2508 Informe 4 Grupo 3 - Solucion de circuitos electricos mediante analisis nodal y medicion de los mismo PDF

Preview

Summary

Solucion de circuitos electricos mediante analisis nodal y medicion de los mismo ...

Description

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 1

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA MATERIA: Circuitos Eléctricos I TRABAJO DE INVESTIGACIÓN, PREPARATORIO, INFORME TEMA: Métodos de solución de redes eléctricas NRC: 2408 Ing. Paúl Mejía GRUPO N°:3 INTEGRANTES: Mishelle Minango Alex Toapanta Luis Yanes

FECHA: 22 de junio de 2016

Máx. Puntaje

Aspectos a calificar 0.5 0.5 0.5 0.5

5.5

5 10.5

Trabajo Escrito

Contenido

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

5

Portada Tabla de Contenidos Lista de tablas/Figuras Numeración y título en tablas/figuras – Referencias de Tablas/Figuras Títulos – Subtítulos Resumen/Abstract Impresión doble cara Lista de Referencias Faltas ortográficas Texto Referenciado Otros (Datos Informativos Incompletos, numeración en las hojas, orden y secuencia, alineación adecuada e interlineado del texto) Total Total del trabajo Suma Total

Calf.

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 2

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA MATERIA: CIRCUITOS ELECTRONICOS I TRABAJO DE INVESTIGACIÓN, PREPARATORIO, INFORME TEMA: METODOS DE SOLUCION DE REDES ELÉCTRICAS NRC: 2508 Ing. Paúl Mejía

GRUPO N°: 3 INTEGRANTES: MISHELLE MINANGO LUIS YANEZ ALEX TOAPANTA

FECHA: QUITO 22 DE JUNIO DEL 2016

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 3

TABLA DE CONTENIDO ÍNDICE DE ILUSTRACIONES ......................................................................................................... 3 ÍNDICE DE TABLAS........................................................................................................................... 4 2. Resumen ............................................................................................................................................. 5 3. Tema ................................................................................................................................................... 6 4. Objetivos ............................................................................................................................................ 7 5. Marco Teórico ................................................................................................................................... 7 5.1 Análisis nodal .............................................................................................................................. 7 5.1.1 Pasos para determinar las tensiones de nodo .................................................................... 7 5.2 Análisis de lazo ............................................................................................................................ 8 5.2.2 Definición .............................................................................................................................. 8 5.2.3 Pasos para determinar las corrientes de lazo .................................................................... 8 6. Nombres de equipos y materiales utilizados ................................................................................... 9 7. Procedimiento utilizado en la práctica ............................................................................................ 9 8. Tablas de mediciones y cálculos..................................................................................................... 10 8.1 Elabore y ordene los resultados del ítem 1 del procedimiento en las siguientes .................. 10 8.2 Elabore y ordene los resultados del ítem 2 del procedimiento en la tabla siguiente: ......... 11 8.3 Comente los resultados anotados en las tablas anteriores ..................................................... 12 10. Respuestas a cada pregunta ......................................................................................................... 13 11. Conclusiones .................................................................................................................................. 15 12. Recomendaciones .......................................................................................................................... 15 13. Bibliografía .................................................................................................................................... 16 14. Anexos Hoja de toma de datos ..................................................................................................... 17

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 4

ÍNDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1. Simulación del circuito en Proteus.................................................................................. 19 Ilustración 2. Dispositivo eléctrico ....................................................................................................... 20

ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Resultados Obtenidos Nodo "a".............................................................................................. 10 Tabla 2. Resultados Obtenidos Nodo "c".............................................................................................. 11 Tabla 3. Resultados Obtenidos ítem 2. ................................................................................................. 11

