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    Laboratorio 4

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    Albert Vallejos Arias
    Este documento describe un experimento de circuitos eléctricos. El objetivo es analizar un circuito propuesto que contiene una fuente de señal, dos inductores y un condensador. Antes de la sesión experimental, el alumno debe calcular las corrientes y tensiones del circuito usando métodos nodales o de mallas. Durante la sesión, el alumno construirá el circuito y medirá sus variables usando bloques de Fourier. Después, calculará las impedancias de los componentes y comparará los resultados con los cálculos iniciales

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    Este documento describe un experimento de circuitos eléctricos. El objetivo es analizar un circuito propuesto que contiene una fuente de señal, dos inductores y un condensador. Antes de la sesión experimental, el alumno debe calcular las corrientes y tensiones del circuito usando métodos nodales o de mallas. Durante la sesión, el alumno construirá el circuito y medirá sus variables usando bloques de Fourier. Después, calculará las impedancias de los componentes y comparará los resultados con los cálculos iniciales

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    LABORATORIO 4

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    Este documento describe un experimento de circuitos eléctricos. El objetivo es analizar un circuito propuesto que contiene una fuente de señal, dos inductores y un condensador. Antes de la sesión experimental, el alumno debe calcular las corrientes y tensiones del circuito usando métodos nodales o de mallas. Durante la sesión, el alumno construirá el circuito y medirá sus variables usando bloques de Fourier. Después, calculará las impedancias de los componentes y comparará los resultados con los cálculos iniciales

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    Este documento describe un experimento de circuitos eléctricos. El objetivo es analizar un circuito propuesto que contiene una fuente de señal, dos inductores y un condensador. Antes de la sesión experimental, el alumno debe calcular las corrientes y tensiones del circuito usando métodos nodales o de mallas. Durante la sesión, el alumno construirá el circuito y medirá sus variables usando bloques de Fourier. Después, calculará las impedancias de los componentes y comparará los resultados con los cálculos iniciales

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    1.

    OBJETIVOS

    2. ACTIVIDADES DEL ALUMNO

    2.1 Circuito Propuesto

    I1

    VB
    VA VC

    Figura 1 Circuito propuesto


    I3
    I2

    En la figura 1:
    𝑒(𝑡) = 200 sen(100𝜋𝑡 − 20𝑜 ) (𝑉); 𝐶 = 20,019𝜇𝐹; 𝐿1 = 190,986𝑚𝐻; 𝐿2 = 206.901𝑚𝐻
    𝑅1 = 103𝛺; 𝑅2 = 83𝛺;
    2.2 Previo a la Sesión Experimental
    Considerando los objetivos planteados y la red propuesta para la experiencia, el alumno deberá:

    1. Calcular fasorialmente mediante método nodal y/o método de mallas, los potenciales de nudos
    y/o las corrientes de malla. Incluir la representación matricial de la red, derivada de las
    ecuaciones de equilibrio y su resolución. Tomar el negativo de la fuente como referencia de tensión.
    2. Especificar las polaridades de acuerdo a la figura 1 de las tensiones y las corrientes para cada
    una de las ramas del circuito propuesto.
    3. A partir de los resultados obtenidos en el punto 1, y de acuerdo con lo especificado en el punto 2
    de la presente sección, calcular todas las corrientes y tensiones de rama; tanto en el dominio de la
    frecuencia 𝜔 como en el dominio del tiempo (𝑡).
    4. Usando Data Inspector, visualice las señales en el dominio del tiempo de la tensión y la corriente
    de la fuente de energía del circuito en dos graficas separadas.
    5.- Usando Data Inspector, visualice las señales en el dominio del tiempo de la tensión y corriente
    de los otros elementos del circuito.

    2.3 Desarrollo de la Experiencia

    Durante la sesión experimental, el alumno deberá:

    1.Armar el circuito propuesto en la sección 2.1.


    2.Seguir las instrucciones indicadas en clases anteriores para configurar resistencias, la cual deberá
    tener tolerancia del 5%, con aplicación de tolerancia aleatoria y numero de desviaciones estándar de 2
    3.- En cuanto a los parámetros del condensador, éste deberá la cual deberá tener tolerancia del 5%, con
    aplicación de tolerancia aleatoria y numero de desviaciones estándar de 2, con: series resistance =0 y
    parallel conductance = 0
    4.- En cuanto a los parámetros del inductor, éste deberá la cual deberá tener tolerancia del 5%, con
    aplicación de tolerancia aleatoria y numero de desviaciones estándar de 2, con: series resistance =0 y
    parallel conductance = 0
    5.- Armar un subsistema con un módulo de Fourier, desde:
    Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Control & Measurements / Measurements/ fourier

    Con sensores de voltaje y de corriente, para medir en modulo y ángulo de cada voltaje y
    corriente del circuito propuesto.
    Debe quedar similar a la figura 2, para medir tensión y figura 3 para medir corriente
    6. Medir todas las tensiones de nudos y/o corrientes de mallas estipuladas de acuerdo al punto
    1 de la sección 2.2. usando un subsistema con bloque de Fourier. Tomar el negativo de la fuente
    como referencia de tensión.
    Medir ordenadamente:
    VA ; VB ; VC
    I1 ; I2 ; I3

    7. Medir las tensiones y corrientes para cada elemento del circuito de acuerdo a lo especificado
    en el punto 2 de la sección 2.2. usando un subsistema de Fourier. Medir ordenadamente:

