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Informe Laboratorio #5, Borrador
Informe Laboratorio #5, Borrador
Informe Laboratorio #5, Borrador
Laboratorio N.º 5:
Circuitos rlc mixtos.
Profesor:
Ing. Roy Vindas Salazar
Autores:
José David Araya Alfaro 1 1850-0667
Alejandro Rodríguez Bermúdez 2 0745-0564
I Cuatrimestre 2023
Índice:
Índice:.................................................................................................................................................................2
Índice de tablas y figuras:............................................................................................................................2
Objetivos............................................................................................................................................................3
General:...................................................................................................................................................3
Específicos:.........................................................................................................................................3
Procedimiento...................................................................................................................................................4
Equipo y componentes para utilizar ...........................................................................................................6
Marco teórico...................................................................................................................................................7
Resultados experimentales............................................................................................................................8
Discusión...........................................................................................................................................................8
Conclusiones..................................................................................................................................................12
Bibliografía.....................................................................................................................................................13
Apéndice:........................................................................................................................................................14
Índice de tablas y figuras:
Objetivos
General:
Determinar el comportamiento de elementos resistivos, inductivos y
capacitivos conectados en configuraciones que mezclan series y en paralelos por medio
del ensamble de circuitos y la medición de las diferentes magnitudes eléctricas que hay
en ellos para la identificación de sus características cuando funcionan con CA.
Específicos:
Procedimiento
I Parte: Circuitos R-C.
1. Realice el montaje del circuito siguiente:
II Parte:Circuitos R-L
1. Realice el siguiente circuito y coloque el generador de funciones a una
frecuencia de 60HZ y una salida de 10.6Vp de la siguiente manera:
Tabla 1
Descripción
1 Resistencia 220 Ω
2 Resistencia 560 Ω
3 Resistencia 1K Ω
4 Resistencia 2K Ω
5 Resistencia 2.2K Ω
6 Resistencia 3K Ω
7 Resistencia 3,3K Ω
8 Condensador 6,6 µf
9 Condensador 10 µf
10 Condensador 100 µf (x2)
11 Condensador 1000 µf
12 Inductor 13,25 mH
13 Inductor 13,4 mH
Fuente de alimentación
14
AC
15 Cables de conexión
16 Protoboard
17 Multímetro digital
18 Osciloscopio
9
Marco teórico
Circuito R-C: En este circuito la impedancia tiene dos partes: una resistiva (R) y
otra reactiva (XC). La impedancia total será la suma fasorial de ambas. Un circuito RC
siempre produce un desfase negativo, se dice que el factor de potencia es capacitivo.
Circuito R-L: En este circuito la impedancia tiene dos partes: una resistiva (R) y
otra reactiva (XL). La impedancia total será la suma fasorial de ambas. Un circuito RL
siempre produce un desfase positivo y se dice que el factor de potencia es inductivo.
Un circuito RLC produce un desfase que puede ser positivo (circuito inductivo) o
negativo (circuito capacitivo), según cuál de los elementos tenga mayor contribución a la
reactancia
Resultados experimentales
Tabla 2. Valores rms y pico del circuito #1.
