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Laboratorio de Circuitos Electricos 2 Experiencia 4 - Grupo 1
Laboratorio de Circuitos Electricos 2 Experiencia 4 - Grupo 1
Laboratorio de Circuitos Electricos 2 Experiencia 4 - Grupo 1
INFORME N°4
GRUPO 1
1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ 3
2 OBJETIVOS........................................................................................................................ 3
3 FUNDAMENTO TEÓRICO ................................................................................................. 3
4 NORMAS DE SEGURIDAD GENERAL .............................................................................. 6
5 ELEMENTOS A UTILIZAR.................................................................................................. 7
6 DATOS ............................................................................................................................... 8
7 CIRCUITO A UTILIZAR ...................................................................................................... 8
8 PROCEDIMIENTO............................................................................................................ 11
9 CALCULOS ...................................................................................................................... 15
10 CUESTIONARIO ........................................................................................................... 17
11 CONCLUSIONES.......................................................................................................... 21
12 RECOMENDACIONES ................................................................................................. 21
13 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................. 22
UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA
Facultad de Ingeniería Mecánica - FIM
Área Académica de Electricidad
Laboratorio de Circuitos Eléctricos 2
1 INTRODUCCIÓN
Para el siguiente informe mediante el osciloscopio vamos a observar los diferentes desfasajes
que hay entre el voltaje y la corriente en un circuito conformado por resistores y condensadores
y en un circuito compuesto por resistores y un inductor, alimentados por una fuente eléctrica.
2 OBJETIVOS
3 FUNDAMENTO TEÓRICO
Reemplazando 𝐼 en 𝑉𝐿 , se tiene:
De esta manera podemos ver entonces que la corriente se encuentra atrasada en 90° respecto
al voltaje en el inductor o, dicho de otro modo, el voltaje se encuentra adelantado en 90°
respecto a la corriente del inductor. Esta particularidad del circuito RL podemos graficarlo
mediante ondas senoidales o fasores mostrados en la siguiente ilustración:
3.2 CIRCUITO RC
El circuito RC será resuelto de manera análoga a lo desarrollado en el circuito RL. Sin
embargo, este a diferencia del anterior presentara un comportamiento contrario al del inductor.
Ello puede ser demostrado de la siguiente manera:
Sea la corriente 𝐼 = 𝐼𝑚 . cos(𝑤𝑡 + ∅) presente en el circuito RC.
Se sabe que para un capacitor se cumple que:
1 𝑡
𝑉𝐶 = . ∫ 𝐼(𝑡)𝑑𝑡
𝐶 ∞
1 𝑡
𝑉𝐶 = . ∫ 𝐼 . cos(𝑤𝑡 + ∅) 𝑑𝑡
𝐶 ∞𝑚
𝐼𝑚
𝑉𝐶 = sin(𝑤𝑡 + ∅ − 90°)
𝑤𝐶
De esta manera podemos ver entonces que la corriente se encuentra adelantada en 90°
respecto al voltaje en el capacitor o el voltaje se encuentra retrasado en 90° respecto a la
corriente en el capacitor. Esta característica del circuito RC [2], podemos graficarlo en el
siguiente gráfico:
Fig. 03
𝑎𝑏 𝑒𝑓
sin−1 ∅ = =
𝑐𝑑 𝑔ℎ
Antes de realizar las pruebas del laboratorio en las mesas de ensayo tenga en cuenta
las siguientes recomendaciones:
5 ELEMENTOS A UTILIZAR
Fig. 6: Equipos
Fig. 7: Proteus
6 DATOS
Los datos entregados para elaborar este informe son:
120 60 Hz 1 kΩ 20 H 2 µf
Tabla 01: datos
7 CIRCUITO A UTILIZAR
7.1 Para el circuito R-C y el circuito R-L, estarán conectados a un osciloscopio digital,
representado por el siguiente esquema:
Fig. 9: Circuito RC
7.2 Para el circuito R-C y el circuito R-L, estarán conectados a un osciloscopio digital,
representado por el siguiente esquema el desfase de cada circuito:
7.3 Para el circuito R-C y el circuito R-L, estarán conectados a un osciloscopio digital,
representado por la siguiente superposición de ondas:
8 PROCEDIMIENTO.
Para nuestra experiencia se prosiguió a seguir los pasos de la guía de laboratorio de circuito
II-2021.
