circuitos ii

MANUAL DE PRÁCTICAS

INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE SAN MARTÍN TEXMELUCAN


ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS DE CORRIENTE

ALTERNAEMF-1003

INGENIERÍA ELECTROMECÀNICA

Fecha de Actualización 28/Junio/2012

PLAN IEME-2005-291IEME-2010-210

ÍNDICE

Introducción………………………………………………………………………………..…1PRACTICA 1Elementos de corriente alterna………………………………………………………………...…………….…………2PRACTICA 2Medición de las impedancias en circuitos RLC a diferentes frecuencias………..……5PRACTICA 3Comprobación del teorema de Thevenin, Norton, Superposición……………..……….7PRACTICA 4Medición de potencia eléctrica real, reactiva y aparente en un circuito monofásico....9

INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

PLAN ISIC-2004-296

INTRODUCCIÓN

El análisis de circuitos de corriente alterna constituye la base para el estudio y/o diseño de los sistemas eléctricos, ya que desarrolla la capacidad de análisis e interpretación de su comportamiento cuando se excita con señales variantes en el tiempo. Con la introducción de conceptos básicos, tales como potencia instantánea, potencia compleja, factor de potencia, etc., se relacionará la materia con los fenómenos presentes en cualquier sistema que utilice energía eléctrica. Esto conllevará a que el alumno identifique la aplicación del análisis de circuitos en la vida real.

Este manual de prácticas está diseñado para que los alumnos puedan adquirir los conocimientos básicos de la electrónica analógica e introducirán al alumno de maneraprogresiva al análisis de circuitos y a los fenómenos presentes ante señales deexcitación variantes en el tiempo.

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Análisis de Circuitos Eléctricos de

Corriente Alterna.

EMF-1003

PLAN 2010

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

Análisis de Circuitos de corriente alterna (EMF-1003) ING. ELECTROMECANICA ELKEELECTROMECANICA

SUBTEMA: 1.1

Práctica 1

Caracterización de formas de onda Ésta práctica comprende las prácticas número 1 del temario de Análisis de circuitos eléctricos de corriente alterna.

1. OBJETIVO

Realizar la caracterización de las formas de onda usando un generador de señales y realizar la simulación.

2. MARCO TEÓRICO

Información que relacione los temas vistos en clase con la práctica que se va a realizar. Pueden ser conceptos básicos y fórmulas empleadas.

3. MATERIAL, EQUIPO Y REACTIVOS

Osciloscopio

Generador de funciones

software

4. PROCEDIMIENTO

i. Con el osciloscopio y el generador de funciones obtener una señal senoidal con un voltaje pico de 8V y una frecuencia de 60Hz similar a la mostrada en la figura 1 y calcular:

Figura 1

a. Amplitud

b. periodo

c. frecuencia

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d. Valor RMS

e. Valor promedio

ii.

5. DESARROLLO (ACTIVIDADES, DATOS Y RESULTADOS)

En este apartado el alumno describirá el desarrollo de la práctica, incluyendo datos, cálculos y resultados que se obtienen.

6. CUESTIONARIO

Contestar las preguntas indicadas

I. ¿Qué es una onda?

II. ¿Qué es una perturbación?

III. ¿Cuáles son las características de las ondas transversales?

IV. ¿Qué es la elongación?

V. ¿Qué es la frecuencia?

VI. ¿Qué es el periodo?

VII. ¿Qué es un valor efectivo o RMS?

VIII. ¿Cuál es la fórmula para calcular el valor RMS?

IX. ¿Qué es el valor promedio y cuál es la fórmula?

7. BIBLIOGRAFÍA

8. FUENTES DE INFORMACIÓN1. William H. Hayt Jr. & Jack E. Kemmerly. Análisis de Circuitos en Ingeniería.7ª Ed. (2007). Editorial Mc Graw Hill, México.2. Charles K. Alexander & Mattew N. O. Sadiku. Fundamentos de CircuitosEléctricos. 3ª Ed. (2007). Editorial: Mc Graw Hill, México.3. J.R. Cogdell/University of Texas at Austin. Fundamentos de CircuitosEléctricos. Edición (2007). Editorial: Prentice Hall, México.4. David E. Johnson, John L. Hilburn , J. R. Johnson & Peter D. Scott. Análisis

