Circuitos eléctricos y electrónicos

Electricidad. Electrónica. Energía. Corriente contínua. Resistencia. Circuitos. Ley de Ohm. Electrones. Leyes de Kirchoff. Voltajes. Intensidad. Tensión. Teorema de la Máxima Transferencia de Potencia. Teorema de Thevenin y Norton. Osciloscopio

  • Enviado por: Jedy AF
  • Idioma: castellano
  • País: Perú Perú
  • 52 páginas

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INFORME DE LABORATORIO N° 01

  • TÍTULO

  • “RECONOCIMIENTO DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES DE CORRIENTE CONTINUA.”

  • OBJETIVO

          • Verificar la correcta operación o utilización de los diferentes equipos, instrumentos, materiales y accesorios de laboratorio de corriente continua.

  • FUNDAMENTO TEÓRICO

  • Laboratorio. Es el recinto donde se ejecutan o realizan los experimentos. Consta de muebles como mesas, sillas, estantes, equipos y todo tipo de instrumentos y materiales necesarios para realizar pruebas.

    Equipo. Es un dispositivo que realiza pruebas obteniendo parámetros combinados. Posee una fuente de alimentación y un manual de utilización.

    Instrumentos. Obtiene la medida de los parámetros que se van a utilizar en el experimento.

    • Resistencia (  ) se mide con el Ohmnímetro (Ohmnios).

    • Tensión ( V ) se mide con el Voltímetro(Voltios).

    • Intensidad de corriente ( A ) se mide con el Amperímetro(Amperios).

    • Potencia (Watts) se mide con el Vatímetro.

    Materiales.

    • Fuente de tensión en corriente continua.

    • Resistencias fijas y variables

    Accesorios.

    • Conectores

  • PROCEDIMIENTO

  • Copiar todas las características de los instrumentos y materiales y verificar su utilización.

    INSTRUMENTOS:

  • MULTÍMETRO (Marca SANWA modelo CD800); comprende:

  • Voltímetro C.C. Rango: 0 - 600V

    Voltímetro C.A. Rango: 0 - 600V

    Miliamperímetro C.C. Rango: 0 - 320mA

    Miliamperímetro C.A. Rango: 0 - 320mA

    Ohmnímetro Rango: 0 - 50M

    Fuente de Alimentación: 4 Baterías 1.5V AA

  • MULTÍMETRO (Marca FLUKE modelo 11)

  • Voltímetro C.C. Rango: 0 - 600V

    Voltímetro C.A. Rango: 0 - 600V

    Ohmnímetro Rango: 0 - 50M

    Capacímetro Rango: 0 - 99F

    Fuente de Alimentación: Batería 9V

  • MULTÍMETRO (Marca PRASEK modelo PR-6060)

  • Voltímetro C.C. Rango: 200mV - 1000V

    Voltímetro C.A. Rango: 0 - 700V

    Amperímetro C.C. Rango: 0 - 20A

    Amperímetro C.A. Rango: 0 - 20A

    Miliamperímetro C.C. Rango: 0 - 200mA

    Miliamperímetro C.A. Rango: 0 - 200mA

    Ohmnimetro Rango: 0 - 200M

    Capacímetro Rango: 0 - 20F ; 0 - 200F ; 0 - 20pF

    Fuente de Alimentación: Batería 9V

  • VATÍMETRO (Marca YOKOGAWA modelo 2041)

  • Tensión : 120V Corriente: 5 Factor: 5

    Tensión : 120V Corriente: 25 Factor: 25

    Tensión : 240V Corriente: 5 Factor: 10

    Tensión : 240V Corriente: 25 Factor: 55

    EQUIPO:

  • FUENTE GENERADORA DE TENSIÓN C.C. VARIABLE (Marca ELENCO-PRECISIÓN modelo XP 750)

  • Alimentación : 240V A.C.