Circuito #1
Valores pico Valores Rms
Porcentajes de Valores Porcentajes de error
Valores teoricos Valores experimentales Valores teoricos
error (%) experimentales (%)
Corriente Voltaje Voltaje Corriente Voltaje Corriente Voltaje Corriente Voltaje Corriente
Voltaje (V) Corriente (mA)
(mA) (V) (V) (mA) (V) (mA) (V) (mA) (V) (mA)
No es posible Imposible
R1 10,58 5,29 9,6 9,26 7,48 3,74 8,02 3,16 7,22 15,51
medir calcular
No es posible Imposible
R2 10,494 4,77 9,6 8,52 7,41 3,37 7,56 2,7 2,02 19,88
medir calcular
No es posible Imposible
C1 1,26 4,77 1,6 26,98 0,89 3,37 0,45 2,6 49,44 22,85
medir calcular
No es posible Imposible
R3 9,84 3,28 8,8 10,57 7,02 2,32 7,66 1,08 9,12 53,45
medir calcular
No es posible Imposible
R4 0,72 3,28 0,8 11,11 0,51 2,32 0,35 1,08 31,37 53,45
medir calcular
No es posible Imposible
Total 10,6 13,35 10,4 1,89 7,49 9,44 8,02 6,9 7,08 26,91
medir calcular
Circuito #2
Circuito #3
Valores pico Valores Rms
Valores teoricos Valores experimentales Porcentajes de error (%) Valores teoricos Valores Porcentajes de error
Corriente Corriente Voltaje Corriente Voltaje Corriente Voltaje Corriente
Voltaje (V) Voltaje (V) Corriente (mA) Voltaje (V)
(mA) (mA) (V) (mA) (V) (mA) (V) (mA)
No es posible Imposible
R1 10,59 18,92 2,4 77,3 7,48 13,37 1,3 0,06 82,6 99,6
medir calcular
No es posible Imposible
L1 0,095 18,92 8,8 9163,2 0,067 13,37 5,35 0,06 7885,1 99,6
medir calcular
No es posible Imposible
R2 7,336 36,68 8,8 20,0 5,18 25,92 5,32 21,89 2,7 15,5
medir calcular
C1 (6,36 No es posible Imposible
7,64 18,34 1,6 79,1 5,4 12,96 1,1 18,29 79,6 41,1
μf) medir calcular
C2(6,36 No es posible Imposible
7,64 18,34 1,6 79,1 5,4 12,96 1,8 18,29 66,7 41,1
μf) medir calcular
R2(90,09 No No No No es posible No Imposible
7,47 37,35 4,33 22,07 42,0 40,9
μf) requerido requerido requerido medir requerido calcular
C1(90,09 No No No No es posible No Imposible
0,54 18,67 5,2 19,15 863,0 2,6
μf) requerido requerido requerido medir requerido calcular
C2(90,09 No No No No es posible No Imposible
0,54 18,67 5,4 19,15 900,0 2,6
μf) requerido requerido requerido medir requerido calcular
No es posible Imposible
Total 10,6 51,54 11,2 5,7 7,49 36,41 6,6 22,07 11,9 39,4
medir calcular
Total(90, No No No No es posible No Imposible
7,49 50,69 7,47 22,17 0,3 56,3
09 μf) requerido requerido requerido medir requerido calcular
Circuito #4
Valores pico Valores Rms
Valores teoricos Valores experimentales Porcentajes de error (%) Valores teoricos Valores Porcentajes de error
Corriente Corriente Voltaje Corriente Voltaje Corriente Voltaje Corriente
Voltaje (V) Voltaje (V) Corriente (mA) Voltaje (V)
(mA) (mA) (V) (mA) (V) (mA) (V) (mA)
R1 10,48 5,24 8,4 No es posible 19,85 Imposible 7,4 3,7 4,89 1,6 33,92 56,76
C1 1,52 5,24 2,4 No es posible 57,89 Imposible 1,07 3,7 1,3 1,62 21,50 56,22
R2 10,59 3,21 6,4 No es posible 39,57 Imposible 7,32 2,22 3,55 0,08 51,50 96,40
C2 0,094 3,21 1,6 No es posible 1602,13 Imposible 0,065 2,22 1,1 0,08 1592,31 96,40
L1 0,016 3,21 11,2 No es posible 69900,00 Imposible 0,011 2,22 6,87 0,15 62354,55 93,24
R3 10,6 5,33 10,4 No es posible 1,89 Imposible 7,49 3,74 6,33 1,61 15,49 56,95
Total 10,6 13,72 10,4 No es posible 1,89 Imposible 7,49 9,69 6,33 5,09 15,49 47,47
13
Discusión
En el primer circuito se obtuvieron por medio del osciloscopio voltajes pico de 9.6V para
R1 y R2, 8.8V para R3, 1.6V para C1, y finalmente 0.8V para R4. Con un promedio de 13.28% de
porcentaje de error para estas mediciones, no fue posible medir la corriente con el quipo. En el
caso del voltaje eficaz se obtuvo 8.02V para R1, 7.56 para R2, 7.66 para R3, 0.35V para R4 y 0.45V
en C1. Las corrientes de cada elemento registradas fueron 3.16mA par R1, 2.7mA en R2, 2.6 en C1
y 2.08mA en R3 Y R4. Los porcentajes de error para el voltaje figuran entre los 2.02% para R2 y
49.44% en C1. En el caso de la corriente se obtuvieron porcentajes muy altos con un promedio de
33% de error.
