P3: CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA II FUNDAMENTOS DE TECNOLOGÍA ELÉCTRICA D. FAUSTINO DE LA BODEGA Y BILBAO CURSO 2º GRUPO 01

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Carmelo Henríquez Parra
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ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL (BILBAO) Departamento de Ingeniería Eléctrica INDUSTRI INGENIARITZA TEKNIKORAKO UNIBERTSITATE-ESKOLA (BILBO) Ingeniaritza Elektriko Saila ALUMNO

1 ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL (BILBAO) Departamento de Ingeniería Eléctrica INDUSTRI INGENIARITZA TEKNIKORAKO UNIBERTSITATE-ESKOLA (BILBO) Ingeniaritza Elektriko Saila ALUMNO P3: CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA II ASIGNATURA TITULACIÓN PROFESOR FUNDAMENTOS DE TECNOLOGÍA ELÉCTRICA GRADO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA D. FAUSTINO DE LA BODEGA Y BILBAO CURSO 2º GRUPO 01 CURSO ACADÉMICO

2 PRÁCTICA Nº 3: CIRCUITOS DE CORRIENTE CONTINUA II 1. FUNDAMENTOS TEÓRICOS. En esta práctica veremos las resistencias y los condensadores, cómo disipan (las resistencias) o acumulan (los condensadores) la energía, la forma de determinar su valor y cómo hacerlos funcionar en la zona de seguridad, para que no se destruyan. Las resistencias disipan energía en forma de calor; esto puede destruirlas, si no son capaces de evacuarlo. Los condensadores, por su parte, la almacenan en forma de campo eléctrico. Finalmente, se hará una medida de la resistencia interna de una batería Valor de una resistencia. Ley de Ohm. El valor de una resistencia se puede calcular a partir de la medida de la tensión entre sus extremos y la intensidad que circula a través de ella. Su definición es una de las formas de la ley de Ohm y el cálculo de la potencia que disipa es el producto de estas dos medidas Valor de una capacidad. El valor de la capacidad de un condensador se define como la carga que será capaz de almacenar al someterlo a una diferencia de potencial de 1 Voltio entre sus contactos. Sin embargo, la medida de cualquiera de los parámetros necesarios para conocerla sólo es fácil cuando lo conectamos a una fuente de tensión alterna. La energía almacenada se puede calcular como la mitad del producto de la carga por la tensión entre sus extremos Zona de seguridad en resistencias y condensadores. Para hacer trabajar a una resistencia en la zona de seguridad se representa en un gráfico la función de potencia, con la tensión y la intensidad en sus ejes. El producto de los dos valores es la potencia, que aparece en el gráfico como una rama de hipérbola. En el caso de condensadores se hace lo mismo, pero esta vez con la carga y la tensión en sus ejes. La mitad de su producto es el valor de la energía acumulada, que se representa también como una rama de hipérbola. Fecha: 18 de noviembre de

3 Figura 1. Determinación de la zona de seguridad en resistencias y condensadores Indicación de los valores de resistencias y condensadores. Para que se puedan conocer los valores de las resistencias y condensadores, se establecen unos códigos normalizados (EN e IEC 63) para marcar los componentes. En el caso de las resistencias, se marca el valor de las mismas, y en el de los condensadores, su capacidad; para determinar las condiciones que son capaces de soportar se recurre a la potencia, en el caso de las resistencias, y la tensión, en el caso de los condensadores. Para marcar estos valores se usan códigos de colores (sobre todo en resistencias) o de letras y cifras; para marcar las resistencias se dibujan 2 o 3 bandas de colores, que indican las cifras significativas de su valor, más otra que establece el multiplicador del número escrito con las primeras; se añade una más, que indica la tolerancia en su valor y, opcionalmente, una última, que informará de su coeficiente de temperatura. El código de letras y cifras consta de una serie de 2 a 4 cifras y una letra, que hace de coma decimal e indica la unidad o múltiplo/submúltiplo de su valor; una letra adicional indicará la torelancia, que comienza con valores pequeños para las primeras letras y aumenta al desplazarse por el abecedario, siendo las últimas (a partir de la Q ) asimétricas, es decir con posibles variaciones de distinto valor en caso de presentarse por encima o por debajo del valor nominal Determinación del valor de la resistencia interna de una batería. En el caso de la resistencia de una batería, su medida se hace de forma indirecta, ya que no se puede aislar de la batería tal resistencia, ya que forma parte de ella. Por ello, se hace una medida de tensión cuando no circula intensidad a través de la resistencia (circula una intensidad casi nula, que es la que circula por el voltímetro) y se compara con una nueva medida con intensidad, que también se mide, de forma que vemos cómo varía la tensión con el paso de corriente. Fecha: 18 de noviembre de

