LABORATORIO No 8 CUADRIPOLOS RED DE DOS PUERTOS

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1 8.1. OBJETIVO GENERAL. LABORATORIO No 8 CUADRIPOLOS RED DE DOS PUERTOS Finalizada la presente práctica estaremos en condiciones de determinar y cuantificar los parámetros Z, Y, h, g, Transmisión Directos e Indirectos de los circuitos de Cuadripolos o Redes de dos puertos e insertarlos en un circuito OBJETIVOS ESPECÍFICOS. Para alcanzar el objetivo general de la práctica debemos manejar adecuadamente los siguientes parámetros eléctricos involucrados en la práctica: Campo Magnético Campo Eléctrico Transformación Parámetros en circuito abierto Parámetros en cortocircuito Parámetros Híbridos Parámetros de Transmisión Inserción de un cuadripolo en un circuito Transformación de Parámetros Acoplamiento de Cuadripolos 8.2. PUNTUALIZACIONES TEÓRICAS CUADRIPOLOS. El interés del estudio de la teoría de cuadripolos, redes bipuerta, estriba en el hecho de que cualquier red eléctrica bilateral lineal, activa o pasiva, se puede representar por una red de cuatro terminales y estando esta teoría totalmente desarrollada, pueden aplicarse sus resultados al estudio de los componentes de circuitos electrónicos, especialmente a los transistores. Todos los dispositivos electrónicos, tales como BJT, FET y Diodos semiconductores son no lineales, sin embargo, bajo condiciones de señales de pequeña amplitud, estos dispositivos no lineales pueden ser aproximados adecuadamente a dispositivos lineales. En la Fig. 1, se muestra el cuadripolo básico, compuesto por Dos Puertos, Entrada y Salida, de bornes hacia afuera, se puede trabajar sin conocer la estructura interior, mediante dos ecuaciones (una por puerta), importante el convenio de signos; variables circuitales de los puertos positivos tal y como se definen en la figura 1, en el que se indican los sentidos de referencia de las tensiones y corrientes. Figura 1

2 En este parte, se describen algunos de los aspectos más relevantes del formalismo matemático adecuado para el tratamiento de cuadripolos que satisfagan las condiciones que se indican a continuación: El Cuadripolo no contiene fuentes independientes de energía (Cuadripolo pasivo), pero puede contener fuentes dependientes (como en los circuitos equivalentes de dispositivos electrónicos). En ausencia de excitación externa no hay energía almacenada en el Cuadripolo. La corriente que sale por una puerta es igual a la que entra en la misma PARÁMETROS DE CUADRIPOLOS. Un cuadripolo queda definido por un conjunto de cuatro parámetros, denominados parámetros característicos, que relacionan las corrientes y tensiones de entrada y salida, las más utilizadas son las mostradas en la tabla de la figura 2. DENOMINACIÓN ECUACIONES NOTACIÓN MATRICIAL IMPEDANCIA ADMITANCIA HÍBRIDOS h HÍBRIDOS g TRANSMISIÓN DIRECTOS TRANSMISIÓN

3 INVERSOS CONEXIÓN DE CUADRIPOLOS. Figura 2 Cuando dos cuadripolos se conectan entre sí, los parámetros del circuito combinado se obtienen al sumar directamente los parámetros de dos puertos de los circuitos originales (Z ij, Y ij, h ij, g ij y Transmisión), siempre que la variable independiente sea común a los dos puertos y que la interconexión no cambie los conjuntos de parámetros. En otras palabras, la adición directa de los parámetros correspondientes se permite, si la corriente que entra a un terminal por un puerto tiene el mismo valor que la corriente que sale del terminal del mismo puerto. Vamos a realizar este proceso, en las cinco posibilidades que tenemos, es decir, parámetros Z ij, Transmisión, ver tabla figura 15: Y ij, h ij, g ij y TIPO DE CONEXIÓN REPRESENTACIÓN CIRCUITAL CÁLCULO DE PARÁMETROS SERIE PARALELO SERIE PARALELO PARALELO SERIE CASCADA

4 8.3. MATERIAL Y EQUIPO A UTILIZAR. CARGA CARGA RESISTIVA CARGA INDUCTIVA CARGA INDUCTIVA CARACTERÍSTICAS Lámparas Incandescentes: Potencia: 200 W Tensión: 220 V 6 Unidades ( 2/fase) Bobina: 2.5 A 220 V 2.5 Ω 500 ESPIRAS Bobina: 1 A 220 V 5.6 Ω 640 ESPIRAS CARGA CARGA CAPACITIVA CARGA INDUCTIVA CARGA CAPACITIVA CARACTERÍSTICAS Capacitor Monofásico: Capacidad: 40 μf Tensión: 380 V Potencia: VA Frecuencia: Hz Bobina: 1 A 220 V 3.2 Ω 370 ESPIRAS Capacitor Monofásico: Capacidad: 24 μf Tensión: 380 V Frecuencia: Hz Potencia: VA EQUIPOS DE MEDICIÓN, MATERIAL Y ACCESORIOS Fuente de Alimentación 380/220 V, 4 Hilos (Tres fases + Neutro) Resistencia Variable de 100 Ω, 1 A Multímetro Electrónico, parámetros requeridas, Voltaje, escala 600 V; Corriente, Shunt Amperimétrico 20 A ; Óhmetro, escala 200 Ω Pinza Amperimétrica, Escala 20 A Calculadora Científica Chicotillos con terminales tipo Tenaza, Banana, Mixto con y sin derivación Alicates: de Fuerza, de Punta, de Corte Destornilladores: Plano y Estrella Pelacable 8.4. CIRCUITO DE ANÁLISIS. Circuito T :

