GUÍA N° 3 – CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

FACULTAD CURSO AMBIENTE

Ingeniería Análisis de Circuitos Laboratorio remoto
Eléctricos

ELABORADO Javier Alcántara APROBADO POR JAVIER PIÉROLA

POR Benjumea /Alberto
Alvarado
VERSIÓN 001 FECHA DE 03/09/2020
APROBACIÓN

1. LOGRO GENERAL DE LA UNIDAD DE APRENDIZAJE

Al final de la unidad el estudiante aprende a realizar medidas en los circuitos serie y paralelo en
Corriente Alterna

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS DE LA PRÁCTICA

 Reconocer físicamente la fuente de corriente alterna, las resistencias, ls inductancias los
condensadores y demás equipos eléctricos de Corriente Alterna.
 Manejar un multímetro para realizar mediciones en Corriente Alterna (Tensión e intensidad)

 Realizar medidas de tensión e intensidad en un circuito de Corriente Alterna serie con

resistencia y bobina y en un circuito paralelo con resistencia y condensador.

3. MATERIALES Y EQUIPOS

• Software 3527(86

• Software LTSPICE XVII (free)

Fabricante: Linear Technology – Analog device

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4. FUNDAMENTO
Impedancia en Corriente :Alterna

EnCorriente
Alterna existen componentes cuya oposición al paso de corriente es proporcional a la
frecuencia de la corriente, de forma que al variar esta presentan un valor de resistencia distinto. A esa
resistencia, que es variable con la frecuencia, se le llama impedancia Z y suele estar constituida por dos
términos:

 La resistencia, que no varía

la frecuencia,
con y
 La reactancia X, que es el término que indica la resistencia que presenta un determinado componente
para una frecuencia. Se cuantifica mediante un número complejo:

Z=R+jX XL = ω L = 2 π f L XC = 1/ω C = 1/2

πfC

Circuito Resistivo
:

Figura 1

Se deduce que la onda de corriente alterna que atraviesa una resistencia pura es igual y en fase con la de
tensión, pero dividida por el valor de la resistencia.

Circuito Inductivo
:

Figura 2

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 En corriente alterna existen componentes cuya oposición al paso de corriente es a proporcional a l
En Corrientede
frecuencia ontinua
C la corriente,
la bobina
dese comporta
forma que alcomo
variarun conductor
estavalor
presentan deun
muy baja
de resistenciaCorriente
resistencia,
distinto.
A esa en
Alternasí aparece una
fuerza contra electromotriz debida
resistencia, que es variable con la frecuencia,impedancia al
se le llama y Zsuele estar constituida por dos corriente
campo variable provocado por la
alterna
términos: que atraviesa
la bobina.
a
 La resistencia, que no varía
n la frecuencia,
co y
La intensidad
que atraviesa bobina
una está atrasada 90º respecto a la tensión, es decir, que cuando la
 La
tensi
reactancia, que
X es el término que indica la resistencia que presenta un determinado componente
ón alcanza su pico, la intensidad
vale 0.
para una frecuencia. Se cuantifica mediante un número complejo:
Z = R + j X X =  L = 2f L 1 1
XC
 ωC 2π f C
L

Circuito capacitivo
:
CIRCUITO RESISTIVO

Se deduce que la onda de corriente alterna

Figura 3que atraviesa una resistencia pura es igual y en fase con la de
tensión, pero dividida por el valor de la resistencia.

EnCorrienteontinua
C el condensador cargado se comporta como una resistencia
permitiendo
infinita, no
el de corriente entre sus terminales.
EnCorriente Alterna
sí circula corriente; cuando la tensión crece
paso cero la corriente que al principio
desde disminuyendo
es va hasta que se hace cero al alcanzar la tensión
su máximo valor.

Laintensidad
que atraviesa
un condensadorestá adelantada
90º respecto a la tensión, es decir, que
cuando tensi
la ón alcanza su pico, la intensidad
vale 0.

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5. PROCEDIMIENTO (DESARROLLO DE LA PRÁCTICA)
CIRCUITO RL SERIE

1 Conectaren LTspiceel circuito Corr

iente Alterna con fuente60Hz
de de la figura, 4con Resistencia
y Bobina conectadas n serie
e y medir la tensión total aplicada, las tensiones en resistencia y bobina
y laintensidad total en valores RMS

, del inductor es 0,02H y la fuente tiene valor de311

El valor de R es 100 pico
V con
de resistencia
serie de 
1.

