Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica. Guía de Prácticas de Laboratorio. Materia: Electricidad Industrial

Transcripción

1 Instituto Tecnológico de Querétaro Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Guía de Prácticas de Laboratorio Materia: Electricidad Industrial Laboratorio de Ingeniería Eléctrica Adolfo Equihua Tapia Santiago de Querétaro, Qro. Junio 2012 Elaboró Ing. Edith Fuentes Aranda Editora Dulce María de Guadalupe Ventura Ovalle Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica Av. Tecnológico S/N, Esq. M. Escobedo, Col. Centro, CP Tel: ext. 4418

2 CONTENIDO PRÁCTICA No. 1. ERRORES EN LAS MEDICIONES OBJETIVO INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO EQUIPO Y MATERIALES METODOLOGÍA... 3 PRÁCTICA No.2. USO DE ALGUNOS APARATOS DE MEDICIÓN OBJETIVO INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO EQUIPO Y MATERIALES METODOLOGÍA... 5 PRÁCTICA No.3. ELECTROMAGNETISMO OBJETIVO INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO EQUIPO Y MATERIALES METODOLOGÍA... 7 PRÁCTICA No. 4. GENERADORES OBJETIVO INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO EQUIPO Y MATERIALES METODOLOGÍA PRÁCTICA No. 5. TRANSFORMADORES OBJETIVO INTRODUCCIÓN MARCO TEÓRICO EQUIPO Y MATERIALES METODOLOGÍA... 12

3 PRÁCTICA No. 1. PRÁCTICA No. 1. ERRORES EN LAS MEDICIONES No. DE ALUMNOS: 4 integrantes por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 1. OBJETIVO Determinar en forma práctica los errores que pueden existir al realizar una medición 2. INTRODUCCIÓN Ninguna Medición se puede realizar con una exactitud perfecta, pero es importante descubrir cuál es la exactitud real y como se generan los diferentes errores en las mediciones. Los errores se clasifican en: errores graves, errores sistemáticos y errores aleatorios. El error de medición es la diferencia que existe entre el valor exacto de una magnitud y el valor obtenido al medirla, este error resultara disminuido cuando se mide el mayor número de veces posible la magnitud y se toma el promedio de estas mediciones. 3. MARCO TEÓRICO 4. EQUIPO Y MATERIALES Cinco resistencias de diferente valor Tres diferentes multímetros (analógicos y digitales). Código de colores de las resistencias 5. METODOLOGÍA 5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica Determinar el valor teórico de cada resistencia de acuerdo al código de colores, registrar sus resultados en una tabla Medir cada resistencia con un multímetro diferente y registrar sus observaciones en la misma tabla Dos miembros del equipo realizará otra vez las mismas mediciones con los tres multímertros, logrando así tres lecturas para cada resistencia siendo un total de 9 mediciones por resistencia Determinar el valor promedio de cada resistencia así como la desviación de la media y la estándar. Página 3 de 13

4 PRÁCTICA No. 1. Color Primerabanda Segundabanda Tercerabanda Cuartabanda Primerdígito Segundodígito Tercerdígito Tolerancia Negro Marrón Rojo Naranja Amarillo Verde Azul Violeta Gris Blanco Dorado 0.1 5% Plateado % Ninguno 20% Tabla 1. Código de colores de las resistencias 5.2 Diagramas o dibujos 5.3 Tablas 5.4 Precauciones y/o Notas Preguntas: 1. Qué es medir? 2. Para qué medir varias veces y con diferentes aparatos? 3. Para qué crees que sirve el valor promedio? 4. Qué aparato presenta mayor exactitud? No olviden sus conclusiones individuales Página 4 de 13

5 PRÁCTICA No. 2 PRÁCTICA No.2. USO DE ALGUNOS APARATOS DE MEDICIÓN No. DE ALUMNOS: 4 integrantes por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 1. OBJETIVO Conocer y aprender el uso de algunos aparatos para diferentes tipos de mediciones. 2. INTRODUCCIÓN Muchos de los aparatos de medición existentes, tanto en la escuela como en la industria, a pesar de ser de mucha utilidad no son conocidos por los usuarios o no se sabe cuál es su uso, la intención de esta práctica es el mostrar de manera dinámica diferentes aparatos de medición para conocer su utilidad. 3. MARCO TEÓRICO 4. EQUIPO Y MATERIALES Un Watmetro Un tacómetro Un Luxómetro Un multímetro LG Un Multímetro Fluke 2 focos con base. Un motor monofásico. 6 puntas banana mediana. Una clavija con bananas. Dos diodos (pedir un diodo de potencia) 5. METODOLOGÍA 5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica Antes que nada, ponerse de acuerdo para trabajar con el material y con los diferentes equipos Configurar los parámetros de los medidores que sean necesarios Realizar la conexión de los focos en paralelo Conectar el motor para medir su potencia y su velocidad. Página 5 de 13