    Rango : 0 - 20V 3A

    : 0 - 40V 1.5A

  • RESISTENCIA VARIABLE (Marca YOKOGAWA modelo 2791)

  • Rango : 0 - 10 Corriente máx: 4A

  • DECADA RESISTENCIA (Marca YOKOGAWA modelo 2786)

  • Rangos : 0 - 0.1 ×10

    : 1 - 1 ×10

    : 1 - 10 ×10

    : 1 - 100 ×10

    : 1 - 1K ×10

    : 1 - 10K ×10

    Potencia máx. : 0.3 Watts

  • RESISTENCIAS FIJAS

  • Potencia máx : 5 Watts

  • CUESTIONARIO

  • ¿Qué es circuito eléctrico?

  • Es un conjunto de elementos conectados entre sí, que permiten el transporte, la disipación, transformación y7o almacenamiento de energía eléctrica.

  • ¿Cuáles son los elementos pasivos y activos de un circuito?

    • Activos: Son aquellos que de alguna manera pueden hacer entrega de energía a la red, dependiendo ésta de la disposición de la misma (Fuente de alimentación).

    • Pasivos: Son los que pueden disipar y almacenar energía o en algunos casos devolverla; pero nunca en mayor cantidad de la almacenada (resistencia, capacitor, transformador)

  • ¿Cuáles son los parámetros y unidades eléctricas en un circuito C.C.?

  • Son aquellas medidas que se encuentran inmersas en el cálculo de un circuito eléctrico que funciona con Corriente Continua; son:

    • Resistencia: Oposición al paso de la corriente. Se mide en Ohmnios (, K, etc.)

    • Capacitancia: Capacidad de almacenamiento de energía por virtud del voltaje a través de el capacitor. Se mide en Faradios (F, F, F, etc.)

    • Inductancia: Nos indica la capacidad de producir flujo por unidad de corriente circulante. Se mide en Henry (H).

    • Voltaje: Fuerza entregada por la fuente de fuerza electromotriz o fuente de alimentación. Se mide en Voltios (V)

    • Energía Potencial: La rapidez con que se extrae energía de una fuente de f.e.m. o de una resistencia. Se mide en Vatios (Watts).

  • Realice la simbología y formas de conexión de los elementos e instrumentos en un circuito C.C.?

  • Para la representación gráfica de circuitos C.C. se utilizan en general la siguiente simbología:

    Elemento

    Simbología

    Resistencia

    Fuente de Tensión

    Fuente de Corriente

    Amperímetro

    Voltímetro

    Los tipos de conexión se dividen en Serie, Paralelo y la combinación de ambas, como ejemplo representamos la conexión de resistencias en serie y paralelo:

    Conexión de Resistencias en Serie Rxy = R eq

    La corriente es constante y Req = R1 + R2 + R3 + R4

    Conexión de Resistencias en Paralelo.

    La caída en tensión V en todas las resistencias es la misma Rxy = Req.

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'

    De forma análoga se conectan las fuentes de tensión y corriente, siguiendo cada uno condiciones distintas; como son:

    Conexión de Fuentes de Tensión:

    • En Serie : V1 + V2 + V3 + V4 + … + Vn = V

    • En Paralelo : V1 = V2 = V3 = V4 = … = Vn = V

    Conexión de Fuentes de Corriente:

    • En Serie : I1 = I2 = I3 = I4 = … = In = I

    • En Paralelo : I1 + I2 + I3 + I4 + … + In = I

  • Definir que es el error en las mediciones y que tipos de error existen.

  • Toda medición efectuada en el laboratorio, está sujeta a incertidumbre, es decir pueden existir fallas de medición por causas ajenas al proceso mismo de la medición, como también fallas en la lectura de los instrumentos utilizados en dicho proceso. De una manera u otra, todos los instrumentos están sujetos a influencias externas (Temperatura, contaminación, desgaste, envejecimiento, etc.) Las incertidumbres en las mediciones no pueden evitarse, lo que generalmente se busca es tratar de hacerlas lo más pequeñas posible.

    La existencia de los errores en las mediciones nos conducen inevitablemente a medir el tamaño de los mismos, para ellos se establecen las siguientes definiciones:

    • Precisión: Mide el grado de certeza con la cual se reproduce la medición de una cantidad.