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 5

2. Resumen El objetivo de dicha práctica es el conocer cómo se puede obtener un divisor de tensión para obtener el valor deseado para el correcto funcionamiento de los circuitos que necesitaremos armar. Para ello conoceremos el funcionamiento de los potenciómetros que estos son un tipo de resistor pero de valor variable y como por medio de los cálculos generar un valor deseado al momento de diseñar un circuito ; a de mas así poder usarlo en el laboratorio de circuitos para obtener valor deseados al momento de medir estos valor que se entregaran. Gracias a esta práctica podremos comprender como emplear los potenciómetros de la mejor manera y así aprovechar sus funcionamientos variando su tipo ya que existen varios modelos de potenciómetros de forma en la que varían su mando de control y generan un valor de resistencia diferente. Resumen. En la presente practica entenderemos como la aplicación de los métodos de solución de circuitos eléctricos por medio de cálculos podremos se puede obtener valores aproximados a los valores reales de un circuito, por lo cual realizaremos esta práctica con un circuito que presenta dos fuentes de tensión las cuales al momento de resolverlos de manera matemática presentan una serie de condiciones al momento de aplicar cualquier método de solución y por los cual si no se tiene claro el proceso para llevar a cabo el método que se decida usar se verá afectado el valor obtenido con el valor real. Es por esta razón que se debe tener en claro el proceso y las condiciones que se presentan en cada método de solución de redes eléctricas. Es por esto que debemos tener claro los conceptos enseñados en clase además debemos tener cuidado de usar de la mejor manera los métodos aprendidos y ver que método nos conviene usar.

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 6

Abstract. In the present practice understand the application of the methods of solution of electrical circuits by means of calculations we can can obtain approximate the actual values of a circuit values, which we will practice with a circuit having two voltage sources the which when solving mathematically have a number of conditions when applying any method of solution and by which if it is not clear the process for carrying out the method you decide to use it will be affected the value obtained with the real value. It is for this reason should be clear about the process and conditions presented in each method of solution of electrical networks. That is why we must be clear about the concepts taught in class we must also be careful to use in the best way the learned methods and see which method we should use.

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 7

3. Tema Métodos de Solución de Redes Eléctricas 4. Objetivos  Fortalecer los conocimientos aprendidos teóricamente en clase de métodos experimentales para resolver un circuito como: mallas, nodos, súper mallas, súper nodos, transformación y superposición. 

Fomentar el correcto uso y manipulación de los diferentes dispositivos e instrumentos de medición.



Analizar los datos de medición recolectados en clase, con la finalidad de comparar y verificar los resultados obtenidos previos a la práctica del laboratorio.

5. Marco Teórico 5.1 Análisis nodal “Es un procedimiento general para el análisis de circuitos con el uso de tensiones de nodo como variables de circuito. La elección de las tensiones de nodo en vez de tensiones de elemento como las variables de circuito es conveniente y reduce el número de ecuaciones que deben resolverse en forma simultánea.” (Alexander & Sadiku, 2006) 5.1.1 Pasos para determinar las tensiones de nodo 

Seleccionamos un nodo de referencia. Asignamos las tensiones,

a los n-1

nodos restantes. Las tensiones se asignan respecto al nodo de referencia. (Alexander & Sadiku, 2006)

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 8



Aplique la LCK a cada uno de los n – 1 nodos de no referencia. Use la ley de Ohm para expresar las corrientes de rama en términos de tensiones de nodo. (Alexander & Sadiku, 2006)



Resuelva las ecuaciones simultáneas resultantes para obtener las tensiones de nodo desconocidos. (Alexander & Sadiku, 2006)

5.2 Análisis de lazo 5.2.2 Definición “El análisis de lazo brinda otro procedimiento general para el análisis de circuitos, con el uso de corrientes de lazo como las variables de circuito.” (Alexander & Sadiku, 2006) 5.2.3 Pasos para determinar las corrientes de lazo 

Asigne las corrientes de lazo

a los n lazos de circuito. (Alexander &

Sadiku, 2006) 

Aplique la LTK a cada uno de los n lazos anteriormente vistos. Use la ley de Ohm para expresar las tensiones en términos de las corrientes de lazo. (Alexander & Sadiku, 2006)



Resuelva las n ecuaciones anteriormente obtenidas simultáneas para obtener las corrientes de lazo. (Alexander & Sadiku, 2006)

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 9

6. Nombres de equipos y materiales utilizados  Fuente DC (Gw Instek GPC-30300) 

Protoboard



Multímetro



Pelador de cables



Cables conductores (cable de red)



Cables conectores banana-banana

7. Procedimiento utilizado en la práctica  Ingresamos al laboratorio y escuchamos las indicaciones que nos dio nuestro tutor sobre los objetivos a alcanzar en esta práctica. 