Para el segundo circuito mixto realizado se obtuvieron valores pico de 10V, 2V, 3.2V, 8.8V
y 2V para R1, R2, L1, L2 y R3 respectivamente, con porcentajes de error de 11.4% para R1, 24.2%
en R2, 25.0% en R4, los porcentajes de error para los inductores están fuera del rango de 100%.
No fue posible medir la corriente pico con el equipo, pero si se realizaron los cálculos teóricos
respectivos. En el caso del voltaje y corriente eficaz, por medio del multímetro se obtuvieron
valores de 6V y 0.71mA para R1, 1.27V y 0.12MA para R2, 1.62V y 0.04mA en L1, 5.29V y 0.0mA en
L2 y finalmente 1.26V y 0.04mA en R3. Nuevamente se obtuvieron en el voltaje porcentajes de
error fuera de rango para L1 y L2, 5.4% en R1, 12.4% en R2 y 11.5% en R3. En el caso de la
corriente, totas presentaron porcentajes de error por arriba del 77.6%.
En el tercer circuito para R1, R2, C1, C2 y R3, se obtuvieron por medio del osciloscopio
voltajes pico de 2.4V, 8.8V, 8.8V, 1.6V Y 1.6v respectivamente con porcentajes de error por arriba
del 70% para R1, C1 y C2, 20% para R2 y nuevamente fuera de rango para L1. En cuanto a los
valores eficaces, para el voltaje 1.3V en R1, 5.35V en L1, 5.32V en R2, 1.1V en C1 y 1.8V en C2. Con
porcentajes de error por arriba del 66.7%, sin embargo, R2 presento un 2.7% de error. Para la
corriente se obtuvieron valores de 0.06mA para R1 Y L1, 21.89mA para R2, 18.29mA C1 Y C2. En
cuanto a los porcentajes de error para la corriente, tenemos 99.6% en R1 y L1, 15.5% en R2 y
41.1% en los capacitores, en relación a los valores teóricos.
Para el ultimo circuito se obtuvo valores pico de 8.4V en R1, 2.4V en C1, 6.4V en R2, 1.6V
en C2, 11.2 para L1, 10.4V en R3 y 10.4 V en el voltaje total. Se realizaron los cálculos para el
porcentaje de error y se obtuvieron 1.89% para R3 y el voltaje pico total, 19.85% en R1, 57.89% en
C1, 39.57% en R2 y valores fuera de rango para C2 y L2. En el caso de los valores de voltaje y
corrientes eficaces se obtuvo 4.89V y 1.6mA en R1, 1.3V y 1.62mA en C1, 3.55V y 0.08mA en R2,
1.1V y 0.08mA en C2, 6.87V y 0.15mA en L1, 6.33V y 1.61mA en R3 y para el circuito total 6.33V y
5.09mA. El porcentaje de error para estas magnitudes fue de 15.49% para el voltaje total y R3,
14
Conclusiones
La inadecuada calibración de los equipos de medición a utilizar ocasiona mediciones fuera
de lo esperado con respecto a los datos teóricos. Es necesario revisar siempre el equipo y sus
parámetros o configuración antes de comenzar el laboratorio.
Nuevamente se generan muy altos porcentajes de error en las mediciones de los valores
de voltaje en los inductores producto de la reactancia inductiva del elemento y una resistencia
interna que poseen que no se toma en cuenta a la hora de realizar los cálculos.
Bibliografía
Ríos Quirós, M., (2020). Guía de laboratorio de circuitos electricos II [Archivo PDF].
