Informe 6 - Medicion EN Capacitancia EN C.A PDF

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UNIVERSIDAD DE LA COSTA, CUC DEPARTAMENTO DE ENERGÍA PROGRAMA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA

MEDICIÓN DE CAPACITANCIA EN C.A. PRESENTADO POR: Ojeda Betancur Joner, Pérez Conchacala Jesús, Hernández juan.

Suarez

Laboratorio de Aplicaciones de los circuitos, Grupo REMOTO-12501, Programa de Ingeniería eléctrica, Universidad de la costa CUC [email protected]., [email protected]., [email protected].

Sergio Díaz. 04-09-2021 RESUMEN

El presente informe se basa en el cálculo de condensadores en un circuito de corriente alterna (C.A), para poder calcular, observar y analizar tanto directa como indirectamente el valor de las diferentes capacitancias y así explicar cómo se comportaron y distribuyen los valores de voltajes y corriente por todo el circuito respectivamente. Palabras claves: Condensadores, corriente alterna. ABSTRACT This report is based on the calculation of capacitors in an AC circuit, in order to calculate, to observe and analyze both directly and indirectly the value of the different capacitances and thus explain how voltage and current values were behaved and distributed throughout the circuit respectively. Keywords: capacitors, alternating current. I. INTRODUCCIÓN

capacitancias propuestas en los tableros eléctricos, para después compararlas con los valores teóricos Una batería es un elemento capaz de almacenar obtenidos directamente de los cálculos y al final energía eléctrica, este es un aspecto importante en el hallar el margen de error entre la diferencia de ambos desarrollo de circuitos flexibles y funcionales. Un datos. componente indispensable capaz de cumplir esta función son los capacitores o condensadores, este elemento lo han venido empleado los ingenieros electricistas por más de cien años debido a la gran variedad de funciones y usos que se les puede aplicar II. MARCO TEÓRICO principalmente en electrodomésticos. En el trabajo se realizaron los diferentes cálculos y El objetivo de esta práctica es determinar de forma mediciones de capacitancia en CA. Para fundamentar indirecta por medio del multímetro el valor de las el actual informe se hizo un análisis de distintos 1

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autores que sus investigaciones incluyeron el cálculo y medición de capacitancia. De igual modo se desglosaron los diferentes conceptos que hacen parte de esta misma.

X C=

VC R VR (2)

Capacitancia: es la capacidad que tiene un Corriente alterna: el flujo de cargas eléctricas varia dispositivo para almacenar carga eléctrica. [5] senoidal mente con el tiempo. [1]

VR

C= Resistencia eléctrica: es toda oposición que 2 π fRV C (3) encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado, atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Continuidad: La continuidad eléctrica de un sistema [2] es la aptitud de éste a conducir la corriente eléctrica. Cada sistema es caracterizado por su resistencia R. Multímetro: Es un instrumento de medida que ofrece la posibilidad de medir distintos parámetros Si R = 0 Ω: el sistema es un conductor perfecto. eléctricos y magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son las de voltímetro, amperímetro y Si R es infinito: el sistema es un aislante perfecto. óhmetro. [3] Cuanto menor es la resistencia de un sistema, mejor es su continuidad eléctrica Tablero eléctrico: En una instalación eléctrica, los tableros eléctricos son la parte principal. En los tableros eléctricos se encuentran los dispositivos de seguridad y los mecanismos de maniobra de dicha instalación. En términos generales, los tableros eléctricos son gabinetes en los que se concentran los dispositivos de conexión, control, maniobra, protección, medida, señalización y distribución, todos estos dispositivos permiten que una instalación eléctrica funcione adecuadamente.

Imagen 1. Multímetro. Capacitor: Un capacitor es un dispositivo capaz de almacenar carga eléctrica, y consiste en dos objetos conductores (generalmente placas u hojas) colocados uno cerca del otro, pero sin que estén en contacto, están separadas por un aislante llamado dieléctrico. Un dieléctrico o aislante es un material que evita el paso de la corriente, cuya representación es la siguiente [4]:

X C=

1 2 π fC

III. METODOLOGÍA

(1)

En esta práctica se emplearon los siguientes equipos: 2

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 Cables de conexión

 Tablero eléctrico didáctico, el cual contiene los siguientes elementos: 

Bobinas



Capacitores



Resistencias



Entradas y salidas para fuentes AC y DC

Imagen 4. Cables de conexión. En el multímetro se pudo observar las diferentes opciones y funciones que nos ofrecía este mismo como los son el de medir tensión continua, alterna, corriente continua, medición de resistencia entre otras, y diferentes unidades de medidas a menor y mayor escala. Se practicó la conexión de un circuito en serie con capacitores y resistencias en un tablero eléctrico alimentado por una fuente de voltaje AC de 110v, se midió el valor de los capacitores con el multímetro, además el voltaje de cada uno de estos. Se calculó el valor de los capacitores con las fórmulas:

Imagen 2. Tablero eléctrico didáctico.  Multímetro digital

X C=

1 2 π fC

XC=

VC VR

R

para luego calcular el error entre el valor medido y el valor calculado siendo este mínimo.

Imagen 3. Multímetro.

