentación. c. El pulsador de emergencia. d. Ninguno de los anteriores.

2) ¿Cuál es la primera acción a llevar a cabo si se detecta una anomalía en el circuito en

funcionamiento? a. Avisar al profesor de prácticas. b. Pulsar el pulsador de emergencia. c. Apagar el interruptor de instrumentación. d. Apagar el interruptor de trifásica.

3) ¿Cuándo se puede dar tensión al circuito?

a. Al inicio de la práctica. b. Cuando se haya acabado de conectar el último cable. c. Cuando el profesor haya revisado el circuito. d. En cualquier momento.

4) ¿Cuál de los siguientes interruptores puede estar encendido durante la realización de la práctica?

a. El interruptor general. b. El interruptor de trifásica. c. El interruptor del autotransformador. d. Ninguno de ellos.

5) ¿Qué sucede al pulsar el interruptor de emergencia?

a. Deja de haber tensión en la estación de trabajo. b. Deja de haber tensión en toda la mesa de trabajo. c. Deja de haber tensión en todas las mesas de trabajo. d. Se enciende la alarma del laboratorio.


2

6) ¿Si se desea modificar el circuito (cambiar el conexionado, conectar los dispositivos de medida, etc.) cómo lo haría?

a. Podría manipular el circuito bajo tensión, sin peligro. b. Desconectaría el circuito de la alimentación, volvería a conectar los cables y aplicaría de

nuevo tensión. c. Desconectaría el circuito de alimentación, volvería a conectar los cables y preguntaría al

profesor de prácticas que revise el conexionado. d. Ninguna de las anteriores.

7) Al realizar la conexión/desconexión de cables, ¿cuál es el procedimiento correcto?

a. Al conectar: primero se conectan los cables que van a la alimentación y luego se realizan las conexiones entre los elementos del circuito.

b. Al conectar: primero se realizan las conexiones entre los elementos del circuito y luego se conectan los cables que van a la alimentación.

c. Al desconectar: primero se desconectan los cables entre los elementos del circuito y luego se desconectan los cables que van a la alimentación.

d. Se pueden realizar las conexiones/desconexiones de cableado en el orden que se desee.


3

2. Dispositivos de medida

2.1. El téster

Fuente de tensión


4

Sobre los dispositivos mostrados en la página anterior:

1) Indicar con una línea la posición del selector del téster para medir:

a. Una resistencia de 470 Ω (téster de la izquierda)

b. Una corriente alterna de 2 A sobre dicha resistencia (téster de la derecha)

2) Dibujar las conexiones correspondientes entre los 2 tésters y la resistencia de 470 Ω.

3) Téngase en cuenta que la resistencia se conecta a la fuente de tensión dibujada.

4) ¿Qué tipo de conectores se utilizarían para realizar las conexiones?

2.2. El vatímetro

1) Sobre los dispositivos mostrados, realizar las conexiones necesarias para leer la potencia activa

consumida por la resistencia de 100 Ω, la cual se encuentra conectada a la fuente de tensión.

2) ¿Qué tipo de conectores se utilizarían para realizar las conexiones?

Fuente de tensión


5

2.3. El osciloscopio

1) En el osciloscopio de la figura, indicar:

a. El elemento que permite variar la posición vertical de la onda visualizada por el canal 1

(indicarlo mediante la letra ‘a’).

b. El elemento que permite variar la escala horizontal (indicarlo mediante la letra ‘b’).

c. El elemento que permite congelar la imagen visualizada por pantalla (indicarlo mediante la

letra ‘c’).

2) El osciloscopio se configura tal que su escala vertical es de 1V/div y su escala horizontal es de

20ms/div, obteniéndose la onda mostrada en la figura. Se desea calcular:

3) ¿Cuál es el tipo de conector que se utiliza para visualizar señales con el osciloscopio?

a) Su amplitud: b) Su valor máximo: c) Su periodo: d) Su frecuencia:


1

Informe de la práctica 1

Nombre:

Grupo de prácticas: Fecha:

1) Observar la posición de todos elementos de seguridad de la mesa de trabajo e indicar si hubiera

alguna anomalía:

2) Realizar la lectura de las resistencias del pupitre mediante un téster:

R1 R2 R3 R4 R5 R6

3) Mediante el generador de funciones, aplicar en bornes de la resistencia de 470 Ω una tensión senoidal

de 100 Hz y 10 V de amplitud.

a. Visualizar en el osciloscopio la forma de onda y comprobar sus magnitudes (amplitud y

frecuencia). Dibujar la señal visualizada y obtener sus magnitudes, indicando la escala

utilizada:

Escala vertical: Escala horizontal: Valor máximo: Valor eficaz: Periodo: Frecuencia:


2

b. Comprobar mediante el téster que la tensión aplicada es correcta (10 V de amplitud)

Tensión medida con el téster:

¿Se corresponde con la visualizada en el osciloscopio?

4) En el pupitre, realizar una conexión serie de 2 resistencias de 470 Ω y de 1 kΩ, alimentadas a una

tensión continua de 10 V. Se desea medir (con los dispositivos de medida del pupitre):

a. La corriente que circula por el circuito (indicando si es positiva o negativa):

b. La caída de tensión en la resistencia de 470 Ω (indicando si es positiva o negativa):

c. Verificar los resultados experimentales con los cálculos teóricos:

5) Se dispone de un circuito con alimentación senoidal a 15 V (valor eficaz). El circuito consiste en una

resistencia de 470 Ω conectada en serie a una resistencia R.

Mediante las resistencias del pupitre, montar una combinación posible (resistencia R) que satisfaga

que en bornes de la resistencia de 470 Ω existan 6.3 V (valor eficaz).

Comprobar los resultados teóricos con los experimentales (montar el circuito propuesto en el pupitre).

Tensión medida en la resistencia de 470 Ω:

práctica 1 - laboratorio circuitos · 1. objetivo con esta primera práctica se pretende que el...

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