Laboratorio de Electricidad PRACTICA - 10 CARACTERÍSTICAS DE UNA INDUCTANCIA EN UN CIRCUITO RL SERIE

Transcripción

1 aboratorio de Electricidad PACTCA - 10 CAACTEÍSTCAS DE NA NDCTANCA EN N CCTO SEE - Finalidades 1.- Estudiar el efecto en un circuito de alterna, de una inductancia y una resistencia conectadas en serie. 2.- Determinar la reactancia inductiva ( ) y la autoinducción () de una inductancia en las condiciones de funcionamiento. 3.- Comprobar el desfase existente entre la tensión y la corriente en un circuito. - Material necesario 1 Panel universal de conexión P-110 Nº 1 Fuente de alimentación: Tensión alterna aislada, 6'3 V (eficaces) 50 Hz. 1 Multímetro electrónico digital Nº 1 Multímetro electrónico analógico Nº 1 Osciloscopio Nº 1 esistencia carbón 4'7 K?, 1/2 W 1 esistencia carbón 250?, 1 W 1 nductancia (self) T-7 1 nterruptor a bola 2 Puentes P Cable, 600 mm, color rojo 1 Cable, 600 mm, color negro - Generalidades En los circuitos de continua, las resistencias limitan la corriente. De igual manera, las resistencias se oponen al paso de la misma en los circuitos de alterna. Existen, además, otros componentes, denominados reactivos, que se oponen al paso de la corriente en los circuitos de alterna: las inductancias (bobinas de autoinducción) y los condensadores. os efectos reactivos de estos componentes no pueden ser determinados directamente por medio del óhmetro. a propiedad que tiene una bobina de oponerse a cualquier variación de la corriente que la atraviesa, es la denominada autoinducción (). a unidad de autoinducción es el henry. Para determinar la corriente alterna que circula por una bobina, habrá pues, que hallar la autoinducción, la misma, además, de su resistencia en corriente continua. Práctica nº 10 Pág. 59

2 aboratorio de Electricidad a oposición que presenta una inductancia a la corriente alterna se denomina reactancia inductiva, su valor se expresa en ohmios y viene dada por la fórmula:?????? f? 2 (1) donde 2? es constante (6'28 aprox.); f es la frecuencia de la tensión (y la corriente) expresada en Hz y es la autoinducción en henry. De la fórmula (1) deducimos fácilmente que para la corriente continua (donde f=0), la de una inductancia es cero. De esta forma, la única oposición que una bobina ofrece al paso de la corriente continua es su resistencia, la cual puede medirse directamente con el óhmetro. De (1) se deduce asimismo, que la de una inductancia es directamente proporcional a la frecuencia de la corriente alterna que la atraviesa, es decir, la reactancia aumenta o disminuye en función de la frecuencia. a ley de Ohm se hace extensible a los circuitos de alterna. Sea el circuito de la figura, suponiendo que la bobina tenga una resistencia nula, la corriente en el circuito estará limitada únicamente por la de la misma. 6,3 V ef. 50 Hz 10 H En este caso,? y siendo =10 H, f=50 Hz y V=6'3 V 6' 3 6' 3??? 0' 002 A? 2mA 2?? 50? Si la bobina está en serie con una resistencia de, por ejemplo, 5 K?, el valor de la corriente será inferior a 2 ma. En el circuito de la siguiente figura se aprecia la disposición de la inductancia y la resistencia en serie. 6,3 V ef. 50 Hz 10 H 5 K? Práctica nº 10 Pág. 60

3 aboratorio de Electricidad En este circuito la corriente viene dada por:? (2) donde la impedancia, es la oposición total que presentan a la corriente la y la del circuito. El valor de viene dado por la fórmula: 2 2?? (3) a expresión (3), lleva implícita que la dependencia entre y no es simplemente aritmética. Es decir, y son las componentes vectoriales de (vector resultante).? = 2? f? 0 0 as tensiones existentes en bornes de ( ) y ( ), pueden determinarse utilizando las fórmulas:?? (4)?? (5) dénticamente, y no pueden sumarse aritméticamente para obtener la tensión aplicada. a dependencia entre estos valores viene dada por:?? 2 2 (6) Si la corriente y la tensión son conocidas, es posible determinar la impedancia total del circuito, por sustitución en la expresión (2). Si se conoce, además, es decir, la tensión en bornes de, es posible determinar sustituyendo e en la fórmula:? (7) Suponiendo que el valor de la resistencia pura de la bobina sea muy pequeño comparado con el de, ésta será prácticamente igual a, y la fórmula (7) se transforma en:? (8) na vez determinada es fácil hallar, sustituyendo los valores conocidos de y f:? 2?? f (9) Práctica nº 10 Pág. 61

4 aboratorio de Electricidad En esta práctica determinaremos la corriente en un circuito. Dicha corriente puede medirse utilizando un miliamperímetro de alterna. Puede también hallarse fácilmente, midiendo la tensión existente en bornes de y luego sustituyendo los valores conocidos de y en la fórmula:? (10) Determinado el valor de, podemos hallar, midiendo la tensión en bornes de la bobina de autoinducción y aplicando la fórmula (8), en el supuesto de que?. En esta práctica efectuaremos medidas de tensión utilizando un voltímetro electrónico y un osciloscopio. De ellos, este último es el que menos efecto de carga produce en el circuito. as lecturas de los valores cresta a cresta tomados con el osciloscopio habrá que convertirlas en valores eficaces, aplicando la relación: V ef CC CC?? 2 2 2' 82 V - Procedimiento 1.- Medir y anotar el valor de la resistencia de la bobina de autoinducción cuya inductancia es desconocida. 2.- Conectar el circuito de la figura (lámina 10.1). Ajustar la tensión de alimentación a 6'3 V ef. A S T7 6,3 V ef. 50 Hz 250? C 4'7 K? B 3.- Construir una tabla con tres columnas: Tensión medida con voltímetro (valor eficaz), tensión medida con osciloscopio (cresta a cresta) y valor cresta a cresta convertido en eficaz. 4.- Medir con el multímetro y anotar en la tabla el valor eficaz de las tensiones en bornes de ( ), ( ) y la tensión aplicada al circuito (). 5.- Medir con el osciloscopio las tensiones cresta a cresta,,y. Anotar sus valores en la tabla. Dibujar la tensión y medir la frecuencia. 6.- Convertir los valores cresta a cresta en valores eficaces y anotarlos en la columna correspondiente. Práctica nº 10 Pág. 62

5 aboratorio de Electricidad 7.- Aplicando la fórmula (10) calcular la corriente en el circuito. Con la fórmula (8) calcular la reactancia inductiva y despejando en la fórmula (1) obtener el valor de la autoinducción de la bobina. 8.- En el punto anterior se ha calculado el valor de considerando que la inductancia es pura despreciando su resistencia. En el punto 1 se ha comprobado que una inductancia real tiene un valor de resistencia que hay que tener en cuenta. En este caso después de obtener el valor de la corriente con la fórmula (10), calcular el valor de la impedancia de la bobina con la fórmula (7) y despejar de la fórmula:?b g????? Conectar una sonda del osciloscopio para medir la tensión de alimentación (entre A y C), y la otra sonda para medir la tensión en la resistencia (entre B y C). Dibujar un periodo completo de cada forma de onda Con las formas de onda anteriores calcular el desfase existente entre ambas Desconectar la bobina del circuito y reemplazarla por una resistencia cuyo valor sea el mismo que el de la bobina (valor medido en la operación nº 1) epetir las operaciones nº 9, 10 y 11. Práctica nº 10 Pág. 63

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