5 Circuito π : Inserción de Cuadripolo en un Circuito: 8.5. MONTAJE DEL CIRCUITO. Sistema de Alimentación: Asegúrese del sistema de alimentación principal, % % 380+ V, 4 Hilos. Alimentar de la fuente de tensión 380/220 V, 4 Hilos, 3 fases más un neutro. Tomar como alimentación la tensión de fase, es decir: una fase y el neutro, con lo que obtendrá 220 V como tensión nominal. Cargas R-L-C: Resistiva: Proceda a conectar las cargas, para ello, verifique si cada lámpara tiene dos terminales accesibles En caso de verificar una sobretensión en alguna de las conexiones, minimice este efecto conectando lámparas en conexión serie, en la práctica 3, cuyo número será función de la sobretensión en la fase.

6 Una vez en operación observar el efecto de amortiguación que provoca la lámpara ante un aumento de la tensión por efecto de la resonancia. Inductiva: Identifique las bobinas a ser conectadas, tome los datos de placa y en algún caso verifique la resistencia de la misma, con la ayuda de un multímetro. Cuando use bobinas que no se encuentran en arreglo de transformador, tenga cuidado que el campo magnético de una de ellas no incida en las otras bobinas. Cuando conecte con capacitores tenga cuidado de la resonancia producida por este arreglo, para minimizar este efecto reduzca la inductancia de la bobina. Tenga cuidado de conectar las bobinas de forma que puedan aceptar la tensión de 220 V y su sobre tensión 220 V. Use bobinas de forma que la corriente permisible sea mayor a 1 A. Capacitiva: Identifique el capacitor monofásico con el que llevará adelante su experimento. Copie fielmente los datos de placa del receptor. El capacitor sólo tiene dos terminales no polarizados. En las diferentes conexiones del capacitor, actúe tomando siempre el terminal activo para conectar, ello con el respectivo cuidado, así preservará el terminal activo del capacitor. Para la realización de la medición de corriente en línea tenga cuidado con las corriente IRUSH, en cada conexión y desconexión. Para el descargado del capacitor sométalo a una resistencia ó una bobina y logrará descargar el capacitor sin causar daño al receptor. Conecte tal cual muestra el circuitos de análisis, sólo tome en cuenta lo siguiente: La resistencia Rg, debe soportar mas de 1 A, y la tensión en terminales no debe sobrepasar 60 V. La resistencia de la carga, debe estar compuesta por tres lámparas en serie para soportar la sobretensión por efecto resonante LECTURA DE DATOS. Circuito T : TENSIÓN DE ALIMENTACIÓN (Vg) 223 (V) TENSIÓN PUERTO DE ENTRADA (V1) 188 (V) TENSIÓN EN LA CARGA (V2) 344 (V) CORRIENTE DE ALIMENTACIÓN (I1) 2,67 (A) CORRIENTE EN LA CARGA (I2) 0,53 (A) CARGA TENSIÓN (V) CORRIENTE (A) RESISTENCIA Rg 35 2,6 BOBINA L ,67 BOBINA L ,53 CAPACITOR C 454 3,09 CARGA RL 344 0,53 Circuito π :

7 TENSIÓN DE ALIMENTACIÓN (Vg) 221 (V) TENSIÓN PUERTO DE ENTRADA (V1) 186 (V) TENSIÓN EN LA CARGA (V2) 393 (V) CORRIENTE DE ALIMENTACIÓN (I1) 3,86 (A) CORRIENTE EN LA CARGA (I2) 0,55 (A) CARGA TENSIÓN (V) CORRIENTE (A) BOBINA L 287 2,44 RESISTENCIA Rg 57 3,87 CAPACITOR C ,66 CAPACITOR C ,70 CARGA RL 393 0, CUESTIONARIO. 1. Determine circuito y parámetros característicos de Impedancia, Admitancia, Híbridos h, Híbridos g, Transmisión Directos e Indirectos, en base a los circuitos T y π. 2. Represente los parámetros Z, Y, h y g; por sus equivalentes T y π. 3. Encuentre el cuadripolo equivalente, si ambos cuadripolos T y π se conectan en Serie, Paralelo, serie- Paralelo, Paralelo-Serie y Cascada. 4. En fución a los parámetros h y Transmisión directos, mas la fuente, Rg y RL, encuentre la Resistencia de Thevenin CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA.