LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II PRÁCTICA N 1

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1 ESUEL POLITÉNI NIONL ampus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FULTD DE INGENIERÍ ELÉTRI Y ELETRÓNI arrera de Ingeniería Electrónica y ontrol arrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones arrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información arrera de Ingeniería Eléctrica LORTORIO DE IRUITOS ELÉTRIOS II 1. TEM PRÁTI N 1 2. OJETIVO SEUENI DE FSES EN IRUITOS TRIFÁSIOS 2.1. Utilizar diseños de secuencímetros para la detección de la secuencia de fases en fuentes trifásicas simétricas. 3. TRJO PREPRTORIO 3.1. onsidere el circuito de la figura 1, con una fuente 3Φ simétrica de secuencia positiva, un voltaje entre líneas de 210 [Vrms] y una frecuencia f = 60 [Hz]. I R1=100 [Ω] D1: 1N4007 I R2=600 [Ω] D2: 1N4007 O I R3=300 [Ω] D3: 1N4007 Rn= 200 [Ω] N FIGUR 1

2 a) alcule las corrientes de línea (I, I e I) además de la corriente del neutro (IN), sin considerar el efecto de los diodos. b) Dibuje en un mismo gráfico los voltajes VO, VO, VO e identifique en los mismos el valor pico de cada onda considerando diodos ideales onsidere el circuito de la figura 2, con una fuente 3Φ simétrica de secuencia negativa, un voltaje entre líneas de 210 [Vrms] y una frecuencia f = 60 [Hz]. Resuelva el circuito y obtenga el valor de las corrientes en cada uno de los focos, para valores de resistencia de cada foco, dados por: Foco línea = 520 [Ω], foco línea = 300 [Ω]. Ia > 100W/220V 10 [μf] O Ic > 100W/220V FIGUR Por qué no se puede calcular la resistencia de un foco con los datos: 100W/220V? 3.4. uál es el principio de funcionamiento del secuencímetro rotativo? 4. EQUIPO Y MTERILES Tablero trifásico 2 Focos 110[W] / 220V apacitor decádico (10uf) 3 Reóstatos 600 [Ω], 1 reóstato de 170 [Ω] Tablero para diodos Voltímetro, mperímetro y Osciloscopio Juego de ables Elementos de maniobra y protección

3 5. PROEDIMIENTO NOT 1: ntes de proceder con la práctica, el Instructor hará una breve introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en el manejo de los elementos y equipos de medida Diseño de secuencímetro con diodos: a) rmar el circuito trifásico de la figura 3 y proceder a dibujar la gráfica de las 3 señales que aparecen en el osciloscopio. Identificar en la gráfica, la señal de cada una de las fases, mediante la variación del valor del reóstato correspondiente (uno a la vez), alrededor del valor inicial y realizar mediciones del valor pico de cada fase. b) on el mismo valor de los reóstatos cambiar la secuencia de fases y realizar las mismas mediciones que en el literal a. l final de esta medir los valores de R1, R2, R3 y Rn con los cuales se trabajaron. R1 R2 D1: 1N4007 D2: 1N4007 O H R3 D3: 1N4007 Rn N FIGUR 3 REF NOT 2: El grupo de estudiantes debe traer 3 diodos (1N4007) y 1 punta de prueba Diseño de secuencímetro con señalización: rmar el circuito trifásico de la figura 4 y proceder a tomar datos de voltajes y corrientes, en ambas secuencias.

4 Ia > 100W/220V 10 [μf] O Ic > 100W/220V FIGUR 4 NOT 3: 6. INFORME El valor de la resistencia de cada foco (para cálculos teóricos), debe ser obtenido en base a sus valores de voltaje y corriente y no tomando los datos de voltaje y potencia que aparecen en la característica del foco Explicar qué es la secuencia de fases en un circuito trifásico y cuál es su efecto Justificar analíticamente, en forma adecuada, las formas gráficas del circuito de la figura 3, considerando la secuencia positiva, calcular el error en los valores pico de la gráfica resultante con los valores de resistencia medidos Presentar el desarrollo teórico de los fasores de corriente Ia e Ic, del circuito de la figura 4, en cada una de las secuencias. En qué secuencia se cumple la Ia relación : 1 Ic 6.4. Explicar el efecto de la secuencia de fases en elemento rotativos onclusiones y Recomendaciones 6.6. ibliografía. Responsable: Ing. William hamorro Revisado por: Ing. ndrés ela Ms. Jefe de Laboratorio

5 ESUEL POLITÉNI NIONL ampus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FULTD DE INGENIERÍ ELÉTRI Y ELETRÓNI arrera de Ingeniería Electrónica y ontrol arrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones arrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información arrera de Ingeniería Eléctrica LORTORIO DE IRUITOS ELÉTRIOS II 1. TEM PRÁTI N 2 2. OJETIVO SIMULIÓN: SEUENI DE FSES EN IRUITOS TRIFÁSIOS 2.1. Simular fuentes trifásicas simétricas en secuencia positiva y negativa acopladas a diseños de secuencímetros, mediante el uso de Simulink del Matlab. 3. TRJO PREPRTORIO 3.1. En Simulink en base a un circuito similar al de la figura 1 considerando: Una Fuente trifásica simétrica en Y, VL=230 y las resistencias de los valores especificados en la misma figura presentar: a) El circuito con todos los elementos necesarios para visualizar en la misma gráfica las formas de onda de las corrientes de las líneas y en la misma figura y poder exportarla hacia el Workspace. b) Para la figura del literal anterior obtener la gráfica de la corriente del neutro. c) En una sola figura las gráficas de los voltajes Vao, Vbo y Vco.

6 N Three-Phase Programmable Voltage Source Vabc Iabc a b Three-Phase V-I Measurement c Diode Diode1 500 ohms 150 ohms ontinuous Diode2 350 ohms powergui FIGUR En el circuito de la figura 1, cambiar la secuencia de fases y realizar lo correspondiente al punto Qué tipo de información se encuentra en el bloque POWERGUI Por qué no es conveniente copiar directamente la figura del SOPE a Word al momento de presentar un preparatorio o informe. 4. EQUIPO Y MTERILES MTLab 5. PROEDIMIENTO NOT 1: ntes de proceder con la simulación, el Instructor hará una breve introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en la simulación Diseño de secuencímetro con diodos: En el Simulink construir un modelo similar al de la figura 2. orrer la simulación para cada secuencia considerando VL=215 [V], 60 [Hz]. Elaborar un archivo en Word con la copia del modelo, los datos de POWERGUI y las gráficas de los osciloscopios.

7 V1 V2 V3 Vabc Iabc a b c Three-Phase V-I 300 ohm 400 ohm 500 ohm D1 D2 D3 170 ohm + - v Vn Scope2 ontinuous powergui Scope Scope1 FIGUR 2 NOT 2: El grupo de estudiantes debe traer 3 diodos (1N4007) y 1 punta de prueba Diseño de secuencímetro con señalización: En el Simulink construir un modelo similar al de la figura 3. orrer la simulación para cada secuencia considerando VL=215 [V], 60 [Hz]. Elaborar un archivo en Word con la copia del modelo, los datos de POWERGUI que contenga los valores rms de las corrientes de línea, de los voltajes de línea y de fase además de las gráficas de los osciloscopios. signal rms RMS Display V1 V2 V3 Vabc Iabc a b c Three-Phase V-I i + - Ia i + - Ic R1 10 uf R2 + - v Va-0 signal rms ontinuous Scope RMS1 Display1 powergui Scope1 FIGUR 3 NOT 2: Los valores de resistencia son aquellos obtenidos de las medidas de voltaje y corriente para cada secuencia (práctica con elementos físicos). Para los grupos que empiecen con la práctica de Simulación considerar secuencia positiva: R1=333.9 Ω, R2=542.3 Ω. Secuencia negativa: R1=537.1 Ω, R2=341.9

8 6. INFORME 6.1. Presentar los resultados de las simulaciones realizadas en el laboratorio Presentar la simulación (en Simulink) del modelo de la figura 2, considerando elementos resistivos de igual valor, para cada una de las secuencias de fase. omentar los resultados Presentar la simulación (en Simulink) del modelo de la figura 3, considerando elementos resistivos de igual valor, para cada una de las secuencias de fase. Según los resultados de la simulación, para que secuencia se cumple la relación. omentar Escribir conclusiones generales, relacionadas con los resultados de la práctica y los de la simulación, para cada uno de los circuitos involucrados y en cada una de las secuencia de fase utilizadas. Responsable: Ing. William hamorro Revisado por: Ing. ndrés ela Ms. Jefe de Laboratorio

9 ESUEL POLITÉNI NIONL ampus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FULTD DE INGENIERÍ ELÉTRI Y ELETRÓNI arrera de Ingeniería Electrónica y ontrol arrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones arrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información arrera de Ingeniería Eléctrica LORTORIO DE IRUITOS ELÉTRIOS II 1. TEM PRÁTI N 3 2. OJETIVO VOLTJES Y ORRIENTES EN IRUITOS TRIFÁSIOS 2.1. Medir magnitudes de voltaje y corriente en circuitos con fuente trifásica simétrica y cargas asimétricas en Y (con y sin neutro) y Δ. 3. TRJO PREPRTORIO 3.1. onsidere el circuito de la figura 1, con una fuente 3Φ simétrica de secuencia negativa, un voltaje entre líneas de 220 [Vrms] y una frecuencia f = 60 [Hz]. R1 R [H], 4 [Ω] 10 [uf] N FIGUR 1 a) Resuelva el circuito y obtenga el valor de los voltajes y de las corrientes en cada uno de los elementos, tomando en cuenta: un circuito sin neutro, R1 = 200Ω, R2 = 420 Ω.

10 b) Resuelva el circuito y obtenga el valor de los voltajes y de las corrientes en cada uno de los elementos, tomando en cuenta: un circuito con neutro, R1 = 570Ω, R2 = 550 Ω onsidere el circuito de la figura 2, con una fuente 3Φ simétrica de secuencia positiva, un voltaje entre líneas de 210 [Vrms] y una frecuencia f = 60 [Hz]. R1 R [H], 4 [Ω] 10[uF] FIGUR2 Resuelva el circuito y obtenga el valor de los voltajes y las corrientes en cada uno de los elementos para valores de resistencia de R1 = 570 [Ω] y R2 = 520 [Ω] uál es el efecto de usar o no el conductor neutro en una carga 3Φ no simétrica? ómo se podría conectar el neutro a un circuito trifásico en Delta?. Explique con un ejemplo. 4. EQUIPO Y MTERILES Tablero trifásico 2 Focos 110[W] / 220V apacitor decádico (10uf) Inductacia 0.16 H Secuencímetro Voltímetro, mperímetro Juego de ables Elementos de maniobra y protección 5. PROEDIMIENTO NOT 1: ntes de proceder con la práctica, el Instructor hará una breve introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en el manejo de los elementos y equipos de medida.

11 5.1. ircuito trifásico con carga en configuración Y (con y sin neutro). rmar el circuito trifásico de la figura 3 en secuencia positiva y proceder a tomar medidas de voltajes y corrientes tanto de línea como de fase con y sin neutro. demás medir la corriente en el neutro en la configuración con neutro y el voltaje entre el punto común de la carga y el neutro de la fuente (carga sin neutro). Verificar que el foco del tablero sea de 220V/100W 0.16 [H], 4 [Ω] 10 [uf] N FIGUR 3 NOT 2: El valor de la resistencia de cada foco (para cálculos teóricos), debe ser obtenido en base a sus valores de voltaje y corriente y no tomando los datos de voltaje y potencia que aparecen en la característica del foco ircuito trifásico con carga en configuración Δ. rmar el circuito trifásico de la figura 4 en secuencia negativa y proceder a tomar medidas de voltajes y corrientes, tanto de fase como de línea. Verificar que el foco del tablero sea de 220V/100W [H], 4 [Ω] 10[uF] FIGUR 4

12 6. INFORME 6.1. Presentar el desarrollo teórico del circuito de la figura 3, con y sin neutro Dibujar el diagrama fasorial de los voltajes de fase del circuito (figura 3) sin neutro Dibujar el diagrama fasorial de las corrientes del circuito (figura 3) con neutro onsiderar una carga trifásica simétrica de tipo R-L y analizar el efecto del conductor neutro. Justificar con el respectivo desarrollo teórico Presentar el desarrollo teórico del circuito de la figura 4 y dibujar el diagrama fasorial de voltajes y corrientes superponiendo los de fase y los de línea Presentar un cuadro comparativo de valores teóricos y prácticos, de cada circuito, con sus respectivos errores. omentar por qué ciertos errores son significativos onclusiones y Recomendaciones de la práctica. Responsable: Ing. William hamorro Revisado por: Ing. ndrés ela Ms. Jefe de Laboratorio

13 ESUEL POLITÉNI NIONL ampus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FULTD DE INGENIERÍ ELÉTRI Y ELETRÓNI arrera de Ingeniería Electrónica y ontrol arrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones arrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información arrera de Ingeniería Eléctrica LORTORIO DE IRUITOS ELÉTRIOS II 1. TEM PRÁTI N 4 SIMULIÓN: VOLTJES Y ORRIENTES EN IRUITOS TRIFÁSIOS 2. OJETIVO 2.1. Simular circuitos con fuente trifásica simétrica y cargas asimétricas, para obtener magnitudes de voltaje y corriente, mediante el uso de Simulink del Matlab. 3. TRJO PREPRTORIO 3.1. En Simulink, para un circuito similar al de la figura 1 considerando una fuente trifásica simétrica en Y, VL=230[V] y un tiempo de simulación de 3/60 s presentar: N Three-Phase Programmable Voltage Source Vabc Iabc a b c Three-Phase V-I Z1 Z2 ontinuous powergui FIGUR 1 Z3 a) La simulación en secuencia positiva para el circuito con y sin neutro, para un valor de impedancia adecuado para cada línea y los instrumentos necesarios para obtener todos los valores de todos los voltajes y corrientes (El estudiante elige los valores de impedancia).

14 b) El contenido del POWERGUI para cada caso simulado ambiar la secuencia de fases y la carga trifásica al modelo delta y con los mismos valores de impedancia repetir lo correspondiente al punto anterior Para el circuito de la figura 2, considerando un VL=210 0o [V], 60 [Hz] y secuencia negativa obtener: a) El diagrama de simulación en SIMULINK con todos los valores de impedancia, elementos de medida para todos los valores de voltajes y corrientes. b) El contenido del POWERGUI para el caso simulado I 1 I I Ω a c 50 + j188.5 Ω b -j2.65 Ω 10 + j37.7 Ω FIGUR onsidere el circuito de la figura 1, con una fuente 3Φ simétrica de secuencia negativa, un voltaje entre líneas de 220 [Vrms] y una frecuencia f = 60 [Hz]. 4. EQUIPO Y MTERILES MTLab 5. PROEDIMIENTO NOT 1: ntes de proceder con la simulación, el Instructor hará una breve introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en la simulación ircuito trifásico con carga en configuración Y (con y sin neutro) secuencia positiva. En el Simulink construir un modelo similar al de la figura 3 para un valor de VL=215 V, 60 Hz con todos los elementos de medida necesarios. Elaborar un archivo en Word con la copia del modelo y los datos de POWERGUI.

15 V1 V2 Vabc Iabc a b c Three-Phase V-I V3 R2 R1 4 ohm H 1ohm 10uF ontinuous powergui FIGIR 3 NOT 2: Los valores de resistencia son aquellos obtenidas de las medidas de voltaje y corriente para cada secuencia (práctica con elementos físicos), en caso de iniciar con la práctica de simulación considerar: Y sin neutro R1=526.7 Ω, R2= Y con neutro R1=392.6 Ω, R2=400.1 Delta R1=524.9 Ω, R2=519.7 Ω 5.2. ircuito trifásico con carga en configuración Δ secuencia negativa. En el Simulink construir un modelo similar al de la figura 4 para un valor de VL=215 V, 60 Hz con todos los elementos de medida necesarios Elaborar un archivo en Word con la copia del modelo y los datos de POWERGUI. V1 V2 Vabc Iabc a b c Three-Phase V-I V3 R23 R12 4 ohm H 1ohm 10uF ontinuous powergui FIGUR 4

16 6. INFORME 6.1. Presentar los resultados de las simulaciones realizadas en el laboratorio Presentar la simulación (en Simulink) del modelo de la figura 1, para una configuración simétrica con fases de carga R - L serie, en las dos secuencias Presentar la simulación (en Simulink) del modelo de la figura 2, para una configuración simétrica con fases de carga R serie, en las dos secuencias Escribir conclusiones relacionadas con los resultados de la práctica y los de la simulación, para cada uno de los circuitos. Responsable: Ing. William hamorro Revisado por: Ing. ndrés ela Ms. Jefe de Laboratorio

17 ESUEL POLITÉNI NIONL ampus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FULTD DE INGENIERÍ ELÉTRI Y ELETRÓNI arrera de Ingeniería Electrónica y ontrol arrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones arrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información arrera de Ingeniería Eléctrica LORTORIO DE IRUITOS ELÉTRIOS II 1. TEM PRÁTI N 5 POTENI EN IRUITOS TRIFÁSIOS 2. OJETIVO 2.1. Medir magnitudes de potencia en circuitos trifásicos con fuente trifásica simétrica y configuraciones Y y con cargas asimétricas. 3. TRJO PREPRTORIO 3.1. onsidere el circuito de la figura 1, con una fuente 3Φ simétrica de secuencia negativa, un voltaje entre líneas de 210 [Vrms] y una frecuencia f = 60 [Hz]. Resuelva el circuito y obtenga el valor de las potencias (activa y reactiva) en cada una de las fases, tomando en cuenta: a) ircuito sin neutro, valor de resistencia: foco línea = 420 [Ω], foco línea = 630 [Ω]. b) ircuito con neutro, valor de resistencia: foco línea = 480 [Ω], foco línea = 490 [Ω].

18 0.16 [H], 4 [Ω] 30 [uf] N FIGUR onsidere el circuito de la figura 2, con una fuente 3Φ simétrica de secuencia positiva, un voltaje entre líneas de 235 [Vrms] y una frecuencia f = 60 [Hz] [H], 4 [Ω] 10[uF] FIGUR 2 Resuelva el circuito y obtenga el valor de las potencias (activa y reactiva) en cada uno de los elementos para valores de resistencia de cada foco, dados por: foco líneas = 400 [Ω], foco líneas = 410 [Ω] uáles son los procesos prácticos para obtener la potencia activa total de una carga 3Φ no simétrica? uáles son las características que debe tener un circuito 3Φ, para que mediante la aplicación del Teorema de londel, se pueda obtener el valor de la potencia reactiva total del circuito? 4. EQUIPO Y MTERILES Tablero trifásico 2 Focos 110[W] / 220V apacitor decádico (10uf) Inductacia 0.16 H Secuencímetro Voltímetro, mperímetro

19 Vatímetro monofásico y trifásico Juego de ables Elementos de maniobra y protección 5. PROEDIMIENTO NOT 1: ntes de proceder con la práctica, el Instructor hará una breve introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en el manejo de los elementos y equipos de medida ircuito trifásico en configuración Y (con y sin neutro). rmar el circuito trifásico de la figura 3 en secuencia positiva y proceder a medir todos los voltajes y luego todas las corrientes (con y sin neutro). Medir la potencia en cada fase (con y sin neutro), utilizando el vatímetro 1Φ. Medir la potencia total del circuito (sin neutro), utilizando el vatímetro 3Φ [H], 4 [Ω] 10 [uf] N FIGUR 3 NOT 2: El valor de la resistencia de cada foco (para cálculos teóricos), debe ser obtenido en base a sus valores de voltaje y corriente y no tomando los datos de voltaje y potencia que aparecen en la característica del foco ircuito trifásico en configuración Δ. rmar el circuito trifásico de la figura 4 en secuencia negativa y proceder a medir todos los voltajes y luego todas las corrientes. Medir la potencia en cada fase, utilizando el vatímetro 1Φ.

20 Medir la potencia total del circuito, utilizando el vatímetro 3Φ [H], 4 [Ω] 10[uF] FIGUR 4 6. INFORME 6.1. Presentar el desarrollo teórico del circuito de la figura 3, con y sin neutro onstruir el triángulo de potencias de cada fase y el triángulo total, superpuestos en un solo gráfico, en base a los datos teóricos del numeral anterior Presentar un cuadro comparativo de valores teóricos y prácticos, del circuito de la figura 3, con sus respectivos errores. omentar por qué ciertos errores son significativos Repetir los numerales anteriores para el circuito de la figura Por qué la secuencia de fases no influye en la potencia compleja de los circuitos trifásicos. Ilustrar con un ejemplo Por qué el vatímetro 3Φ, utilizado en la práctica, no sirve para medir la potencia del circuito trifásico con neutro onclusiones y Recomendaciones Responsable: Ing. William hamorro Revisado por: Ing. ndrés ela Ms. Jefe de Laboratorio

21 ESUEL POLITÉNI NIONL ampus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FULTD DE INGENIERÍ ELÉTRI Y ELETRÓNI arrera de Ingeniería Electrónica y ontrol arrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones arrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información arrera de Ingeniería Eléctrica LORTORIO DE IRUITOS ELÉTRIOS II 1. TEM PRÁTI N 6 2. OJETIVO FTOR DE POTENI EN IRUITOS TRIFÁSIOS 2.1. Medir magnitudes de factor de potencia en circuitos trifásicos con fuente trifásica simétrica y configuraciones Y y con cargas asimétricas y simétricas. 3. TRJO PREPRTORIO 3.1. onsidere el circuito de la figura 1, con una fuente 3Φ simétrica de secuencia negativa, un voltaje entre líneas de 235 [Vrms] y una frecuencia f = 60 [Hz]. Resuelva el circuito y obtenga el valor del factor de potencia trifásico, tomando en cuenta: 0.16 [H], 4 [Ω] 10 [uf] N FIGUR 1 a) ircuito sin neutro, valor de resistencia: foco línea = 460 [Ω], foco línea = 600 [Ω].

22 b) ircuito con neutro, valor de resistencia: foco línea = 290 [Ω], foco línea 310 [Ω] onsidere el circuito de la figura 2, con una fuente 3Φ simétrica de secuencia positiva, un voltaje entre líneas de 230 [Vrms] y una frecuencia f = 60 [Hz] [H], 4 [Ω] 10[uF] FIGUR 2 Resuelva el circuito y obtenga el valor del factor de potencia trifásico para valores de resistencia de cada foco, dados por: foco líneas = 470 [Ω], foco líneas = 490 [Ω] uáles son las características que debe tener un circuito 3Φ, para que mediante el uso del cosfímetro trifásico, se pueda medir el factor de potencia total?. 4. EQUIPO Y MTERILES Tablero trifásico 2 Focos 110[W] / 220V apacitor decidido (10uf) Inductancia 0.16 H Secuencímetro Voltímetro, mperímetro osfímetro trifásico Juego de ables Elementos de maniobra y protección 5. PROEDIMIENTO NOT 1: ntes de proceder con la práctica, el Instructor hará una breve introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en el manejo de los elementos y equipos de medida.

23 5.1. ircuito trifásico en configuración Y (con y sin neutro). rmar el circuito trifásico de la figura 3 en secuencia positiva y proceder a medir todos los voltajes y luego todas las corrientes (con y sin neutro). Utilizar el cosfímetro en modo 1Φ y medir el factor de potencia en cada fase (con y sin neutro) [H], 4 [Ω] 10 [uf] N FIGUR 3 NOT 2: El valor de la resistencia de cada foco (para cálculos teóricos), debe ser obtenido en base a sus valores de voltaje y corriente y no tomando los datos de voltaje y potencia que aparecen en la característica del foco ircuito trifásico en configuración Δ. rmar el circuito trifásico de la figura 4 en secuencia negativa (una de las dos opciones) y proceder a medir todos los voltajes y luego todas las corrientes. Medir el factor de potencia en cada fase, utilizando el cosfímetro en modo 1Φ. Medir el factor de potencia total del circuito, utilizando el cosfímetro en modo 3Φ.ircuito trifásico en configuración Y (con y sin neutro). L + Ri L + Ri FIGUR 4 L + Ri

24 6. INFORME 6.1. Presentar el desarrollo teórico del circuito de la figura 3, con y sin neutro Presentar un cuadro comparativo de valores teóricos y prácticos, del circuito de la figura 3, con sus respectivos errores. omentar por qué ciertos errores son significativos Repetir los numerales anteriores para el circuito de la figura Por qué la secuencia de fases no influye en el factor de potencia de los circuitos trifásicos. Ilustrar con un ejemplo Por qué el cosfímetro en modo 3Φ, utilizado en la práctica, no sirve para medir el factor de potencia del circuito con carga 3Φ asimétrica Qué formas de corregir el factor de potencia se pueden encontrar en la industria onclusiones y recomendaciones de la práctica. Responsable: Ing. William hamorro Revisado por: Ing. ndrés ela Ms. Jefe de Laboratorio

25 ESUEL POLITÉNI NIONL ampus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FULTD DE INGENIERÍ ELÉTRI Y ELETRÓNI arrera de Ingeniería Electrónica y ontrol arrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones arrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información arrera de Ingeniería Eléctrica LORTORIO DE IRUITOS ELÉTRIOS II 1. TEM PRÁTI N 7 2. OJETIVO RESPUEST EN IRUITOS DE PRIMER Y SEGUNDO ORDEN 2.1. Obtener la forma gráfica de la respuesta completa en circuitos de primer y segundo orden en serie, con fuentes de ondas periódicas: cuadrada, triangular y pulso. 3. TRJO PREPRTORIO 3.1. onsidere el circuito de la figura 1, con una fuente de voltaje de señal periódica y frecuencia f = 1200 [Hz]. demás R = 2500 [Ω]. H L H 0.16 [H], 4 [Ω] V(t) f R REF FIGUR 1 Resuelva el circuito y grafique (mínimo 10 valores entre 0 y 5 segundos) la respuesta de la corriente total, tomando en cuenta : a) Una fuente tipo paso donde V(t) = 2e -3t U(t) b) Una fuente tipo rampa con pendiente -3.

26 voltaje [V] LORTORIO DE IRUITOS ELÉTRIOS II 3.2. onsidere el circuito de la figura 2, Dependiendo del caso de amortiguamiento, elija un valor de Resistencia R, halle la respuesta completa de Vo(t) y graficar la ecuación resultante mediante software (Ej. Derive o Matlab), teniendo en cuenta: t=0 160 mh V(t) 10 uf R + Vo(t) - FIGUR 2 a) onsiderando V(t) = 20 [V] calcule un valor de R para los tres casos de amortiguamiento de la respuesta completa de Vo(t) b) Para un rango de t entre 0 5[s] dibuje las tres respuestas de Vo(t). Se puede emplear software para graficar (Ej, Matlab, Derive, etc. presentar la gráfica de la ecuación no simulaciones) 3.3. ómo se podría representar matemáticamente una fuente cuya señal sea la correspondiente a la de la figura 3 (No representación por tramos). Justifique su respuesta tiempo [s] 4. EQUIPO Y MTERILES FIGUR 3 apacitor decidido (10uf) Inductancia 0.16 H Osciloscopio 3 puntas de prueba Generador de funciones Juego de ables Elementos de maniobra y protección

27 5. PROEDIMIENTO NOT 1: ntes de proceder con la práctica, el Instructor hará una breve introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en el manejo de elementos y equipos de medida ircuito serie R - L rmar el circuito de la figura 4, con valores de 1.8[ K ] R 2.2 [ K] y frecuencia 900 [ Hz] f 1100 [ Hz], correspondiente a una forma de onda cuadrada. Los valores de R y frecuencia deben ser tales que las gráficas en el osciloscopio, visualizadas en un solo período, correspondan a una exponencial 1 con su constante de tiempo alrededor de 8 T (T = período). Dibujar formas de onda y anotar valores de amplitud, pico pico y frecuencia. H L H 0.16 [H], 4 [Ω] V(t) f R REF FIGUR ircuito serie R L -. rmar el circuito de la figura 6, con valores de L=0.16 [H], RL=4 [Ω], 0.64 [ F] Y 90[ Hz] f 110 [ Hz] H H L 0.16 [H], 4 [Ω] V(t) f R REF

28 FIGUR alcular el valor de R, para que se cumpla con cada una de las condiciones de amortiguamiento, de acuerdo a las fórmulas (ada caso debe distinguirse claramente): R 2 1, 0 2L L a) aso críticamente amortiguado: 0 señal cuadrada b) aso sobre amortiguado: 0 (usar una relación 2 0 ) señal triangular c) aso sub amortiguado: 0 (usar una relación 0 5 ) señal impulsiva Para cada tipo de amortiguamiento (3 casos), dibujar un solo periodo de las señales del osciloscopio, correspondiente a cada forma de onda periódica especificada. Dibujar formas de onda y anotar valores de amplitud, pico pico y frecuencia. 6. INFORME 6.1. uál es la diferencia entre PULSO e IMPULSO Realizar el desarrollo teórico de la respuesta de voltaje en la resistencia R (figura 4), para un periodo de la señal cuadrada que se empleó en la práctica La respuesta del desarrollo teórico del numeral anterior graficarla con el mayor detalle mediante un software (Ej. Derive o Matlab). Realizar los comentarios en relación a la gráfica correspondiente obtenida en la práctica Realizar el desarrollo teórico de la respuesta de voltaje en la resistencia R (figura 5), para el caso sub amortiguado con su fuente respectiva La respuesta del desarrollo teórico del numeral anterior graficarla con el mayor detalle mediante un software (Ej. Derive o Matlab). Realizar los comentarios en relación a la gráfica correspondiente obtenida en la práctica onclusiones y recomendaciones de la práctica.

29 Responsable: Ing. William hamorro Revisado por: Ing. ndrés ela Ms. Jefe de Laboratorio

30 ESUEL POLITÉNI NIONL ampus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FULTD DE INGENIERÍ ELÉTRI Y ELETRÓNI arrera de Ingeniería Electrónica y ontrol arrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones arrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información arrera de Ingeniería Eléctrica LORTORIO DE IRUITOS ELÉTRIOS II 1. TEM PRÁTI N 8 SIMULIÓN: RESPUEST EN IRUITOS DE PRIMER Y SEGUNDO ORDEN 2. OJETIVO 2.1. Obtener la respuesta gráfica de voltaje y corriente en circuitos serie con fuentes paso, rampa y pulso mediante el uso de Simulink del Matlab. 3. TRJO PREPRTORIO 3.1. En Simulink realice el diseño del circuito similar al de la figura 1. Determine los parámetros de: Las fuentes V1, V2, V3, la ganancia del integrador y el valor de la constante para que las gráficas de cada SOPE correspondan a las de las figuras 1.a y 1.b respectivamente. Tiempo de simulación 7 [seg]. Justifique los valores de k y seleccionados. 1 s -K- V1 Integrator Ganancia del integrador Figura 1.b V2 -- V3 dd Figura 1.a FIGUR 1 onstant

31 FIGUR FIGUR Obtenga la función de transferencia del circuito de la figura 2, utilizando Simulink y los comandos de Matlab, para valores de tales que se obtengan los tres casos de amortiguamiento. Presente dichas funciones y los gráficos correspondientes de entrada y salida para una fuente paso unitario. Justifique mediante cálculos el valor de seleccionado. i(t) 50 Ω 125 Ω 0.8 H + Vo(t) - FIGUR Para las tres funciones que se obtienen con la figura 2, correspondientes a cada caso de amortiguamiento, obtener la respuesta para una señal triangular empleando el comando sawtooth. Tiempo de simulación 3/100 [seg], amplitud = 5 [], frecuencia = 100 [Hz]

32 4. EQUIPO Y MTERILES MTLab 5. PROEDIMIENTO NOT: ntes de proceder con la simulación, el Instructor hará una breve introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en la simulación ircuito serie R - L. Mediante uso de comandos del Matlab, obtener la Función de Transferencia del circuito de la figura 3. Implementar en el Simulink el modelo de la figura 4, con la Función de Transferencia (TransferFcn) de la figura 3. Simular el sistema para una fuente (bloque Source): uadrada (Pulse Generator), considerando un tiempo de simulación para visualizar un período completo H V R Source lock t To Workspace Transfer Fcn v To Workspace FIGUR 3 FIGUR 4 opiar las gráficas, tanto del osciloscopio así como también la obtenida con el comando plot (t, v). Las variables t y v son las generadas en cada bloque To Workspace. onsiderar los mismos valores de R, amplitud y frecuencia de la práctica anterior si aún no se ha realizado la práctica tomar como datos R=2K, mplitud= 20[V], T = 1.2 [ms] ircuito serie R L Mediante uso de comandos del Matlab, obtener la Función de Transferencia del circuito de la figura 5. Para cada caso de amortiguamiento, implementar en el Simulink el modelo de la figura 6, con la Función de Transferencia (TransferFcn) obtenida en Matlab correspondiente a cada caso de amortiguamiento. Simular el sistema para una considerando un tiempo de simulación adecuado para observar 1 período completo.

33 4 0.64[ uf] V 0.16H R Source lock t To Workspace Transfer Fcn v To Workspace FIGUR 5 FIGUR 6 opiar las gráficas, tanto del osciloscopio así como también la obtenida con el comando plot (t, v). Las variables t y v son las generadas en cada bloque To Workspace. onsiderar los mismos valores de R, amplitud y frecuencia de la práctica anterior si aún no se ha realizado la práctica tomar como datos R de la tabla 1, mplitud= 20[V], T = 1.2 [ms] (para las señales cuadrada y tren de impulsos). mortiguamiento Fuente Tiempo simulación R Sobre amortiguamiento Rampa Triangular 8x10-3 [s] 2 [KΩ] mortiguamiento critico Paso uadrada 3x10-3 [s] 1 [KΩ] Sub amortiguamiento Impulso Paso 8x10-3 [s] 200 [Ω] TL 1

34 6. INFORME 6.1. omentar sobre los resultados de la simulación respecto a los obtenidos en la práctica analógica, tanto para el circuito R-L como para el circuito R-L Presentar la simulación (en Simulink) del modelo de la figura 3, utilizando el comando sawtooth (señal triangular) para una amplitud de 5[V] y frecuencia de 10 [Hz] 6.3. Escribir conclusiones generales, relacionadas con los resultados de la práctica y los de la simulación Presentar la simulación (en Simulink) de los modelos de las figuras 5 y 6, utilizando el bloque Source (Signal Generator, en señal cuadrada y f = 1000 [Hz]), las Funciones de Transferencia respectivas y un tiempo de simulación de Escribir conclusiones relacionadas con los resultados de la práctica y los de la simulación, para cada uno de los circuitos. Responsable: Ing. William hamorro Revisado por: Ing. ndrés ela Ms. Jefe de Laboratorio

35 ESUEL POLITÉNI NIONL ampus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FULTD DE INGENIERÍ ELÉTRI Y ELETRÓNI arrera de Ingeniería Electrónica y ontrol arrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones arrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información arrera de Ingeniería Eléctrica LORTORIO DE IRUITOS ELÉTRIOS II 1. TEM PRÁTI N 9 RESPUEST EN FREUENI DE IRUITOS DE PRIMER Y SEGUNDO ORDEN 2. OJETIVO 2.1. nalizar la respuesta en frecuencia de circuitos eléctricos de primer y segundo orden en base a los diagramas de ode de magnitud y fase. 3. TRJO PREPRTORIO 3.1. Qué representa la magnitud en [db] de un diagrama de bode? 3.2. onsidere una función de transferencia F(s) que representa la relación de voltajes de salida y entrada de un circuito eléctrico y equivale a Fdb = -3 [db] para f = 60[Hz] Si el voltaje de entrada es 120 [Vrms] a f = 60 [Hz] uál será el voltaje de salida? 3.4. Qué voltaje de entrada se requiere para tener en la salida 120 [Vrms] a f = 60[Hz]? 3.5. onsiderando el circuito de la Fig. 1 (Salida Vc(t) ) con una fuente de voltaje sinusoidal alcule el valor de para que la atenuación a 60 [Hz] sea de -3. [db] qué frecuencia en [Hz] el ángulo tiene un atraso de 70? 3.8. onsiderando el circuito de la Fig. 2. (Salida Vc(t) ) 3.9. Dibuje los diagramas de ode de magnitud y fase Suponiendo una fuente sinusoidal, a qué frecuencia, si en la entrada existe un Vp-in=10 [V] la salida será Vp-out = 0.1 [V]? (Vp = Voltaje pico)

36 1000 ohm 4 ohm 0.16 H 10K ohm Vi Vi 0.1 uf 1uf FIGUR 1 FIGUR2 4. EQUIPO Y MTERILES Generador de funciones Osciloscopio apacitor decádico Resistor decádico Puntas de prueba Juego de cables Elementos de maniobra y protección 5. PROEDIMIENTO NOT 1: ntes de proceder con la práctica, el Instructor hará una breve introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en el manejo de elementos y equipos de medida Respuesta en frecuencia del Filtro R (Vout=Vc(t)) rmar el circuito de la Fig. 3 con = 1[uf]. Variar la frecuencia w de la fuente de entrada desde 100 [rad/s] hasta [rad/s]. Tomar tres datos por década de los voltajes de entrada, salida y del ángulo de fase de salida en [ ]. alcular las ganancias en [db] para cada frecuencia y graficar los diagramas de ode de magnitud y fase.

37 FIGUR Respuesta en frecuencia del circuito en serie RL (Vout=Vc(t)) rmar el circuito de la Fig. 2 y proceder de la misma forma que en el numeral 1. Para este caso la frecuencia máxima debe ser la más alta posible del generador. proximadamente entre 100 [rad/s] [rad/s] NOT 2: ada grupo de estudiantes debe traer 3 puntas de prueba y calculadora. NOT 3: Para la práctica la hoja de datos debe contener una tabla para cada circuito para anotar los valores de frecuencias en [Hz] y [rad/s], Vin, Vout, Ganancia y Fase.

38 6. INFORME 6.1. Grafique los diagramas de ode de los circuitos de las Figs. 2 y 3 y compárelos con los obtenidos durante la práctica omente las diferencias entre los diagramas de ode del circuito de primer orden vs el de segundo orden Presente una tabla de errores y explique a qué se deben onclusiones y recomendaciones de la práctica. Responsable: Ing. William hamorro Revisado por: Ing. ndrés ela Ms. Jefe de Laboratorio

39 ESUEL POLITÉNI NIONL ampus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FULTD DE INGENIERÍ ELÉTRI Y ELETRÓNI arrera de Ingeniería Electrónica y ontrol arrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones arrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información arrera de Ingeniería Eléctrica LORTORIO DE IRUITOS ELÉTRIOS II 1. TEM PRÁTI N 10 SIMULIÓN RESPUEST EN FREUENI DE IRUITOS DE PRIMER Y SEGUNDO ORDEN 2. OJETIVO 2.1. nalizar la respuesta en frecuencia de circuitos eléctricos de primer y segundo orden en base a los diagramas de ode de magnitud y fase. 3. TRJO PREPRTORIO 3.1. Qué representa el diagrama de ode de fase? 3.2. Qué aplicaciones tienen los filtros pasivos RL? 3.3. ómo afecta el atraso o adelanto del ángulo de la señal de salida en un circuito? 3.4. onsiderando el circuito de la Fig. 1 (Salida Vc(t) ) con una fuente de voltaje sinusoidal alcule el valor de para que el atraso del voltaje en la salida sea de qué frecuencia en [rad/s] la ganancia es -3[db]? 3.7. onsiderando el circuito de la Fig. 2. (Salida 1 Vc(t) Salida 2 VL(t)) 3.8. Usando las herramientas de MTL obtenga los diagramas de ode de magnitud y fase para las funciones de transferencia de las dos salidas omente las diferencias entre los diagramas de bode de ambas salidas.

40 1000 ohm 4 ohm 0.16 H 10K ohm Vi Vi 1uf FIGUR 1 FIGUR 2 4. EQUIPO Y MTERILES MTLab 5. PROEDIMIENTO NOT 1: ntes de proceder con la práctica, el Instructor hará una breve introducción al desarrollo del tema, así como una explicación de los aspectos que se deben tomar en cuenta en el manejo de elementos y equipos de medida Respuesta en frecuencia del Filtro R (Vout=Vc(t)) Usando las herramientas de Matlab obtenga los diagramas de bode del circuito de la Fig.3 ( = 0.1[uf], Vp = 10 [V]). En Simulink: varíe la frecuencia w de la fuente de entrada desde 100 [rad/s] hasta [rad/s]. Tomar tres datos por década de los voltajes de entrada, salida y del ángulo de fase de salida en [ ] y calcular las ganancias en [db] para cada frecuencia. omparar los resultados con los diagramas de ode obtenidos ohm Vin v + - Vi 1 uf + - v Vout Scope FIGUR 3

41 4 ohm 0.16 H 10K ohm Vi 0.1 1uf uf FIGUR Respuesta en frecuencia del circuito en serie RL (Vout=Vc(t)) onsiderando el circuito de la Fig. 4 proceder de la misma manera que en el numeral 1. Para este caso la frecuencia debe variar desde 10 [rad/s] hasta 104 [rad/s]. Tomar dos muestras por cada década. NOT 2: Para la práctica el estudiante debe almacenar los datos obtenidos (frecuencias en [Hz] y [rad/s], Vin, Vout, Ganancia y Fase) en una tabla y compararlos con los datos de la práctica INFORME 6.1. ompare los diagramas de ode obtenidos con los de la práctica 9. Justifique las diferencias Ubique la posición de los polos en los diagramas de ode y explique qué efecto producen en magnitud y fase omente las diferencias entre los diagramas de ode del circuito de primer orden vs el de segundo orden Presente una tabla de errores y explique a qué se deben onclusiones y recomendaciones de la práctica. Responsable: Ing. William hamorro Revisado por: Ing. ndrés ela Ms. Jefe de Laboratorio