6 PRÁCTICA No Medir: Potencias y factor de potencia del motor y de los focos. (Watmetro y Fluke 43) Velocidad del motor (Estroboscopio y tacómetro) Potencial de barrera de los diodos(multímetro LG y Fluke) Medir la intensidad de luz en su espacio de trabajo con el luxometro en Lux y ft-c Determinar la configuración del transistor así como la ganancia con el probador de transistores y con el multímetro LG Registrar datos y observaciones. 5.2 Diagramas o dibujos 5.3 Tablas 5.4 Precauciones y/o Notas Preguntas: 1. Qué aparatos son más fáciles de usar? Cuáles son los más difíciles? 2. Qué ventajas encuentras el saber utilizas los diferentes aparatos de medición? 3. Dónde piensas que se podrían utilizar los conocimientos adquiridos? Página 6 de 13

7 PRÁCTICA No. 3. PRÁCTICA No.3. ELECTROMAGNETISMO No. DE ALUMNOS: 5 integrantes por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 1. OBJETIVO Conocer y aprender el uso de algunos aparatos para diferentes tipos de mediciones. 2. INTRODUCCIÓN Michael Faraday descubre la corriente eléctrica inducida en un conductor, y observa que ésta es más intensa a medida que se movía más rápido el conductor, por lo que se puede decir que: La inducción electromagnética es un fenómeno producido por un conductor que se mueve en sentido transversal cortando las líneas de campo magnético, con ello se genera una fuerza electromotriz que induce una corriente eléctrica en el conductor. 3. MARCO TEÓRICO 4. EQUIPO Y MATERIALES Dos imanes. 1m de alambre o cable de cobre. Un galvanómetro con cero en el medio (escala central) Dos puntas mixtas. 5. METODOLOGÍA 5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica Procedimiento Formar un campo magnético con los dos imanes como se muestra en la Fig Desdoblar muy bien el conductor y conectar los extremos al galvanómetro Fig Mover el conductor en forma perpendicular al campo magnético forado por los imanes y Observar el galvanómetro hacia donde se mueve su aguja (izquierda o derecha) Realizar una bobina con el alambre (Fig. 3.3) y dejar dos puntas para conectar en el galvanómetro, nuevamente corte las líneas del campo magnético con un solo imán Determine la polaridad de cada uno de los imanes con la regla de la mano derecha. Página 7 de 13

8 PRÁCTICA No. 3. Fig. 3.1 Fig. 3.2 Fig Procedimiento Localice uno de los generadores que existen en el laboratorio y dibuja cada una de sus partes Busque la placa de datos y apunte las características más importantes (voltaje, velocidad,potencia, etc.) Realizar el mismo procedimiento pero ahora con un transformador 5.2 Diagramas o dibujos 5.3 Tablas Página 8 de 13

9 PRÁCTICA No Precauciones y/o Notas Preguntas: 1. Qué se observa al cortar las líneas del campo magnético en el galvanómetro? 2. Qué sucederá si el conductor permanece inmóvil y el campo magnético es el que se mueve? 3. Qué ventaja o desventaja presenta realizar una bobina con el conductor? 4. Existe una relación entre el calibre del conductor y el campo magnético?? 5. Cómo puedes saber cuál es la polaridad de los imanes? 6. Para que sirven las placas de datos en los aparatos. No olviden sus conclusiones individuales Página 9 de 13

