Circuitos-rlc Informe 4
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8/18/2019 Circuitos-rlc Informe 4
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CIRCUITOS R-L-C SERIE Y PARALELO DE CORRIENTE
ALTERNA
OBJETIVOS
Verificar el comportamiento de la caída de potencial en los resistores,
inductores y capacitadores de un circuito serie de corriente alterna.
Encontrar el factor de potencia del circuito R-L-C implementado.
FUNDAMENTO TEORICO
CORRIENTE ALTERNA
La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la
oscilación senoidal con la que se consiue una transmisión más eficiente de la
enería, a tal punto que al !a"lar de corriente alterna se so"rentiende que se
refiere a la corriente alterna senoidal.
#in em"aro, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de
oscilación periódicas, tales como la trianular o la cuadrada.
$tilizada en%ricamente, la C& se refiere a la forma en la cual la electricidad
llea a los !oares y a las industrias. #in em"aro, las se'ales de audio y
de radiotransmitidas por los ca"les el%ctricos, son tam"i%n e(emplos de
corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión
y recuperación de la información codificada )o modulada* so"re la se'al de la
C&.
$na característica adicional de esta corriente es que su forma armónica se
conser+a cuando la corriente es modificada por el efecto de elementos lineales,
a sa"er resistencias, "o"inas, transformadores, etc.
V =V M sen(wt )
http://es.wikipedia.org/wiki/Sinusoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_peri%C3%B3dicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_de_audiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_(telecomunicaci%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_peri%C3%B3dicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Se%C3%B1al_de_audiohttp://es.wikipedia.org/wiki/Radiofrecuenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Cablehttp://es.wikipedia.org/wiki/Modulaci%C3%B3n_(telecomunicaci%C3%B3n)http://es.wikipedia.org/wiki/Sinusoide
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CIRCUITO RLC
$n circuito RLC es un circuito en el que solo !ay resistencias, condensadores y
"o"inas estos tres elementos tienen, por ecuaciones características una
relación lineal )#istema lineal* entre tensión e intensidad. #e dice que no !ay
elementos acti+os.
• Resistencia
• Condensador
• o"ina
La intensidad eficaz de una corriente alterna se define como el +alor de la
intensidad de una corriente continua que desarrollase la misma cantidad de
calor en la misma resistencia y en el mismo tiempo. #e demuestra que
La intensidad máima I m está relacionada con la tensión máima
V m por
una epresión que tiene la misma forma que la que epresa la ley de /!m para
corrientes continuas.
I =V m
R sen (wt )= I m sen(wt )
I m=
V m
R
i ( t )=C dv (t )
dt
v ( t )=i (t ) . R
v (t )= Ldi(t )
dt
V ef =V m√ 2
=0.707V m I ef = I m√ 2
=0.707 I m
I m=V m
Z I =
V
Z
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_linealhttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_lineal
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IMPEDANCIA
En los circuitos de corriente alterna )&C* los receptores presentan una
oposición a la corriente que no depende únicamente de la resistencia ó!mica
del mismo, puesto que los efectos de los campos man%ticos +aria"les
)"o"inas* tienen una influencia importante. En &C, la oposición a la corriente
reci"e el nom"re de impedancia )0*, que o"+iamente se mide en 1. La
relación entre V, 2, 0, se determina mediante la 3Ley de /!m eneralizada3.
4or otra parte, el desfase 5, +iene dado por la epresión
La manitud 6 reci"e el nom"re de reactancia7 X L y
X C son la reactancia
inducti+a o inductancia y la reactancia capaciti+a o capacitancia. 8anto la
impedancia como la capacitancia se miden en o!mios )9*.
Los papeles de la inductancia y de la capacitancia son contrapuestos, tanto en
lo que se refiere a la limitación de la corriente, como al desfase que introducen
la corriente y la tensión. &sí, mientras que un aumento de inductancia reduce la
intensidad, un aumento de capacitancia la !ace aumentar. &demás, la
Z =√ R2+(w X L−(
1
w X C ))
2
ø =arctg X
R
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inductancia retrasa la intensidad respecto a la tensión, en tanto que la
capacitancia la adelanta. 8anto la inductancia como la capacitancia dependen
de la frecuencia de la tensión alterna
aplicada.