Construimos el circuito presentado en la guía de laboratorio.



Conectamos el nodo “a” del circuito previamente implementado a un punto de tierra, que en este caso lo obtuvimos desde la fuente desde la salida de tierra que esta nos presenta, una vez hecho esto con ayuda de nuestro multímetro procedimos a medir los voltajes en los demás nodos del circuito; además medimos las corrientes en cada una de los resistores presentes en dicho circuito. Todo esto lo registramos en una hoja de apuntes.



Repetimos el proceso llevado a cabo en el literal anterior pero con la diferencia de que esta vez conectaremos el nodo “c” a tierra; y llevaremos a cabo las mismas mediciones.



Por ultimo retiramos la conexión a tierra del punto de referencia y medimos las caídas de tensión en los nodos además de medir las corrientes en cada uno de los resistores de nuestro circuito; de igual manera anotamos los resultados en una hoja de apuntes.

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 10

8. Tablas de mediciones y cálculos 8.1 Elabore y ordene los resultados del ítem 1 del procedimiento en las siguientes tablas Tabla 1. Resultados Obtenidos Nodo "a". Circuito con punto de referencia en Nodo “a” Voltajes de nodo [V]

Error%

Resistencias

Corriente I [A]

Error%

Rn [Ω] Medido

Calculado

Medida

Calculada

Va= 0 [V]

Va= 0 [V]

0%

R1= 1,6 [KΩ]

6,36 [mA]

5,79 [mA]

8,88 %

V b=

Vb= 15 [V]

0,13%

R2= 1[KΩ]

5,1[mA]

5,80 [mA]

12,06 %

Vc= 5,83

13,71%

R3= 470[Ω]

0,06 [mA]

6,31 [mA]

4,91 %

14,98[V] Vc= 5,03[V]

[V] Vd= 4,44[V]

Vd=5,83[V] 23,84%

R4= 2,4 [KΩ]

5,4 [mA]

5,90 [mA]

8,56 %

Ve=4,44[V]

Ve= 5,83

R5= 1 [KΩ]

5,8 [mA]

5,35 [mA]

0,51 %

[V]

23,84%

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 11

Tabla 2. Resultados Obtenidos Nodo "c". Circuito con punto de referencia en Nodo “c” Voltajes de nodo [V]

Error%

Resistencias

Corriente I [A]

Error%

Rn [Ω] Medido

Calculado

Medida

Calculada

Va= 5,90[V]

Va=5,8 [V]

R1= 1,6 [KΩ]

5,13 [mA]

5,74 [mA]

10,62%

Vb= 9,06

Vb= 919

1,414%

R2= 1[KΩ]

5,10 [mA]

5,8 [mA]

12,22%

[V]

[V]

Vc=0 [V]

Vc= 0 [V]

0%

R3= 470[Ω]

0,05 [mA]

0,06 [mA] 16,66 %

Vd=0,05 [V]

Vd= 0,029

3,44%

R4= 2,4 [KΩ]

5,3 [mA]

5,57 [mA] 4,847 %

1,23%

R5= 1 [KΩ]

5,4 [mA]

5,84 [mA]

1,72%

[V] Ve=18,96

Ve =

[V]

19,19[V]

7,53 %

8.2 Elabore y ordene los resultados del ítem 2 del procedimiento en la tabla siguiente: Tabla 3. Resultados Obtenidos ítem 2. Resistencias

Caída de tensión [V] Medido

Error%

Calculado

Corriente [A] Medida

Calculada

Error%

R1= 1,6 [KΩ]

9,9 [V]

9,19 [V]

7,70%

5,4 [mA]

5,74 [mA]

5,92%

R2= 1[KΩ]

5,3 [V]

5,80 [V]

8,62%

5,2 [mA]

5,80 [mA]

10,34%

R3= 470[Ω]

0,05 [V]

0,029 [V]

72%

0,057 [mA] 0.065 [mA]

10,70%

14,23 [V]

14,16 [V]

0,49%

5,2 [mA]

5,89 [mA]

11,71%

4,85 [V]

5,83 [V]

16,93%

5,32 [mA]

5,83 [mA]

8,747%

R4= 2,4 [KΩ] R5= 1 [KΩ]