Recuperado el 21 de febrero de 2023
https://campusvirtual.utn.ac.cr/pluginfile.php/5312562/mod_resource/content/
5/Guia%20de%20Laboratorio%20circuitos%20II%20%28III-2021%29.pdf
Apéndice:
Para este laboratorio se hizo uso de las siguientes fórmulas; la empleada para calcular el
voltaje eficaz, la empleada para calcular la reactancia inductiva y capacitiva, la
ley de ohm, la fórmula empleada para determinar la impedancia total de un
circuito paralelo, la fórmula empleada para determinar el periodo y la velocidad
angular, el divisor de corriente y la fórmula empleada para determinar el
porcentaje de error de una serie de resultados
Vp
Vrms:
√2
1
XC: Ω
2π x f x C
XL: 2π x f x L
V
I:
Z
V: I x Z
1
ZT: 1 1
+
Z Z
ω:2π x F
1
T:
F
Z1
IZX: x¿
ZX + Z 1
Valor Teórico−Valor Experimental
Porcentajes de Error: x 100
Valor Teórico
17
Cálculos realizados
Circuito #1:
10,6
Vrms: =7,49 V
√2
F:60 Hz
C: 10 μf
1
XC: =265,25 Ω
2 π x 60 Hz x 10 x 10−6 F
1
ZT: 1 1 1
+ +
2000 Ω 2200−265,25 iΩ 3220 Ω
Zt: 793,07−34,03i Ω
7,49 ∠0 ° V
IT rms: =9,44x10−3 ∠2,45°A
793,07−34,03 i Ω
10,6 ∠0 ° V
IT pico: =13,35x10−3 ∠2,45°A
793,07−34,03 i Ω
1314,90←4,07 ° Ω −3 −3
IZ1 Rms: x 9 , 44 x 10 ∠ 2,45 ° A=3,74 x 10 ∠−0,005 ° A
2000 Ω+ 1314,90←4,07 ° Ω
1314,90←4,07 ° Ω −3 −3
IZ1 Pico: x 13 , 35 x 10 ∠ 2,45 ° A=5,29 x 10 ∠−0,005° A
2000 Ω+ 1314,90←4,07 ° Ω
2000< 0° Ω
IZA Rms: x 9 , 44 x 10−3 ∠ 2,45 ° A=5,69 x 10−3 ∠ 4,06 ° A
2000 Ω+ 1314,90←4,07 ° Ω
2000< 0° Ω
IZA Pico: x 13 , 35 x 10−3 ∠ 2,45 ° A=8,05 x 10−3 ∠ 4,06 ° A
2000 Ω+ 1314,90←4,07 ° Ω
3220<0 ° Ω
IZ2 Rms: x 5,69 x 10−3 ∠4,06 ° A=3,37 x 10−3 ∠6,86 ° A
3220<0 ° Ω+ 2200−265,25 i Ω
3220<0 ° Ω −3 −3
IZ2 Pico: x 8,05 x 10 ∠ 4,06° A=4,77 x 10 ∠ 6,86 ° A
3220<0 ° Ω+ 2200−265,25 i Ω
2200−265,25i Ω −3 −3
IZ3 Rms: x 5,69 x 10 ∠4,06 ° A=2,32 x 10 ∠−0,013 ° A
3220<0 ° Ω+ 2200−265,25 i Ω
2200−265,25i Ω
IZ3 Pico: x 8,05 x 10−3 ∠ 4,06° A=3,28 x 10−3 ∠−0,013° A
3220<0 ° Ω+ 2200−265,25 i Ω
VR1 Rms: 3,74 x 10−3 ∠−0,005 ° A x 2000 Ω ∠0° = 7,48 V∠-0,005°
Circuito #2:
10,6
Vrms: =7,49 V
√2
F:60 Hz
L1:13,4 mH
L2:13,25 mH
XL1: 2π x 60 Hz x 13,4 mH=5,05 Ω
XL2: 2π x 60 Hz x 13,25 mH=4,99 Ω
Z1: 1000+5,05 i Ω
Z2: 560+ 4,99i Ω