Figura 4. Circuito RL serie

2.- Fuente de Corriente Alterna: la fuente que se utiliza

voltaje,es
que se encuentraComponent
en .
Una vez en el esquemático, click en el botón
Advancedde la fuente y configurar las siguientes
opciones:

Figura5. Opcionesde la fuente para corriente alterna

Guardar el archivo con Apellidos Nombre del alumno y colocar

C1Apellidos
y nombre del alumno
en el esquemático (herramienta
Text)

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 Guardar el archivo con Apellidos Nombre del alumno y colocar ApellidosC2 y nombre del
alumno en el esquemático. Considerar las mismas opciones de simulación que el circuito RL
serie.

2.- Anotar las medidas realizadas del circuito RC paralelo en valores RMS en la Tabla 2.
También se deben anotar los valores resultantes de la resolución teórica del circuito.
Vg = V (V) I (mA) IR(mA) IC (mA)
V medido
V teórico Vg

Tabla 2. Valores nominales y medidos

6.6 Contestar las siguientes preguntas

1.- ¿Se cumple la ley de Kirchhoff de tensiones con los valores eficaces medidos en la Tabla 1?
2.- ¿Se cumple la ley de Kirchhoff de intensidades con los valores eficaces medidos en la Tabla
2?

Desarrollo de la práctica:
CIRCUITO EN SERIE

Datos:
 R=100 Ω
 L=0.02 H
 V m =311 v
 f =60 Hz

A continuación, se procederá a calcular la tensión eficaz de la fuente y a la vez la corriente que

circula por el circuito. Asimismo, los voltajes correspondientes de cada reactancia. Para ello,
usaremos las siguientes formulas.

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  Ley de ohm en forma fasorial:
V́
Í = … … … (1)
Z
Donde:

 Í :Corriente fasorial( A)
 V́ :Tensión fasorial ( V )
 Z=Impedancia ( Ω )

 Tensión eficaz:
Vm
V ef = =V́ … … … ( 2 )
√2
 Reactancia inductiva:
X L = jWL=2 πfL … … …(3)

Donde:
 X L : Reactanciainductiva ( Ω)
rad
 W =Frecuencia angular
s ( )
 f =Frecuencia senoidal ( Hz )
 L=Inductancia ( H )

 Reactancia capacitiva:
−j −j
XC = = … … … (4 )
WC 2 πfC
Donde:

 X C : Reactancia capacitiva( Ω)
rad
 W =Frecuencia angular
s ( )
 f =Frecuencia senoidal ( Hz )
 C=Capacitancia ( F )

 Impedancia equivalente en una conexión en serie:

Z eq=Z 1+ Z 2 … … …(5)

 Impedancia equivalente en una conexión en paralelo:

Z 1∗Z 2
Z eq= … … … (6)
Z1+ Z2

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 A continuación, se procederá a calcular la tensión eficaz de la fuente y a la vez la corriente que
circula por el circuito. Asimismo, los voltajes correspondientes de cada impedancia. Para ello,
usaremos las siguientes formulas.
Primero, calcularemos la tensión eficaz de la fuente. Para ello, usaremos la formula número 2.
Vm
V ef = =V́
√2
311 V
V ef =
√2
V ef =219.9102 V

Segundo, procederemos a calcular la reactancia inductiva. Por lo cual, utilizaremos la formula

número 3.
X L = jWL=2 πfL

X L = jWL=2 π (60 Hz)(0.02 H )

X L = j 7.5398Ω

X L =7.5398⦨ 0 ° Ω

Tercero, pasaremos a calcular la impedancia equivalente total del sistema. Para eso, utilizaremos la
formula número 5.
Z eq=Z 1+ Z 2

Z eq=R+ X L

Z eq=100 Ω+ j7.5398 Ω

Z eq=100.2838 ⦨ 4.3118 ° Ω

Cuarto, calcularemos la intensidad fasorial. Para ello, usaremos la formula número 1.

V́
Í =
Z
219.9102⦨ 0 V
Í =
100.2838⦨ 4.3118 ° Ω
Í =2.1929 ⦨−4.3118 ° A
Í =2.1929 A
Por último, encontraremos los voltajes correspondientes de cada impedancia. Para eso, usaremos la
formula número 1.
 Tensión fasorial del inductor:
V L= Í∗X L

V L=(2.1929 ⦨−4.3118 ° A)(7.5398 ⦨0 ° Ω)

V L=16.5340 ⦨−4.3118 ° V

V L=16.5340 V

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  Tensión fasorial de la resistencia:
V R= Í∗X R