IV. RESULTADOS Y ANÁLISIS 3

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

V. CUESTIONARIO Comparando la medición directa con la indirecta, ¿Qué puede concluir respecto a la experiencia? R// Al aplicar las fórmulas obtuvimos que los valores tienen una desviación mínima, lo cual podemos concluir como algo normal, concluimos satisfactoria la experiencia en base a los valores que obtuvimos.

Imagen 5. Circuito RC para calcular la capacitancia



Durante esta experiencia se empelo una resistencia de 105,6 Ω C (µF) Elemento VC(V) VR (V) s medido C1 111.288 44.88 10 C2 93.21 75.5 20.1 C3 75.24 93.47 30.8 C4 57.32 119.9 45.6



¿Qué ventajas y desventajas aprecia en este método para determinar la capacitancia? R// Ventajas: Quizás la mayor ventaja de este método es que podemos hallar el valor de la capacitancia por diferentes métodos, es decir que dependiendo de los datos que tenemos podremos aplicar alguna fórmula que nos sirva para obtener dicho valor. Desventajas: las únicas desventajas que encontramos que es que los resultados no son exactamente los mismos por consecuencia habrá una variación así sea pequeña.

Para hallar la corriente atreves del sistema hacemos uso de la siguiente formula Al conectar una resistencia R en serie con el condensador y la fuente, la corriente se puede obtener con la ley de Ohm Al conectar una resistencia R en serie con el condensador

I=

VR R

Luego procedemos a hallar la corriente capacitiva en un circuito conformado por una fuente de CA y un condensador (Ley de Ohm)

I=

VC XC

Los resultados de las corrientes halladas para los elementos, estarán anexadas al final del informe, demostrando a si los procedimientos; en el simulador y manualmente

VI. CONCLUSIONES Del actual informe se estableció el concepto de capacitancia y la relación entre intensidad, voltaje y capacitancia para un condensador de placas en serie, se instauro también las distintas variaciones que 4

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[6] «KHANA,» [En linea]. Available: https://es.khanacademy.org/science/electricalengineering/ee-circuit-analysis-topic/ee-resistorcircuits/a/ee-voltage-divider. [Último acceso: 16 Agosto 2019].

fueran de importancia para probar el funcionamiento de la ecuación de capacitancia para ver su funcionamiento en la práctica, mediante el multímetro se comprobó efectivamente los valores aproximados de los de los valores reales para así, ver como se comportaban estos mismos mediante a los valores medidos con anterioridad. VII.

[5] «JUNTADEANDALUCIA,» [En linea]. Available: http://www.juntadeandalucia.es/averroes/centrostic/21700290/helvia/aula/archivos/repositorio/0/39/ht ml/circuits.html. [Último acceso: 16 Agosto 2019]

BIBLIOGRAFÍA

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[6] «FISIC.CH,» [En linea]. Available: https://www.fisic.ch/contenidos/electricidad/ley-deohm-y-resistencia/. [Último acceso: 16 Agosto 2019].

[2] «TODAMATERIA,» [En linea]. Available: https://www.todamateria.com/ley-de-ohm/

[7] «BLOG.330,» [En linea]. Available: https://blog.330ohms.com/2016/03/02/protoboards/. [Último acceso: 16 Agosto 2019].

[3] «Slideshare,» [En línea] https://analisisdecircuitos1.wordpress.com/parte-1circuitos-resistivos-cap-21-a-30-enconstruccion/capitulo-21-analisis-de-mallas/

[8] «COMO-FUNCIONA.CO,» [En linea]. Available: http://como-funciona.co/un-multimetro/. [Último acceso: 16 Agosto 2019].

[4] «HETPRO,» [En línea]. Available: https://hetprostore.com/TUTORIALES/codigo-de-colores-deresistencia/. [Último acceso: 11 Febrero 2019].

[9] «TARINGA.NET,» [En linea]. Available: https://www.taringa.net/+ciencia_educacion/fuente-devoltaje-teoria-y-practica_vwiq5. [Último acceso: 16 Agosto 2019].

[5] «EcuRed,» [En línea]. Available: https://www.ecured.cu/Tolerancia_de_una_resistenci a_el%C3%A9ctrica. [Último acceso: 11 Febrero 2019].

[10] «EcuRed,» [En línea]. Available: https://www.ecured.cu/Tolerancia_de_una_resistencia_el %C3%A9ctrica. [Último acceso: 11 Febrero 2019].

ANEXOS

5

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. Anexo 1. Figura 5: Circuito RC para calcular la capacitancia 

Elemento s C1 C2 C3 C4

VC(V)

VR (V)

110.3 93 76.4 57.88

41.77 71 89 100.3

C (µF) medido 10 20.1 30.8 45.6

Anexo 2. Tabla1: Valores obtenidos para la capacitancia en el circuito RC

Elemento

VC (V)

VR(V)

C (µF) medid o

C(µF) calculado

XC, Teórico

Xc, Experiment al

Error % de xc

C1

111.288

44.88

10

10.1

265.258

261.835

1.29%

C2

93.21

75.5

20.1

20.34

131.969

130.370

1.21%

C3

75.24

93.47

30.8

31.2

86.122

85

1.3%

C4

57.32

119.9

45.6

52.54

58.170

50.48

13.21%

R 105.6 Ω

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