8.2 Se gradúa la escala V/div, ajustándolo a la misma escala para ambos canales.
CASO RC (R VARIABLE)
ORDEN RESISTENCIA SUPERPOSICION LISSAJOUS
N° R (kΩ) ф (ms) ф (°) 2A (V) 2B (V)
1 1.00 1.73 37.37 116.0 191.0
2 1.50 2.25 48.60 116.0 159.0
3 2.00 2.65 57.24 109.0 131.0
4 2.50 2.85 61.56 99.0 113.0
5 3.00 3.00 64.80 88.0 96.0
C (µF) 2.00 f (Hz) 60
Tabla 02: Circuito RC
CASO RC (C VARIABLE)
ORDEN CAPACITOR SUPERPOSICION LISSAJOUS
N° C (µF) ф (ms) ф (°) 2A (V) 2B (V)
1 3.00 2.20 47.52 118.0 160.0
2 3.50 2.44 52.70 114.0 144.0
3 4.00 2.60 56.16 110.0 132.0
4 4.50 2.73 58.97 102.0 120.0
5 5.00 2.86 61.78 100.0 113.0
R (kΩ) 1.00 f (Hz) 60
Tabla 03: Circuito RC
CASO RL
ORDEN RESISTENCIA INDUCTOR SUPERPOSICION LISSAJOUS
N° R (kΩ) L (H) ф (ms) ф (°) 2A (V) 2B (V)
1 1.00 2.00 2.43 52.49 116.0 146.0
2 1.50 2.50 2.68 57.89 109.0 129.0
3 2.00 3.00 2.77 59.83 104.0 120.0
4 2.50 3.50 2.88 62.21 101.0 114.0
5 3.00 4.00 2.91 62.86 97.0 109.0
f (Hz) 60
Tabla 04: Circuito RL
9 CALCULOS
9.1 CASO RC
Fig. 22: Cálculos teóricos en software mathcad para el caso de circuito RC.
9.2 CASO RL
Fig. 24: Cálculos teóricos en software mathcad para el caso de circuito RL.
10 CUESTIONARIO
Para poder obtener una circunferencia en la pantalla del osciloscopio, es necesario tener
un desfase de 90° y una misma amplitud entre las ondas sinusoidales a graficar, esto se
logra conectado en serie una impedancia, 𝑍1 = (663.146 + 𝑗663.146) Ω, a la capacitancia
𝐶1 .
Fig. 21: Simulación del circuito eléctrico, para obtener el desfase de 90°. Método de superposición
de Ondas sinusoidales, para 𝑍1 = (663.146+j663.146) Ω y 𝐶1 = 2𝜇𝐹
Fig. 22: Simulación del circuito eléctrico, para obtener el desfase de 90°. Método de superposición
de Ondas sinusoidales, para 𝑍1 = (663.146+j663.146) Ω y 𝐶1 = 2𝜇𝐹
Fig. 23: Simulación del circuito eléctrico, para obtener el desfase de 90°. Método de superposición
de Ondas sinusoidales, para 𝑍1 = (663.146+j663.146) Ω y 𝐶1 = 2𝜇𝐹
10.3 ¿Por qué cuando el desfasaje aumenta de 90° a 180° la elipse se inclina en sentido
contrario?
Matemáticamente se tiene:
𝑋 = 𝐴 sin(𝑤𝑡)
𝑌 = 𝐴 sin(𝑤𝑡 + ∅)
10.4 Elaborar un cuadro indicando el desfasaje teórico y experimental para los datos tomados
con el generador de ondas (métodos de superposición de ondas y método de Lissajjous.
CASO 1:
CASO RC (R VARIABLE)
ORDEN RESISTENCIA SUPERPOSICION LISSAJOUS TEORICO
N° R (kΩ) ф (ms) ф (°) ф (°) ф (°)
1 1.00 1.73 37.368 37.397 -37.016
2 1.50 2.25 48.600 46.849 -48.517
3 2.00 2.65 57.240 56.311 -56.450
4 2.50 2.85 61.560 61.176 -62.053
5 3.00 3.00 64.800 66.444 -66.150
Tabla 05: Cálculos teóricos y experimentales en el circuito RC (R variable).