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 12

8.3 Comente los resultados anotados en las tablas anteriores La tabla 1 correspondiente a los datos de medición como nodo de referencia en “a”, nos permite observar y comparar los datos calculados previos a la práctica y los obtenidos durante la práctica del laboratorio, el voltaje varía notablemente, permitiendo visualizar un error de hasta el 23 % entre las medidas teóricas y medidas, demostrando que los datos deben ser incorrectos en algunos elementos del circuito, las causas pueden ser graves a esto incluiremos los tipos de error que pueden existir al momento de medir datos Existen tres tipos de errores: Errores gruesos o graves, cometidos por el ser humano, en este

caso

los

estudiantes

pudieron

haber

realizado

cálculos

erróneos

Errores sistemáticos: causados por factores externos, como la temperatura e inclusive fallas en los instrumentos de medición y los errores aleatorios presentes en cada práctica. La corriente también tuvo algunas diferencias entre los dados medidos y calculados, llegando hasta u 12% de error, el cual puede ser aceptable reconociendo los factores que pueden estar presentes para que los datos no coincidan con su totalidad. La tabla 2, correspondiente al Nodo “c”, nos permite observar que los voltajes cambian dependiendo del nodo de referencia que se utilice, en este caso los errores de medición disminuyeron, permitiendo que los datos sean verídicos y certeros en lo que respecta a la tensión y corriente medida. La tabla 3, incluye los datos ordenados y sistematizados, después de haber calculado el voltaje en cada nodo, procedemos a dar los valores de tensión y corriente en cada resistor del circuito, el porcentaje de error en la tensión oscila entre 0,49 % y 16,93 % en la mayoría de los casos a excepción del R3 el cual posee un error de 72%, al ser el resistor de menor ohmiaje, pudo haber sufrido daños en su estructura interna por la energía suministrada en el

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 13

circuito, la corriente de cada elementos presento un error entre el 5,92% y 11,71%, el cual permite comprobar que los datos calculados y obtenidos en el laboratorio son reales y cercanos entre ellos. 10. Respuestas a cada pregunta 1) Justifique los errores cometidos en las mediciones. Los errores cometidos en las mediciones se deben a factores externos y de apreciación, es así como podemos mencionar dos diferentes tipos de errores que pueden influir al momento de tomar las mediciones y estos son: Errores gruesos o graves que se los comete al momento de ver la apreciación de la medida tomada es decir, existe un error al momento de dictar la medida por el observador puesto que la última cifra que marca nuestro multímetro no se estabiliza generando así una apreciación diferente para cada observador. (Floy, 2007) Errores sistemáticos que son los errores que vienen en nuestros aparatos de medida en este caso los multímetros ya que todo equipo presenta un cierto margen de error y es por lo cual de igual manera los datos que nos entrega el medidor son datos con error; otro factor que influye al momento de tomar las mediciones son el ambiente y la temperatura ya que estos nos generan una variación en el comportamiento de los elementos del circuito. (Floy, 2007) De aquí se conlleva una serie de errores que desvían la medida tomada con la medida calculada.

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 14

2) Anote la importancia de los métodos de solución de redes eléctricas.



Nos ayuda a resolver circuitos de una manera ágil y rápida tomando en cuenta que método podemos usar según a nuestra conveniencia.



Nos permite conocer los elementos que mejor se adecuen a un circuito que queremos construir dándonos así el valor de los resistores que debemos usar o podemos encontrar la tensión con la cual alimentar al circuito.



Gracias a estos métodos podemos conocer los valores que el circuito nos puede entregar y así saber con qué corrientes, voltajes y resistencias vamos a trabajar dependiendo el circuito que tengamos. 

Ayuda a la comprensión del comportamiento de un circuito según la configuración de los elementos del circuito.

3) ¿Qué diferencia encuentra usted en la aplicación de los métodos en circuitos reales? Al utilizar cualquier método de solución de circuitos en un circuito real se puede apreciar que los valores obtenidos en circuitos teóricos difieren de los valores obtenidos en circuitos reales por medio de los medidores en este caso de los multímetros ya que al medir los valores que presenta el circuito estos presentan un desfase ya que en la medición intervienen una serie de errores

INFORME DE LA PRACTICA 2.1 15

11. Conclusiones 

Un circuito posee ...