La relación que eiste entra la impedancia 0
de un circuito RLC en serie y los +alores de
R, X L ,
X C puede representarse
ráficamente considerando estas manitudes como +ectores. La resistencia R
se representa como un +ector situado so"re el e(eO X en sentido positi+o del
mismo7 y las reactancias X L y
X C , por +ectores situados so"re el e(e
OY , en los sentidos positi+o y neati+o, respecti+amente. La impedancia 0
será el +ector suma de los tres +ectores.
DIAGRAMA FASORIAL
$n fa!" es una representación ráfica de un número comple(o que se utiliza
para representar una oscilación, de forma que el fasor suma de +arios fasores
puede representar la manitud y fase de la oscilación resultante de la
superposición de +arias oscilaciones en un proceso de interferencia.
http://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_complejohttp://es.wikipedia.org/wiki/Oscilaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fase_(onda)http://es.wikipedia.org/wiki/Interferenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/N%C3%BAmero_complejohttp://es.wikipedia.org/wiki/Oscilaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Magnitud_f%C3%ADsicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fase_(onda)http://es.wikipedia.org/wiki/Interferencia
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La corriente alterna se suele representar con un +ector irando a la +elocidad
anular :. Este +ector reci"e el nom"re de fasor. #u lonitud coincide con el
+alor máimo de la tensión o corriente )seún sea la manitud que se est%
representando*. El ánulo so"re el e(e !orizontal representa la fase. La
+elocidad de iro : está relacionada con la frecuencia de la se'al.
En corriente alterna se da que en muc!as ocasiones, las tensiones y corrientes
presentan desfasa(es entre sí )distintas fases en un determinado momento*. En
los diaramas fasoriales esto se representa con un ánulo entre los fasores.
FACTOR DE POTENCIA
#e define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la
relación entre la potencia acti+a, 4, y la potencia aparente, #.; .
http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica#Potencia_activahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica#Potencia_aparentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_potencia#cite_note-ref_duplicada_1-1http://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_el%C3%A9ctricohttp://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_alternahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica#Potencia_activahttp://es.wikipedia.org/wiki/Potencia_el%C3%A9ctrica#Potencia_aparentehttp://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_potencia#cite_note-ref_duplicada_1-1
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& menudo es posi"le a(ustar el factor de potencia de un sistema a un +alor muy
próimo a la unidad.
Esta práctica es conocida como mejora o corrección del factor de potencia y se
realiza mediante la coneión a tra+%s de conmutadores, en eneral
automáticos, de "ancos de condensadores o de inductancias, seún sea el
caso el tipo de caras que tena la instalación. 4or e(emplo, el efecto inducti+o
de las caras de motores puede ser correido localmente mediante la coneión
de condensadores. En determinadas ocasiones pueden instalarse motores
síncronos con los que se puede inyectar potencia capaciti+a o reacti+a con tansolo +ariar la corriente de ecitación del motor.
Las p%rdidas de enería en las líneas de transporte de enería el%ctrica
aumentan con el incremento de la intensidad. Como se !a compro"ado, cuanto
más "a(o sea el f.d.p. de una cara, se requiere más corriente para conseuir
la misma cantidad de enería útil. 4or tanto, como ya se !a comentado, las
compa'ías suministradoras de electricidad, para conseuir una mayor
eficiencia de su red, requieren que los usuarios, especialmente aquellos que
utilizan randes potencias, mantenan los factores de potencia de sus
respecti+as caras dentro de límites especificados, estando su(etos, de lo
contrario, a paos adicionales por enería reacti+a.
La me(ora del factor de potencia de"e ser realizada de una forma cuidadosa
con o"(eto de mantenerlo lo más alto posi"le. Es por ello que en los casos de
randes +ariaciones en la composición de la cara es preferi"le que lacorrección se realice por medios automáticos.
#uponamos una instalación de tipo inducti+o cuyas potencias 4, ? y # forma
el triánulo de la fiura ;. #i se desea me(ora el cos@ a otro me(or cos@A, sin
+ariar la potencia acti+a 4, se de"erán conectar un "anco de condensadores en
paralelo a la entrada de la instalación para enerar una potencia reacti+a ?c de
sino contrario al de ?, para así o"tener una potencia reacti+a final ?f.