CASO RC (C VARIABLE)
ORDEN CAPACITOR SUPERPOSICION LISSAJOUS TEORICO
N° C (µF) ф (ms) ф (°) ф (°) ф I (°)
1 3.00 2.20 47.52 47.52 -48.52
2 3.50 2.44 52.70 52.34 -52.84
3 4.00 2.60 56.16 56.44 -56.45
4 4.50 2.73 58.97 58.21 -59.48
5 5.00 2.86 61.78 62.25 -62.05
Tabla 06: Cálculos teóricos y experimentales en el circuito RC (C variable).
CASO 2:
CASO RL
ORDEN RESISTENCIA INDUCTOR SUPERPOSICION LISSAJOUS TEORICO
N° R (kΩ) L (H) ф (ms) ф (°) ф (°) ф (°)
1 1.00 2.00 2.43 52.488 52.610 52.984
2 1.50 2.50 2.68 57.888 57.668 57.858
3 2.00 3.00 2.77 59.832 60.074 60.512
4 2.50 3.50 2.88 62.208 62.370 62.175
5 3.00 4.00 2.91 62.856 62.862 63.313
Tabla 07: Cálculos teóricos y experimentales en el circuito RL.
10.5 Además del desfasaje entre las ondas para qué nos puede servir las curvas de Lissajous.
10.6 Explicar ¿Por qué se mide el desfase entre la tensión en los bornes de la resistencia y la
tensión de entrada?
El desfasaje se mide de ese modo debido a que la corriente que se desea comparar con
la tensión aplicada al circuito, se encuentra en fase con la caída de tensión que se genera
en la resistencia. Es así como esta caída de tensión sirve de modo indirecto para medir
el desfase de la corriente con la tensión aplicada al circuito.
El error mas probable pudo haber sido por la máquina del generador de ondas y el
osciloscopio. Debido a que el desfasaje se midió de manera virtual se pudo haber
cometido el error al momento de tomar el dato por parte de la persona encargada. Los
errores producto del uso del transformador conectado a una red domestica y los errores
dados por la maquina del generador de ondas y el osciloscopio no se pudieron notar
porque la experiencia se desarrollo de manera virtual.
10.8 Explicar ¿qué otros métodos existen para medir el desfasaje de dos ondas sinusoidales?
𝐴
∅ = sin−1 ( ) , 𝑆𝑖𝑒𝑛𝑑𝑜 ∅: 𝑎𝑛𝑔𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑓𝑎𝑠𝑎𝑗𝑒
𝐵
10.9 ¿Qué diferencias existen en las ondas sinusoidales obtenidas al utilizar el generador de
ondas y el autotransformador? ¡A qué se deben estas diferencias?
Debido a que desarrollamos la experiencia en el software de simulación no pudimos notar
mayor diferencia entre las ondas generadas por el generador de ondas y el
autotransformador.
11 CONCLUSIONES
✓ Se confirmo que existe diferentes maneras de comprobar si una onda esta atrasada o
adelantada, además de encontrar el ángulo de desfase.
✓ En el circuito RC se muestra el valor de la tensión del condensador esta atrasada al valor
de la tensión Vg.
✓ En el circuito RL se muestra el valor de la tensión del inductor adelanta al valor de la
tensión de la fuente Vg.
✓ Con ayuda del osciloscopio se logra determinar los valores de los ángulos de fase tanto de
la tensión como los voltajes respectivos en los casos RC y RL usando el método estudiado.
12 RECOMENDACIONES
✓ Luego de elegir los valores de R-L o R-C es conveniente calcular el ángulo de desfasaje
teóricamente primero para así poder elegir otro valor de R, L o C si es necesario, ya que no
es recomendable trabajar con ángulos cercanos a 90° o 0° porque complican la toma de
datos en el osciloscopio.
13 BIBLIOGRAFÍA