Instituto Tecnológico de Tijuana
Ingeniería en Nanotecnología
= Practica #4 =
Materia.- Tópicos de Ingeniería y Tecnología I
Maestro.- Jorge Carlos Ríos
Alumnos.-
Francisco Figueroa Mendoza
Martin Fernando Ochoa Rodríguez
Ernesto Alonso Raygoza López
Martes 7 de junio del 2011.
= Objetivos =
Familiarizarse con el manejo del osciloscopio y el generador de señales.
Determinación de las características en AC de un circuito serie RL y RLC
= Marco Teórico =
En un circuito RL serie en corriente alterna, se tiene una resistencia y una bobina en serie. La corriente en ambos elementos es la misma.
La tensión en la bobina está en fase con la corriente (corriente alterna) que pasa por ella. (Tienen sus valores máximos simultáneamente), pero el voltaje en la bobina está adelantado a la corriente que pasa por ella en 90º (la tensión tiene su valor máximo antes que la corriente).
El valor de la fuente de voltaje que alimenta este circuito está dado por las siguientes fórmulas:
Estos valores se expresan en forma de magnitud y ángulo. Ver el diagrama fasorial de tensiones
Ejemplo: 47 /30° que significa que tiene magnitud de 47 y ángulo de 30 grados
La impedancia Z sería la suma (suma fasiorial) de la resistencia y la reactancia inductiva. Y se puede calcular con ayuda de la siguiente fórmula:
Para obtener la magnitud de Z de dividen los valores de Vs e I
Para obtener el /Θ de Z se resta el ángulo de la corriente, del ángulo del voltaje.
Un circuito RLC es aquel que tiene como componentes una resistencia, un condensador y un inductor conectados en serie
En un tiempo igual a cero, el condensador tiene una carga máxima (Qmáx). Después de un tiempo igual a cero, la energía total del sistema está dada por la ecuación presentada en la sección de oscilaciones en circuitos LC
En las oscilaciones en circuitos LC se había mencionado que las oscilaciones no eran amortiguadas puesto que la energía total se mantenía constante. En circuitos RLC, ya que hay una resistencia, hay oscilaciones amortiguadas porque hay una parte de la energía que se transforma en calor en la resistencia.
El cambio de la energía total del sistema dependiendo del tiempo está dado por la disipación de energía en una resistencia:
Luego se deriva la ecuación de la energía total respecto al tiempo y se remplaza la dada:
Se puede observar que el circuito RCL tiene un comportamiento oscilatorio amortiguado:
Si se tomara una resistencia pequeña, la ecuación cambiaría a :
Entre más alto el valor de la resistencia, la oscilación tendrá amortiguamiento más veloz puesto que absorbería más energía del sistema. Si R es igual a (4L/C) ½ el sistema se encuentra sobreamortiguado.
= Desarrollo =
1. Elegir dos pares resistencia-inductor y conectarlos en serie para las siguientes mediciones.
· Conecte el generador de señales y el osciloscopio para medir las características del circuito RL en una red de adelanto.
· Realice un barrido en frecuencia, fijando la amplitud a 10Vpp, observe y tome nota de frecuencias diferentes para cada par resistencia-inductor.
2. Ahora conecte la red RL para obtener una red de atrazo y repita el procedimiento anterior.
3. Elija componentes para conectar un circuito RLS serie, conecte el generador de señales fijando la amplitud a 15Vpp, realice un barrido en frecuencia y tome al menos 5 lecturas para las diferentes frecuencias y tome medición de los voltajes en los componentes del circuito.
4. Encuentre la frecuencia resonante del circuito.
= Resultados y análisis =
1. a) y b)
| Frecuencia | Resultado |
| 23.33 Hz | Aumenta la amplitud de la señal de entrada |
| 4.303 Hz | Las señales muestran un desfasamiento muy notorio |
| 9.901 Hz | La segunda señal en el Ch2 es mucho más pequeña |
| 30.15 Hz | La diferencia es notoria debido a que la amplitud es mayor en la señal de entrada |
| 21.37 | La señal tiene un adelanto y una mayor amplitud |
2.
| Frecuencia | Resultado |
| 10.18 Hz | Hay un adelanto de parte de la frecuencia del inductor |
| 172.974 | Las señales son muy parecidas pero aún hay mayor amplitud por la señal de entrada |
| 110.652 Hz | La señal de atrasó se hace presente por parte del inductor |
| 27.469 Hz | La señal del inductor presenta un ligero adelanto |
| 44.475 Hz | La amplitud de la entrada es mayor y hay un atrasó en la señal del inductor. |
3.
| Frecuencia | Resultado |
| 22.776 Hz | Resistencia 1.029 V; Inductor 81.024µV; Capacitor 14.115 V |
| 5.459 Hz | Resistencia 247.28mV; Inductor 52.449µV; Capacitor 14.135 V |
| 18.325 Hz | Resistencia 828.74V; Inductor 45.276µV; Capacitor 14.118 V |
| 67.431 Hz | Resistencia 2.987V; Inductor 696.049µV; Capacitor 13.824 V |
| 101.223 Hz | Resistencia 4.364V; Inductor 1.526mV; Capacitor 13.454 V |
4.
Frecuencia resonante
La diferencia de las señales de atrasó o adelanto depende de la frecuencia a la que se está trabajando.
= Conclusión =
Esta práctica nos aportó el poder determinar e identificar un circuito RL y RLC en cuestiones prácticas y el comportamiento real de dichos circuitos.
También nos mostró los tipos de señales que se generan en circuitos reales los cuales dejan de una manera más clara lo visto anteriormente en clase.
= Bibliografía =
http://isa.uniovi.es/~idiaz/SA/Problemas/Problema.RedesAdelantoAtraso.pdf
http://www.unicrom.com/Tut_circuitoRL.asp
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