    • Exactitud: Es el grado de concordancia entre el valor medido de una cantidad y su valor estándar.

    • Error Absoluto (a):Es la diferencia existente entre el valor real (Vr) de la cantidad media y el valor medido (Vm).

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'

    • Error Relativo (r): Es la razón entre el error absoluto y el valor real.

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'

  • Hacer una relación de los instrumentos, equipos y accesorios que se pueden implementar en el laboratorio de circuitos C.C.

    • Láminas ilustrativas para el mejor entendimiento de las materias.

    • Computadoras y software de simulación para el reforzamiento y diseño preventivo de los experimentos.

    • Mesas y sillas cómodas y seguras para el normal desarrollo de las experiencias.

    INFORME DE LABORATORIO N° 02

  • TÍTULO

  • “RESISTENCIA EQUIVALENTE.”

  • OBJETIVO

    • Comprobar la resistencia equivalente en sus diferentes configuraciones.

  • FUNDAMENTO TEÓRICO

  • Resistencia. Es aquella magnitud física de tipo escalar que nos informa del grado de dificultad que ofrece un cuerpo al paso de las cargas eléctricas por su interior.

    La resistencia de los cuerpos se establece de manera experimental por la Ley de Poulliet: “La resistencia de un conductor es directamente proporcional con su longitud e inversamente proporcional con el área de su sección recta”.

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'
    ! 'Circuitos eléctricos y electrónicos'

    Resistencia Equivalente de un Circuito, Es aquella resistencia que es capaz de sustituir a un conjunto de resistencias y generar la misma corriente y experimentando el mismo voltaje de todo el circuito.

    Configuración de Resistencias. Existen dos tipos principales de configuración que pueden combinarse:

    Conexión de Resistencias en Serie Rxy = R eq

    Se cumple que:

    Req = Ra + Rb + Rc + Rd

    Vxy = Va + Vb + Vc + Vd

    I = Ia = Ib = Ic = Id

    • Req siempre será mayor o igual a R: Req " Ri

    • Son aplicables la Ley de Ohm y Leyes de Kirchoff: Vxy = I.Req

    • Base fundamental del divisor de tensión.

    Conexión de Resistencias en Paralelo.

    La caída en tensión V en todas las resistencias es la misma Rxy = Req.

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'

    Vxy = Va = Vb = Vc = Vd

    Ixy = Ia + Ib + Ic + Id

    • Req siempre será menor que R: Req < Ri

    • Son aplicables la Ley de Ohm y Leyes de Kirchoff:

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'

    • Base fundamental del divisor de corriente.

  • RELACIÓN DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES

  • INSTRUMENTOS

    • Multímetro, marca FLUKE modelo 11

    MATERIALES

    • Resistencias variables, marca YOKOGAWA modelo 2791.

    • Resistencias variables, elaborados por alumnos.

    • Década resistencia, marca YOKOGAWA modelo 2786.

    • Conectores.

  • PROCEDIMIENTO

  • Dados los siguientes circuitos, se procede a hallar teóricamente las resistencias equivalentes para cada uno de ellos.

  • Los resultados serán recopilados en la siguiente tabla:

  • Configuración

    Req

    Real

    Req

    Medido

    Error

    Absoluto

    Error

    Relativo

    (a)

    (b)

    (c)

    (d)

  • Medir por separado los valores de las distintas resistencias a utilizarse; este paso se repite previo al armado de cada una de las configuraciones.

  • Armar los circuitos físicamente y verificar la resistencia equivalente con ayuda del multímetro; los resultados se consignarán en la tabla.

  • Comparar los resultados y deducir los errores correspondientes.

