Manual de Prácticas LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Práctica # 9 CORRIENTE ALTERNA

Transcripción

1 OBJETIVOS: 1. Conocer las ondas senoidales de corriente alterna. 2. Comprender el concepto de frecuencia, ciclo y período. 3. Comparar los valores efectivos y máximos de corriente y voltaje de C.A. 4. Aprender el funcionamiento básico del osciloscopio. EXPOSICIÓN: En el estudio y aplicación de los circuitos eléctricos se encuentran voltajes y corrientes que varían con el tiempo en forma periódica. De estas ondas periódicas la que tiene mayor aplicación y es la más sencilla de trabajar matemáticamente es la onda senoidal. Además, generarla resulta bastante fácil y su uso predomina en la industria eléctrica. Fig. 9-1 La nomenclatura de las ondas periódicas se ilustra en la figura 9-1 y se define a continuación: CICLO: Un ciclo es un conjunto completo de valores de una onda periódica. FRECUENCIA: La frecuencia ( f ) de una onda periódica es el número de ciclos completos por segundo. Un ciclo por segundo es un hertz (abreviado Hz). PERÍODO: El período T de una onda periódica es el tiempo necesario para completar un ciclo. El período se expresa generalmente en segundos y es el recíproco de la frecuencia. T = 1 f V m es el valor máximo o amplitud de la onda, también se le conoce como V p. Ing. Sonia María Núñez Sández 1

2 Si se considera que la gráfica de la figura 9-2 corresponde a un voltaje senoidal, cuya amplitud es V m y su argumento es (en radianes), v(t) = V m sen Fig. 9-2 puede observarse que la función se repite cada 2 radianes, por lo que su período es de 2 radianes. Si expresamos en relación con el tiempo, t Cuando t = T (en segundos), entonces T = 2 (en radianes), por lo tanto, como el período es el recíproco de la frecuencia en hertz, la frecuencia angular, en radianes por segundo, se puede expresar como: = 2 f Valor eficaz El valor eficaz de una corriente periódica es igual al valor de una corriente directa que, fluyendo a través de un resistor, produciría el mismo efecto calorífico que la corriente periódica fluyendo a través del mismo resistor. I I 2 m ef = Ing. Sonia María Núñez Sández 2

3 Del mismo modo se define el valor del voltaje eficaz. V ef = V 2 m Los amperímetros y voltímetros de corriente alterna, los datos de placa de los aparatos de CA y las letras mayúsculas utilizadas en los textos eléctricos y otras publicaciones, siempre indican el voltaje y la corriente como valores equivalentes de CD (llamados rms o eficaces), a menos que se especifique lo contrario. En esta práctica utilizaremos un generador de funciones y un osciloscopio para observar las características de una onda senoidal. Además, usaremos un multímetro para medir el valor eficaz de la misma y compararlo con el valor pico obtenido con el osciloscopio. Ing. Sonia María Núñez Sández 3

4 MATERIAL Y EQUIPO: Generador de Funciones Osciloscopio Multímetro Digital Cables de conexión PROCEDIMIENTO: 1. a) Examine la carátula del osciloscopio. Fig a) Realice este breve control de funcionamiento para asegurarse de que el instrumento funcione correctamente: a) Encienda el instrumento. Espere hasta que la pantalla indique que ya se han realizado las autopruebas. b) Conecte la sonda del osciloscopio al canal 1. Para ello, alinee la ranura del conector de la sonda con la llave en CH1 BNC, pulse para conectar y gire hacia la derecha para bloquear la sonda en su sitio. c) Conecte la punta de la sonda y el cable de referencia a los conectores COMPENSAR SONDA. Ing. Sonia María Núñez Sández 4

5 Fig. 9-4 d) Pulse el botón AUTOCONFIGURAR. En pocos segundos el usuario debe poder ver una onda cuadrada en la pantalla. Fig. 9.5 e) Para medir esta onda, pulse el botón MEDIDAS. Debe aparecer sombreado en el menú lo siguiente: Tipo Frecuencia Periodo Vrms-ciclo Vpico-pico khz ms 3.58 V 5.2 V f) Retire la punta de la sonda y el cable de referencia de los conectores COMPENSAR SONDA. Ing. Sonia María Núñez Sández 5

6 3. a) Examine la carátula del generador de funciones, localice la salida MAIN. b) Conecte ahí la microprueba. c) Localice el botón VOLTS OUT y cerciórese de que se encuentre en el rango de 0-20 Vpp. d) Seleccione la función senoidal. e) Ajuste la frecuencia a 1 khz, colocando el dial en 1 y el rango en 1K. f) Coloque el selector del multímetro AC VOLTS. g) Ajústelo a la escala de 20 V. 4. a) Conecte la microprueba en paralelo con la sonda, el rojo de la microprueba con la punta de la sonda y el negro con el caimán del cable de referencia. b) Conecte las puntas del multímetro en paralelo con la sonda y la microprueba cuidando la polaridad del instrumento. c) Ajuste la salida del generador de funciones haciendo girar el botón de control de amplitud (AMPLITUDE) de acuerdo con la siguiente tabla y tome las lecturas que se indican. Vpp generador Vpp osciloscopio Vrms osciloscopio Vrms multímetro Vrms calculado 3 Vpp 4 Vpp 5 Vpp 6 Vpp 7 Vpp Tabla 9-1 d) Ajuste la frecuencia a 4 khz, colocando el dial del generador de funciones en 0.4 y el rango en 10K. e) Tome las lecturas que se indican, ajustando la salida del generador de funciones de acuerdo a la siguiente tabla. Vpp generador Vpp osciloscopio Vrms osciloscopio Vrms multímetro Vrms calculado 3 Vpp 4 Vpp 5 Vpp 6 Vpp 7 Vpp f) Realice los cálculos que se indican. Tabla 9-2 Ing. Sonia María Núñez Sández 6

7 PRUEBA DE CONOCIMIENTOS: Manual de Prácticas CIRCUITOS DE 1. Obtenga la corriente que circula por una resistencia de 12, si el voltaje que se aplica en sus terminales es v = 240 sen 500 t. 2. Dibuje una gráfica del voltaje y una de la corriente para el problema anterior. 3. Compare las gráficas anteriores y escriba sus comentarios. 4. Obtenga la corriente que circula por un capacitor de 50 F, si el voltaje que se aplica en sus terminales es v = 240 sen 500 t. 5. Dibuje una gráfica del voltaje y una de la corriente para el problema anterior. Ing. Sonia María Núñez Sández 7

8 CIRCUITOS DE 6. Compare las gráficas anteriores y escriba sus comentarios. 7. Obtenga la corriente que circula por un inductor de 60 mh, si el voltaje que se aplica en sus terminales es v = 240 sen 500 t. 8. Dibuje una gráfica del voltaje y una de la corriente para el problema anterior. 9. Compare las gráficas anteriores y escriba sus comentarios. CONCLUSIONES: Ing. Sonia María Núñez Sández 8