    VL1 ; VL2; VC

    IL1; IL2; IC
    Figura 2 Subsistema para medir modulo y fase de voltaje

    Figura 3 Subsistema para medir modulo y fase de corriente

    Nota: la frecuencia del bloque de Fourier debe ser la misma de la fuente usada en el circuito
    2.4Trabajo Posterior a la Sesión Experimental

    El alumno deberá:
    1. Calcular la impedancia de cada uno de los elementos pasivos del circuito a partir de los valores
    obtenidos en la ejecución de la sección 2.3.
    a) En su forma polar. ¿Qué información se obtiene de los valores calculados para el módulo y el
    ángulo de cada una de las impedancias?
    b) En su forma rectangular. ¿Qué información se obtiene de los valores calculados para la parte real
    y la parte imaginaria, de cada una de las impedancias?
    2. Graficar, empleando la misma escala:
    a) Las impedancias en su forma polar, calculadas en el punto 1.a) anterior.
    b) Las impedancias en su forma rectangular, calculadas en el punto 1.b) anterior
    3. Usando Data Inspector, indique la gráfica fasorial que incluya a los potenciales de nudos y las
    corrientes de malla, según corresponda, a partir de las mediciones efectuadas en el punto 6 de la
    sección 2.3. Especifique claramente el módulo y el ángulo.
    4. Calcular y graficar mediante Data Inspector, las variables de ramas (tensiones y corrientes) de
    acuerdo a los sentidos asignados.
    5. Confeccionar una tabla comparativa que contenga los resultados obtenidos en el punto 1 de la
    sección 2.2, y el punto 6 y 7 de la sección 2.3.
    6. Comparar y justificar discrepancias entre los resultados de la tabla anterior.
    7. Presentar usando Data Inspector, en el dominio del tiempo, la tensión y corriente de la fuente de
    energía del circuito en un intervalo de dos ciclos.
    Referencias

    1) JOSÉ MARÍA ANGULO USATEGUI. Laboratorio de Prácticas de Microelectrónica. Volumen I.


    McGraw-Hill/Interamericana de España,Madrid, España, primera edición, 2002, XIX + 933 pp.
    2) BILL BOLTON. Mediciones y Pruebas Eléctricas y Electrónicas. Alfaomega Grupo Editor, S.A. de
    C.V., México, primera edición, 1996. XI + 319 pp.
    3) GILBERTO ENRÍQUEZ HARPER. Fundamentos de Control de Motores Eléctricos en la Industria.
    Editorial Limusa, S.A. de C.V., Grupo Noriega Editores, México, primera edición, 1999, 187 pp.
    4) RICHARD J. FOWLER. Electricity, Principles and Applications. McGraw-Hill International Editions,
    New York, cuarta edición, 1995. X + 390 pp.
    5) BERNARD GROB. Basic Electronic. McGraw-Hill Book Company, New York, primera edición, 1987.
    XII + 737 pp.
    6) WILLIAM H. HAYT Jr., JACK E. KEMMERLY, y STEVEN DURBIN. Análisis de Circuitos en Ingeniería.
    McGraw-HillInteramericana, México, sexta edición, 2002. XX + 827 pp.
    7) DONALD A. NEAMEN. Análisis y Diseño de Circuitos Electrónicos Tomo I.. McGraw-
    HillInteramericana, México, primera edición, 1999. XVII + 538 pp.
    8) LLUIS PRAT VIÑAS. ed. y et.al. Laboratorio de Electrónica Curso Básico. Alfaomega Grupo Editor,
    S.A. de C.V., México, tercera edición, 2000. IX + 196 pp.
    9) GIORGO RIZZONI. Principios y Aplicaciones de Ingeniería Eléctrica. McGraw-HillInteramericana S.A.,
    Bogotá, tercera edición, 2002. XX + 976 pp.
    10) IGNACIO SAHUQUILLO y MIGUEL PEDRO LASCORZ SALAZAR. Prácticas con Sistemas
    Electrónicos Dispositivos – Accionadores – Operacionales – Multivibradores – Transductores – Sistemas
    Digitales. McGraw-Hill, España, primera edición, 1993. XV + 327 pp.
    11) STANLEY WOLF y RICHARD F. M. SMITH. Guía para Mediciones Electrónicas y Prácticas de
    Laboratorio. Prentice-Hall Hispanoamericana, S.A., México, primera edición, 1992. XV + 584 pp.
    12) PAUL B. ZBAR. Prácticas de Medición con Instrumentos Electrónicos. Marcombo, S.A., Barcelona,
    España, primera edición, 1973. VII + 129 pp.
    13) PAUL B. ZBAR, GORDON ROCKMAKER Y DAVID J. BATES. Prácticas de Electricidad. Alfaomega
    Grupo Editor, S.A. de C.V., México, séptima edición, 2002. XII + 482 pp
    VR

    VC
    Scope

    Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Control & Measurements / Measurements/ fourier

    Simscape / Electrical / Specialized Power Systems / Fundamental Blocks / Measurements / Additional


    Measurements
    The Fourier block performs a Fourier analysis of the input signal over a running window of one cycle of the
    fundamental frequency of the signal. The Fourier block can be programmed to calculate the magnitude and phase
    of the DC component, the fundamental, or any harmonic component of the input signal.

    Recall that a signal f(t) can be expressed by a Fourier series of the form

    f(t)=

    n=1

    cos(nωt)+b

    sin(nωt)

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