  • DATOS Y RESULTADOS

  • Los resultados recogidos fueron los siguientes:

    Configuración

    Req

    Real

    Req

    Medido

    Error

    Absoluto

    Error

    Relativo

    (a)

    33.04

    34.2

    1.16

    3.51%

    (b)

    53

    54.4

    1.4

    2.64%

    (c)

    2.99

    3.3

    0.31

    10.37%

    (d)

    1012

    1012

    0

    0%

  • CUESTIONARIO

  • ¿Porque se toman los valores de las resistencias antes de cada experiencia?

  • Ya que las resistencias están expuestas al desgaste, tiempo y errores de fabricación; estas deben ser medidas antes de conectarlas entre sí, para deducir el margen de error.

  • ¿En que medida influyen las conexiones en el experimento?

  • Aunque en mínimas cantidades debido a su baja resistividad, los conectores influyeron en el experimento. En la vida real, como es el caso de las líneas de transmisión que recorren largas distancias, las pérdidas generadas por los conductores son tomadas muy en cuenta.

    La resistividad en un conductor depende entonces de la longitud de este, utilizamos para ello la ecuación de Poulliet:

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'

  • ¿Como influyen las resistencias altas respecto a las pequeñas en las configuraciones serie y paralelo?

  • En la configuración de resistencias en paralelo: las altas resistencias son insignificantes respecto a las menores.

    En la configuración de resistencias en serie: debido a que la resistencia equivalente es simplemente la suma de las demás, las altas resistencias son significativas frente a las pequeñas.

  • ¿Si desea diseñar un regulador de carga como debe ser la configuración?

  • Se deben usar los principios que rigen el regulador de tensión; utilizando la configuración en serie, ya que los valores del voltaje varían a lo largo de las resistencias en serie.

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'

  • ¿Si desea diseñar un regulador de corriente; como debe ser la configuración?

  • Se debe aplicar los principios que rigen el divisor de corriente, utilizando la configuración en paralelo.

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'
    'Circuitos eléctricos y electrónicos'

    Esta fuente se compone principalmente de un regulador (el LM-317) y un transistor PNP para mejorar la capacidad de entrega de corriente de la fuente.

    La operación del circuito se puede entender observando los valores de R2 y R3. La mayoría de la corriente que fluye por el regulador (LM317) pasa a través del diodo D1 y de R3. El diodo tiene una caída de 0.7 V. igual que el voltaje emisor base del transistor (VEB) (Q1). Debido a ésto, el voltaje en R2 es igual al voltaje en R3. Ya que R2 = 0.33 x R3, tres veces mas corriente circulará por el transistor que por el regulador.
    Entonces la capacidad de todo el circuito es 4 veces mas grande que si solo estuviera el regulador solo.

    También la capacidad de limitación de corriente se aplica a todo el circuito.

    La resistencia R1 se pone antes del conjunto regulador-transistor de paso para no afectar el voltaje de salida (R1 se utiliza para medir la corriente)

    I = V / R   como R = 1!, entonces I = V. Entonces solo se necesita medir el voltaje en los extremos de esta resistencia, pero la lectura del voltímetro la interpretamos como una corriente.

    El regulador ofrece la opción de escoger entre un nivel alto y uno bajo de voltaje con ayuda de un interruptor (ver diagrama). Este se utiliza para evitar que en niveles bajos de voltaje el regulador deba de recibir un voltaje muy alto que viene del puente de rectificación (los 4 diodos) y así tener que disipar mucho calor.

     

  • Mencione materiales que se utilizan en la construcción de resistencias de laboratorio

  • Las resistencias fijas pueden clasificarse en dos grupos, de acuerdo con el material con el que están constituidas: "resistencias de hilo", solamente para disipaciones superiores a 2W, y "resistencias químicas" para, en general, potencias inferiores a 2W.

    Resistencias de hilo o bobinadas

    Generalmente están constituidas por un soporte de material aislante y resistente a la temperatura (cerámica, esteatita, mica, etc.) alrededor del cual hay la resistencia propiamente dicha, constituida por un hilo cuya sección y resistividad depende de la potencia y de la resistencia deseadas.