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Básico de Circuitos Eléctricos. 5ª Ed. (2003). Editorial: Prentice Hall,México.5. Joseph Edminister & Mahmood Nahvi. Circuitos Eléctricos y Electrónicos. 4ªEd. (2005). Editorial: McGraw Hill, México.6. J. David Irwin/Auburn University. Análisis básico de Circuitos en Ingeniería.5ª Ed. (2005). Editorial: Prentice Hall, México.7. Robert L. Boylestad. Análisis Introductorio de Circuitos. 8ª Ed. (2007).

Editorial: Prentice Hall, México.

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SUBTEMA: 1.7

Práctica 2Mediciones en circuitos RLC

Ésta práctica comprende las prácticas número 2 y 3 del temario de Análisis de circuitos eléctricos de corriente alterna.

1. OBJETIVO

Realizar la simulación de un circuito RLC donde realicen la medición de las impedancias

2. MARCO TEÓRICO



Software para simular MULTISIM

4. PROCEDIMIENTO

1.- Calcular la impedancia de cada elemento del circuito (relación de voltaje y corriente) , recuerda que en los circuitos de ca, se define a la impedancia como la relación del voltaje efectivo y la corriente efectiva en la parte del circuito que se esté considerando. Para medir la impedancia de entrada de algún instrumento o circuito bajo prueba se utiliza la conexión mostrada en lasiguiente figura:

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Osciloscopio

Habiendo mostrado el diagrama de conexión para medición de impedancia de entrada daremos el procedimiento para su medición.

Se regula la fuente de alimentación o generador a un nivel de voltaje y frecuencia adecuados (hay que recordar que el instrumento bajo prueba de medición de su impedancia interna puede cambiar con la frecuencia). Se conecta una resistencia variable en serie con el instrumento al cual se le va a determinar su impedancia interna. Se conecta en paralelo a la resistencia patrón un instrumento medidor de voltaje(osciloscopio o voltímetro). Se enciende la fuente de alimentación y se modifica el valor de la resistencia variable hasta que el voltaje que caiga en ella sea exactamente la mitad del voltaje aplicado (VCH2 = VCH1/2). El valor que haya adquirido la resistencia variable (desconectada y medida con un multímetro) será el valor de la resistencia interna o Zi del instrumento o circuito bajo prueba.

Este método está fundamentado en que cuando dos resistencias son del mismo valor y

conectados en serie la caída de voltaje en cada una de ellas es la mitad del voltaje aplicado.

Este método no es aconsejable para cuando se miden resistencias extremadamente altas ya que la misma resistencia interna del instrumento de medición alteraría los resultados. NOTA: Será de gran importancia la medición de la resistencia interna(ri) de nuestros instrumentos (generador, osciloscopio, etc.) para el buen funcionamiento de algunas de las próximas prácticas a desarrollar

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.



6. CUESTIONARIO

i. ¿Cuáles son las unidades de la impedancia y de la admitancia?ii. ¿Qué es una impedancia y que es una admitancia?iii. Explica ¿Cómo se mide la impedancia de entrada y la de salida?

7. BIBLIOGRAFÍA

1. William H. Hayt Jr. & Jack E. Kemmerly. Análisis de Circuitos en Ingeniería.7ª Ed. (2007). Editorial Mc Graw Hill, México.2. Charles K. Alexander & Mattew N. O. Sadiku. Fundamentos de CircuitosEléctricos. 3ª Ed. (2007). Editorial: Mc Graw Hill, México.3. J.R. Cogdell/University of Texas at Austin. Fundamentos de CircuitosEléctricos. Edición (2007). Editorial: Prentice Hall, México.4. David E. Johnson, John L. Hilburn , J. R. Johnson & Peter D. Scott. AnálisisBásico de Circuitos Eléctricos. 5ª Ed. (2003). Editorial: Prentice Hall,México.5. Joseph Edminister & Mahmood Nahvi. Circuitos Eléctricos y Electrónicos. 4ªEd. (2005). Editorial: McGraw Hill, México.6. J. David Irwin/Auburn University. Análisis básico de Circuitos en Ingeniería.5ª Ed. (2005). Editorial: Prentice Hall, México.7. Robert L. Boylestad. Análisis Introductorio de Circuitos. 8ª Ed. (2007).


SUBTEMA: 2.3,2.4,2.5,2.6

Práctica 3

Comprobación del teorema de Thevenin, Norton, Superposición.

Ésta práctica comprende las prácticas número 6,7,8 y 9 del temario de Análisis de

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circuitos eléctricos de corriente alterna.

1. OBJETIVO

Analizar redes y teoremas de redes de corriente alterna en estado estable en el dominio de la frecuencia.

2. MARCO TEÓRICO



Resistencias de valores diversos

Protoboard

Una fuente de tensión de CA.

Pinzas de punta

Cables

Software

OsciloscopioMultímetro digital.

4. PROCEDIMIENTO

1.- Calcular la respuesta completa del circuito utilizando mallas, nodos, superposición, Thévenin, Norton y el teorema de Máxima transferencia de energía.2.- Medir la respuesta de voltaje con el osciloscopio en cada elemento.3.- Comprobar si el cálculo corresponde con la medición.4.- Realizar ajustes.

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Realizados los cálculos y mediciones de voltaje alterno en cada elemento, explicar la respuesta de los mismos.

Entregar un reporte de las actividades realizadas durante la práctica.


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6. CUESTIONARIO

7. BIBLIOGRAFÍA

1. William H. Hayt Jr. & Jack E. Kemmerly. Análisis de Circuitos en Ingeniería.7ª Ed. (2007). Editorial Mc Graw Hill, México.

2. Charles K. Alexander & Mattew N. O. Sadiku. Fundamentos de Circuitos Eléctricos. 3ª Ed. (2007). Editorial: Mc Graw Hill, México.

3. J.R. Cogdell/University of Texas at Austin. Fundamentos de CircuitosEléctricos. Edición (2007). Editorial: Prentice Hall, México.4. David E. Johnson, John L. Hilburn , J. R. Johnson & Peter D. Scott. Análisis

Básico de Circuitos Eléctricos. 5ª Ed. (2003). Editorial: Prentice Hall,México.5. Joseph Edminister & Mahmood Nahvi. Circuitos Eléctricos y Electrónicos. 4ª

Ed. (2005). Editorial: McGraw Hill, México.6. J. David Irwin/Auburn University. Análisis básico de Circuitos en Ingeniería.5ª Ed. (2005). Editorial: Prentice Hall, México.7. Robert L. Boylestad. Análisis Introductorio de Circuitos. 8ª Ed. (2007).


.

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Práctica 4Medición de potencia eléctrica real, reactiva y aparente en un circuito monofásico

SUBTEMA: 3.1, 3.2

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Ésta práctica comprende las prácticas número 4 del temario de Análisis de circuitos eléctricos de corriente directa.

1. OBJETIVO

Comprenderá el concepto de potencia aplicado a los circuitos eléctricos RLC en régimen permanente excitados con corriente alterna.

2. MARCO TEÓRICO

Conociendo el comportamiento de elementos eléctricos pasivos dentro de un circuito de corriente alterna, realizar mediciones de voltaje, corriente, impedancia y así determinar la potencia eléctrica que absorbe o entrega cada elemento.


Resistencias de valores diversos

Protoboard

Multimetro

Fuente de voltaje

Pinzas de punta

Cables

Software para simular MULTISIM

osciloscopio

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4. PROCEDIMIENTO

1.- Calcular la impedancia de cada elemento del circuito.2.- Aplicar una fuente de tensión de CA.3- Medir con el osciloscopio la tensión en cada elemento.4- Realizar los cálculos de corriente fasorial.5- Realizar el cálculo de potencia en cada elemento.



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6. CUESTIONARIO

i. En términos de potencia ¿Qué sucede en un circuito si tiene reactancia?ii. ¿Qué sucede si el circuito tiene un capacitor?iii. ¿Qué sucede si el circuito tiene un inductor?iv. Define que es la potencia activav. Define que es la potencia reactiva vi. Define que es la potencia aparente.vii.

7. BIBLIOGRAFÍA

1. William H. Hayt Jr. & Jack E. Kemmerly. Análisis de Circuitos en Ingeniería.7ª Ed. (2007). Editorial Mc Graw Hill, México.2. Charles K. Alexander & Mattew N. O. Sadiku. Fundamentos de CircuitosEléctricos. 3ª Ed. (2007). Editorial: Mc Graw Hill, México.3. J.R. Cogdell/University of Texas at Austin. Fundamentos de CircuitosEléctricos. Edición (2007). Editorial: Prentice Hall, México.4. David E. Johnson, John L. Hilburn , J. R. Johnson & Peter D. Scott. AnálisisBásico de Circuitos Eléctricos. 5ª Ed. (2003). Editorial: Prentice Hall,México.5. Joseph Edminister & Mahmood Nahvi. Circuitos Eléctricos y Electrónicos. 4ªEd. (2005). Editorial: McGraw Hill, México.6. J. David Irwin/Auburn University. Análisis básico de Circuitos en Ingeniería.5ª Ed. (2005). Editorial: Prentice Hall, México.7. Robert L. Boylestad. Análisis Introductorio de Circuitos. 8ª Ed. (2007).


Lista de material, equipo o reactivo a utilizarNombre de la práctic

a

Material, equipo y reactivo Cantidad Unidad

Fuentes de voltajeOsciloscopioGenerador de funcionesMultimetroSoftware de multisim

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Lista de bibliografía requeridaFOLIO BIBLIOGRAFIA

2 1. William H. Hayt Jr. & Jack E. Kemmerly. Análisis de Circuitos en Ingeniería.7ª Ed. (2007). Editorial Mc Graw Hill, México.

2 David E. Johnson, John L. Hilburn , J. R. Johnson & Peter D. Scott. AnálisisBásico de Circuitos Eléctricos. 5ª Ed. (2003). Editorial: Prentice Hall,México.

2 Joseph Edminister & Mahmood Nahvi. Circuitos Eléctricos y Electrónicos. 4ªEd. (2005). Editorial: McGraw Hill, México.

2 Robert L. Boylestad. Análisis Introductorio de Circuitos. 8ª Ed. (2007).Editorial: Prentice Hall, México.

3 Roy W. Goody/Mission College. Orcad Pspice con análisis de circuitos. Vol.II. Ed. (2007). Editorial: Prentice Hall, México.

3 Charles K. Alexander & Mattew N. O. Sadiku. Fundamentos de CircuitosEléctricos. 3ª Ed. (2007). Editorial: Mc Graw Hill, Méxic

3 8. Richard C. Dorf & James A. Svoboda. Circuitos Eléctricos. 6ª Ed. (2002).Editorial: Alfaomega, México.

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Análisis de Circuitos Eléctricos de Corriente Alterna [EMF-1003]Ing. Electromecánica

Control de cambios de las prácticas

DATOS GENERALES NOMBREFECHA DE

ACTUALIZACION

DOCENTE(S) RESPONSABLE(S) DESCRIPCIÓN DE LA ACTUALIZACIÓN COORDINADOR AUTORIZADO

25/06/2012 Araceli Vivaldo Vicuña

Se realizo el manual de prácticas, correspondiente al nuevo programa (2010) para la materia de circuitos de corriente alterna, involucrando las prácticas sugeridas.

Página 13

Fundamentos de Programación [SCD-1008]Ing. Electromecánica

Página 14

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