4 2. ESQUEMA DE LOS MONTAJES. Para la medida de las resistencias se hace un montaje tan simple como la conexión de una fuente de alimentación a una resistencia, en serie con un amperímetro, para medir la intensidad que circula por ella; un voltímetro en paralelo mide la tensión en sus extremos. Ambos instrumentos son de cuadro móvil, ya que estamos trabajando con corriente continua, y el montaje usado será de larga derivación, ya que los valores de los componentes que medimos son todos mayores de 100 ohmios y los errores de medida serán menores que con un montaje de corta derivación, excepto en el caso de la última resistencia de valor muy bajo. Figura 2. Circuito de medida de larga derivación Para medir la resistencia interna de una batería el procedimiento es similar, pero teniendo en cuenta que no podemos desmontar la resistencia ni conectar una punta de prueba entre la batería y la misma, por lo que es preciso utilizar un método indirecto de medida. Hacemos circular una corriente a través de una resistencia externa y medimos las variaciones de la tensión de la batería debidas a las distintas intensidades que circulan por la resistencia interna, y sabemos que la variación de tensión es función de la resistencia interna, conociendo así su valor. Figura 3. Montaje para medir la resistencia interna de una batería Fecha: 18 de noviembre de

5 3. PRESENTACIÓN DE RESULTADOS El primer ensayo consiste en la observación de la indicación de los valores en unas resistencias y en unos condensadores, para calcular, según su tolerancia, los valores máximo y mínimo admisibles en los componentes, y comprobar por medio de la medida que su valor real se adapta a la indicación. Tabla 1. Marcas y medidas de resistencias y condensadores. Vemos cómo en todos los casos se cumple la norma; el valor real está dentro de los márgenes que se indican en el código de las resistencias. En esta práctica no se miden las capacidades de los condensadores, por lo que nos limitamos a leer los códigos marcados en ellos (letras y cifras) y reflejarlo en el informe. En cuanto a la medida de la resistencia interna de la batería, se miden sucesivamente las tensiones presentes en sus conectores, primero en vacío y después con distintas intensidades circulando a través de un circuito. Tabla 2. Medidas de la batería y resistencia calculada. 4. CONCLUSIONES Los valores obtenidos en las lecturas de las marcas (de bandas o de letras y cifras) se corresponden con las medidas efectuadas, pero dejan de manifiesto que los valores no son exactos, haciendo ver la importancia que tiene la tolerancia indicada por el fabricante y recordándonos que no debemos olvidar tenerla en cuenta; uno de los componentes observados indica una tolerancia del 20 %, lo que permite una deriva nada despreciable en los valores reales que podríamos encontrar al medir. Fecha: 18 de noviembre de

6 La medida de la resistencia interna de la batería ofrece un valor no constante, que aumenta con la intensidad que circula, debido a la naturaleza química de los procesos que tienen lugar en su interior. Este comportamiento se debe a que en el interior de una batería se llevan a cabo unos procesos que se interpretan, por simplificación, como una resistencia que, en realidad, no existe; esta asimilación es válida para márgenes relativamente pequeños de intensidades, pero se desvirtúa cuando se aumentan mucho las corrientes exigidas a la betería o debido a su descarga y/o a su envejecimiento. Fecha: 18 de noviembre de

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