    En los extremos del soporte hay fijados dos anillos metálicos sujetos con un tornillo o remache cuya misión, además de fijar en él el hilo de resistencia, consiste en permitir la conexión de la resistencia mediante soldadura. Por lo general, una vez construidas, se recubren de un barniz especial que se somete a un proceso de vitrificación a alta temperatura con el objeto de proteger el hilo y evitar que las diveras espiras hagan contacto entre sí. Sobre este barniz suelen marcarse con serigrafía los valores en ohmios y en vatios, tal como se observa en esta figura. En ella vemos una resistencia de 250 W, que puede disipar una potencia máxima de 10 vatios.

    A. hilo de conexión

    B. soporte cerámico

    C. arrollamiento

    D. recubrimiento de esmalte.

    Resistencias químicas

    Las resistencias de hilo de valor óhmico elevado necesitarían una cantidad de hilo tan grande que en la práctica resultarían muy voluminosas. Las resistencias de este tipo se realizan de forma más sencilla y económica empleando, en lugar de hilo, carbón pulverizado mezclado con sustancias aglomerantes.

    La relación entre la cantidad de carbón y la sustancia aglomerante determina la resistividad por centímetro, por lo que es posible fabricar resistencias de diversos valores. Existen tipos de carbón aglomerado, de película de carbón y de película metálica. Normalmente están constituidas por un soporte cilíndrico aislante (de porcelana u otro material análogo) sobre el cual se deposita una capa de material resistivo.

    En las resistencias, además del valor óhmico que se expresa mediante un código de colores, hay una contraseña que determina la precisión de su valor (aproximación), o sea la tolerancia anunciada por el fabricante. Esta contraseña está constituida por un anillo pintado situado en uno de los extremos del cuerpo.

  • ¿Se debe considerar la ecuación de la temperatura en el experimento?

  • No necesariamente se debe utilizar la ecuación de Poulliet, ya que el multímetro nos muestra el valor de la resistencia estando ya bajo los efectos de la temperatura.

  • Realizar una tabla de resistividades y resistencias para los principales conductores.

  • MATERIAL

    ×10-8.m

    Aluminio

    Carbono

    Cobre

    Cromo

    Cobalto

    Constantan

    Hierro

    Latón

    Manganina

    Mercurio

    Oro

    Plata

    Plomo

    Tungsteno

    2.8

    3.6

    1.7

    2.7

    9.7

    49

    9

    7

    4

    96

    2.4

    1.6

    22

    6

    INFORME DE LABORATORIO N° 03

  • TÍTULO

  • “CONVERSION DE RESISTENCIAS: - y -

  • OBJETIVO

    • Verificar las conversiones: Delta-Estrella y Estrella-Delta

  • FUNDAMENTO TEÓRICO

  • Conexión -. Esta conexión es la de 3 elementos que no están ni en serie ni en paralelo, por lo que para aplicar el equivalente hay que transformarlos de una a otro según convenga.

    "

    Donde:

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    'Circuitos eléctricos y electrónicos'
    'Circuitos eléctricos y electrónicos'

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'
    'Circuitos eléctricos y electrónicos'

    Podemos visualizar la equivalencia si medimos la resistencia entre 2 bornes con el tercero a circuito abierto.

    En la conexión : En la Estrella Y:

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'
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    Agrupando por distributividad en la conexión :

    'Circuitos eléctricos y electrónicos'

    De igual manera se realiza para las resistencias equivalentes Rb-c y Rc-a.

  • RELACIÓN DE EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES

  • INSTRUMENTOS

    • Multímetro, marca FLUKE modelo 11

    MATERIALES

    • Resistencias variables, marca YOKOGAWA modelo 2791.

    • Década resistencia, marca YOKOGAWA modelo 2786.

    • Conectores.

  • PROCEDIMIENTO

  • Dados los circuitos (a) y (b), se procede a convertir teóricamente a sus equivalentes en Estrella y Delta respectivamente. Hallar también las resistencias equivalentes Ra-b, Rb-c y Rc-a.

  • Los resultados serán recopilados en la siguiente tabla:


  • R

    Teórico

    Experimental