10 PRÁCTICA No. 4. PRÁCTICA No. 4. GENERADORES No. DE ALUMNOS: 5 integrantes por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 1. OBJETIVO Conocer físicamente las partes de un generador de corriente alterna (CA) 2. INTRODUCCIÓN Un generador de corriente alterna es también conocido como alternador. El elemento rotatorio de grandes alternadores se denomina rotor. Lo hacen girar turbinas de vapor hidroturbinas (turbinas accionadas con caídas de agua) o motores Diesel. Estos alternadores producen la energía empleada en las cases y en la industria. Los alternadores pequeños de CA casi siempre son accionados por motores y son empleados comúnmente para proporcionar energía eléctrica de emergencia. 3. MARCO TEÓRICO Los alternadores se clasifican según su construcción como: Alternador de armadura giratoria. Es utilizada en alternadores pequeños, por lo general la armadura es el elemento rotatorio o rotor. El rotor gira dentro del campo magnético producido por los devanados de campo estacionarios, denominados estatores. El rotor cuenta con un colector o anillos colectores que están en contacto con escobillas de armadura giratoria solo se encuentra en alternadores con potencia nominal baja. Alternador de campo giratorio. En este tipo de alternador la armadura permanece estacionaria y el devanado de campo es giratorio. La ventaja de tener un devanado de armadura estacionario es que el voltaje generado puede conectarse en forma directa a la carga sin anillos deslizantes. Las conexiones fijas son más fáciles de aislar que los anillos deslizantes en altos voltajes, por esta razón los alternadores de alto voltaje y gran potencia son del tipo de campo giratorio, y éstos se emplean en las centrales generadoras grandes, tales como plantas hidroeléctricas. Como el voltaje aplicado es al campo migratorio es de CD (corriente directa) y bajo voltaje, no tiene el problema de arqueo en los anillos deslizantes. Alternador de imán permanente: Un alternador e imán permanente o magneto es un alternador de CA en el cual, el campo magnético lo producen uno o más imanes permanentes y no electroimanes. En algunos alternadores de este tipo, los imanes permanentes forman parte del rotor. Página 10 de 13

11 PRÁCTICA No EQUIPO Y MATERIALES Falta 5. METODOLOGÍA 5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica Localizar dentro del laboratorio por lo menos dos de los tres tipos de generadores Dibuje cada una de sus partes y nómbrelas Busque la placa de datos y apunte las características más importantes (voltaje, velocidad, potencia, etc.). 5.2 Diagramas o dibujos 5.3 Tablas 5.4 Precauciones y/o Notas Preguntas 1. Qué son los polos de un generador? 2. Cuál de los generadores será más eficiente? 3. Por qué se forma la onda senoidal? 4. Cuál es la razón de que se le llame alternador? No olviden sus conclusiones individuales Página 11 de 13

12 PRÁCTICA No. 5 PRÁCTICA No. 5. TRANSFORMADORES No. DE ALUMNOS: 5 integrantes por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 1. OBJETIVO Conocer la estructura básica de un transformador, determinar las relaciones de voltaje y corriente de un transformador. 2. INTRODUCCIÓN Los transformadores la parte de mayor uso en la industria eléctrica, varían de unidades miniatura hasta unidades gigantescas que pesan toneladas. Sin embargo, todos los transformadores tienen las mismas propiedades básicas como son: devanado primario y secundario, campo magnético. 3. MARCO TEÓRICO 4. EQUIPO Y MATERIALES Dos bobinas de diferente resistencia. Una clavija con puntas banana. Un foco con base. Un núcleo de hierro. Un Multímetro. Un Transformador 120/24 V. Un Variack Amperímetro de gancho Seis puntas mixtas. 5. METODOLOGÍA 5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica Conectar el Variack (calibrado a un voltaje de salida máximo de10 V) a la alimentación de127 V a una de la bobinas ADVERTENCIA: No energizar hasta que se realicen las conexiones y sean revisadas! (Una vez efectuada la conexión realizar las mediciones lo más rápido posible) Colocar la otra bobina cerca pero sin que lleguen a tocarse. Medir el voltaje de salida, corriente, potencia Repetir el procedimiento colocando el núcleo de hierro Nuevamente realizar el procedimiento pero cambiando las bobinas de lugar (primario y secundario). Anotar datos como voltaje corriente, resistencia, potencia, etc Conectar el transformador alimentando en el lado primario los 127 V y medir el lado secundario. Página 12 de 13

13 PRÁCTICA No Colocar el foco en el lado secundario y medir la corriente de salida. Determinar el número de vueltas en el primario y en el secundario, la relación de transformación, la potencia del transformador y la eficiencia. 5.2 Diagramas o dibujos 5.3 Tablas 5.4 Precauciones y/o Notas Preguntas 1. Qué pasa con las lecturas del devanado secundario? 2. Cuál es la diferencia al alimentar a una u otra bobina? 3. Cómo se puede determinar la relación de transformación? 4. Por qué se deben realizar las pruebas con la mayor rapidez posible 5. Cuál es la corriente en cada devanado del transformador? 6. Qué sucede en el transformador si se aumenta la carga (focos)? No olviden sus conclusiones individuales Página 13 de 13