V R=(2.1929⦨−4.3118° A)(100 ⦨0 ° Ω)
V R=219.29 ⦨−4.3118° V

V R=219.29 V

Triangulo de impedancia

CIRCUITO ELÉCTRICO LT SPICE XVII

Vg V (V ) V R (V ) V L (V ) I (A ) Z(Ω) R(Ω) X L (Ω)

V medido 217.51 216.9 16.35 2.1682 100.2839 100 7.5408 j

V teórico 219.9102 219.29 16.5340 2.1929 100.2838 100 7.5398j

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 CIRCUITO EN PARALELO

Datos:
 R=100 Ω
 C=0.001 F
 V m =311 v
 f =60 Hz

A continuación, se procederá a calcular la tensión eficaz de la fuente y a la vez la corriente fasora del
circuito. Asimismo, las corrientes fasoras que correspondientes que circulan por cada impedancia.
Para ello, usaremos formulas ya establecidas anteriormente.
Primero, calcularemos la tensión eficaz de la fuente. Para ello, usaremos la formula número 2.
Vm
V ef = =V́
√2
311 V
V ef =
√2
V ef =219.9102 V

Segundo, procederemos a calcular la reactancia capacitiva. Por lo cual, utilizaremos la formula

número 4.
−j −j
XC = =
WC 2 πfC
−j
XC =
2 π ( 60 Hz ) (0.001 F )
X C =− j 2.6526 Ω

X C =2.6526 ⦨−90 °

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Tercero, pasaremos a calcular la impedancia equivalente total del sistema. Para eso, usaremos la
formula número 6.
Z 1∗Z 2
Z eq=
Z1+ Z2

(100 ⦨ 0 ° Ω)(2.6526 ⦨−90Ω)

Z eq=
100 Ω− j 2.6526Ω

Z eq=265.26 ⦨−90 Ω∨ ¿ ¿
100.0352⦨−1.5195 ° Ω
Z eq=2.6517 ⦨−88.4805Ω

Cuarto, calcularemos la intensidad fasorial. Para ello, usaremos la formula número 1.

V́
Í =
Z
219.9102⦨ 0 V
Í =
2.6517 ⦨−88.4805 Ω
Í =82.9318 ⦨ 88.4805° A
Í =82.9318 A
Posteriormente procederemos a calcular las intensidades de fasor de cada impedancia.
 Intensidad de fasor del condensador:
V́
I C=
XC
219.9102⦨ 0 V
I C=
2.6526 ⦨−90 °
I C =82.9036 ⦨ 90 ° A

I C =82.9036 A

 Intensidad de fasor de la resistencia:

V́
I R=
XC
219.9102 V
I R=
100 Ω
I R =2.1991 A

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 CIRCUITO ELÉCTRICO LT SPICE XVII

Vg = V (V) I (A) IR(A) IC (A)

V medido 203.77 76.83 2.037 76.803
V teórico 219.9102 82.9318 2.1991 82.9036

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6.6 Contestar las siguientes preguntas
1.- ¿Se cumple la ley de Kirchhoff de tensiones con los valores eficaces medidos en la Tabla 1?

2.- ¿Se cumple la ley de Kirchhoff de intensidades con los valores eficaces medidos en la Tabla 2?

7. CONCLUSIONES

Aprendimos a realizar medidas de corriente y tensión en los circuitos serie RL y paralelo RC en Corriente Alterna.

Identificamos y calculamos la fuente de corriente alterna en un circuito, las resistencias, ls inductancias los condensadores y demás equipos
eléctricos de Corriente Alterna.

Usamos un multímetro del software LTSpice XVII para realizar mediciones de tensión e intensidad en un circuito de Corriente Alterna serie
con resistencia y bobina y en un circuito paralelo con resistencia y condensador.

8. RECOMENDACIONES

Antes de poner en funcionamiento el circuito RL serie y RC paralelo debemos asegurarnos que exista una conexión a tierra y que
todos los componentes se encuentren conectados entre sí.

Al colocar la fuente de voltaje alterna asegurarnos de configurar los valores de frecuencia y amplitud correctamente y en sus
respectivas unidades.

Verificar que los valores de los componentes eléctricos se coloquen correctamente.

Para obtener el valor eficaz de cada medición en los circuitos debemos pulsar la tecla control + click izquierdo en las etiquetas de
tensión e intensidad.

9. FUENTES DE INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA

Web: Área Tecnología https://www.areatecnologia.com/electricidad/ejercicios-alterna.html

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 Video Circuitos de Corriente Alterna https://www.youtube.com/watch?v=cmdr2vfETfU

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