1
ZA: 1 1
+
1000+5,05 i Ω 560+4,99 i Ω
ZA: 358,98∠0 , 43 ° Ω
ZT: 2000 Ω+¿358,98∠0 , 43 ° Ω
ZT: 2358,98∠0 , 06 ° Ω
7,49∠0 ° V
IT rms: =3,17x10−3 ∠-0,06°A
2358,98∠0 ,06 ° Ω
10,6∠ 0° V
IT pico: =4 ,49x10−3 ∠-0,06°A
2358,98∠ 0 ,06 ° Ω
560+4,99 i Ω −3 −3
IZ1 Rms: x 3 ,17 x 10 ∠−0,06 ° A=1,13 x 10 ∠ 0,08 ° A
1000+5,05i Ω+560+ 4,99i Ω
560+4,99 i Ω −3 −3
IZ1 Pico: x 4 , 49 x 10 ∠−0,06 ° A=1,61 x 10 ∠ 0,08 ° A
1000+5,05i Ω+560+ 4,99i Ω
1000+5,05 i Ω −3 −3
IZ2 Rms: x 3 ,17 x 10 ∠−0,06 ° A=2,03 x 10 ∠−0,13 ° A
1000+5,05i Ω+560+ 4,99i Ω
1000+5,05 i Ω −3 −3
IZ2 Pico: x 4 , 49 x 10 ∠−0,06 ° A=2,87 x 10 ∠−0,13° A
1000+5,05i Ω+560+ 4,99i Ω
VR1 Rms: 3,17x10−3 ∠-0,06°A x 2000 Ω ∠0° = 6,34 ∠-0,06°V
Circuito #3:
10,6
Vrms: =7,49 V
√2
F:60 Hz
L1:13,4 mH
C1 y C2: 6,36 μf
XL1: 2π x 60 Hz x 13,4 mH=5,05 Ω
1
XC: =208,53 Ω
2 π x 60 Hz x 12,72 x 10−6 F
Z1: 560+5 , 05 iΩ
Z2: 200-208,53 iΩ
1
ZT: 1 1
+
560+5 , 05 i Ω 200−208,53 i Ω
ZT: 205,66∠-30,69° Ω
7,49∠ 0 ° V
IT rms: =36,41x10−3 ∠30,69°A
205,66 ∠−30,69 ° Ω
10,6 ∠ 0 ° V
IT pico: =51,54x10−3 ∠30,69°A
205,66 ∠−30,69 ° Ω
7,49∠ 0 ° V
IZ1 Rms: =13,37x10−3 ∠-0,51°A
560+5 , 05i Ω
10,6∠ 0° V
IZ1 Pico: =18,92x10−3 ∠-0,51°A
560+5 , 05i Ω
7,49∠ 0° V
IZ2 Rms: =25 ,92x10−3 ∠46,19°A
200−208,53 iΩ
10,6 ∠0° V
IZ2 Pico: =36 ,68x10−3 ∠46,19°A
200−208,53 iΩ
VR1 Rms: 13,37x10−3 ∠-0,51°A x 560 Ω ∠0° = 7,48 ∠-0,51°V
Circuito #4:
10,6
Vrms: =7,49 V
√2
F:60 Hz
L1:13,4 mH
C1: 9,09 μf
C2: 90,9 μf
XL1: 2π x 60 Hz x 13,4 mH=5,05 Ω
1
XC1: −6 F
=291,81 Ω
2 π x 60 Hz x 9,09 x 10
1
XC2: =29,44 Ω
2 π x 60 Hz x 90,09 x 10−6 F
Z1: 2000-291 , 81i Ω
Z2: 3300-24,39 iΩ
Z3: 2000Ω
1
ZT: 1 1 1
+ +
2000−291 ,81 i Ω 3300−24,39 i Ω 2000 Ω
ZT: 772,38∠-3,26° Ω
7,49∠ 0 ° V
IT rms: =9,69x10−3 ∠3,26°A
772,38∠−3,26 ° Ω
10,6 ∠0 ° V
IT pico: =13,72x10−3 ∠3,26°A
772,38∠−3,26 ° Ω
7,49∠0 ° V
IZ1 Rms: =3,70x10−3 ∠8,30°A
2000−291 , 81i Ω
10,6∠ 0° V
IZ1 Pico: =5,24x10−3 ∠8,30°A
2000−291 , 81i Ω
7,49∠ 0° V
IZ2 Rms: =2,22x10−3 ∠0,42°A
3300−24,39 iΩ
10,6 ∠0° V
IZ2 Pico: =3,21x10−3 ∠0,42°A
3300−24,39 iΩ
7,49∠ 0 ° V
IR3 Rms: =3,74x10−3 ∠0°A
2000 Ω
25
10,6∠ 0° V
IR3 Pico: =5,33x10−3 ∠0°A
2000 Ω
VR1 Rms: 3,70x10−3 ∠8,30°A x 2000 Ω ∠0° = 7,4 ∠8,3°V