&nalíticamente
http://es.wikipedia.org/wiki/Sistemahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_s%C3%ADncronohttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_s%C3%ADncronohttp://es.wikipedia.org/wiki/Sistemahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_s%C3%ADncronohttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_s%C3%ADncrono
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4or un lado
B análoamente
Lueo,
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Capacitor Voltímetro
alastro Iultímetro diital
PROCEDIMIENTO$
;.- 2mplementamos el circuito serie R-L-C y paralelo de acuerdo a los +alores
de resistencia )R*, inductores )L* y capacitores )C*.
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.-Lueo !icimos +ariar la tensión de entrada y medimos en cada +ariación los
+alores en cada elemento.
G.-&l medir las tensiones en cada uno de los elementos o"tu+imos +alores queplasmamos en la siuiente ta"la.
S V A
RV
XC V
XLV
% ;>.J >.>H G.JK .J ;>.F
& >.FG >.>HM K.H F.HK >.J>
' G>.H >.>J ;>.K> K.J G.HH
( H>.>> >.>MG ;H.>; ;>.G> H.M>
) F>.;> >.;; ;K.FH ;.JK FH.;>
En paralelo
T A
V R A XC A XL A
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% >.;G ;>.K> >.>;K >.>M >.>;
& >.HJ >.MF >.;FG >.;MH >.>;
& >.GFG G>.F> >.;K >.JK >.>
( >.HF> H>.F> >.G>> >.GJ> >.>H
) >.> HM.M> >.G;; >.HFF >.>
ANALISIS DE DATOS$
DATOS DE LA TABLA N*%
V R= R . I
3.87= R .0.024
R=160
V XL= X L . I
10.56= X L .0.024
X L=440
V XC = X C . I
2.82= X C .0.024
X C =117.5
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X L=2πf . L
440
=2
π .60
. L
L=1.2 H
X C = 1
2πf .C
C = 1
2 π 60.117.5
C =0.22uF
La impedancia e$
|Z |=√ 1602+(440−117.5)2
Z =360
En+!nce e, An.,! de impedancia e$
ϕ=63.61
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El
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R=139
V XL= X L . I L
10.70= X L .0.01
X L=1070
V XC = X C . I C
10.70= X C .0.092
X C =116.3
X L=2πf . L
1070=2 π .60 . L
L=2.8 H
X C = 1
2πf .C
C = 12 π 60.117.5
C =0.23uF
La impedancia e$
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|Z |=√ 1
139
2
+( 1116.3− 1
1070 )2
Z =0.01
En+!nce e, 1n.,! de impedancia e$
ϕ=43.94
El
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C"s#= 1
1.39=0.72
CONCLUSIONES$
• #e pudo +erificar el comportamiento de la caída de potencial en los
resistores, inductores y capacitores de un circuito serie de corriente
alterna y un circuito paralelo de corriente alterna.
• #e calculó el factor de potencia del circuito R-L-C en serie y en paralelo
de corriente alterna dado en la eperiencia.
• Nu"o una peque'a diferencia en las comparaciones de datos !allados.
• 4resento la característica de que !u"o un retraso de tensión, que fue
determinada por los datos o"tenidos y desarrollado por su respecti+o
procedimiento.
OBSERVACIONES$
• &l momento de +ariar el +olta(e siempre descarar el capacitor para
tomar nue+amente el nue+o dato.
• #iempre tener cuidado al medir el +olta(e en los equipos de la"oratorio si
tra"a(amos con corriente >V.• #iempre usar el uniforme adecuado para cada eperiencia del
la"oratorio.
BIBLIOGRAFIA$
• Electrónica analóica
• !ttpOOes.PiQipedia.orOPiQiOCircuito RLC
• !ttpOOPPP.azimadli.comO+i"manspanis!Oelconceptodefase.!tm
• !ttpOOPPP.slides!are.netOuaslideOcorriente-alterna-presentation
• !ttpOOes.PiQipedia.orOPiQiOCondensadorelSCGS&Mctrico
http://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_anal%C3%B3gicahttp://www.azimadli.com/vibmanspanish/elconceptodefase.htmhttp://www.slideshare.net/gugaslide/corriente-alterna-presentationhttp://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_anal%C3%B3gicahttp://www.azimadli.com/vibmanspanish/elconceptodefase.htmhttp://www.slideshare.net/gugaslide/corriente-alterna-presentation