Lab 4 Técnicas de análisis de circuitos electricos V1 Final PDF

Preview

Summary

ASD...

Description

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BUCARAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS TÉCNICAS DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

NOMBRE DE LOS INTEGRANTES DEL GRUPO DE LABORATORIO Andres Camilo Ropero Fernandez David Eduardo Hernández Ocampo OBJETIVOS -

Comprobar prácticamente el análisis de mallas como un método de solución de circuitos y su relación con la ley de voltajes de Kirchhoff (LVK) Comprobar prácticamente el análisis de nodos como un método de solución de circuitos y su relación con la ley de corrientes de Kirchhoff (LVK)

TÉCNICAS LINEALES PARA EL ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Método de análisis de mallas. Este método es uno de los que más se utilizan para la solución de circuitos eléctricos y se basa en la ley de voltajes de Kirchhoff (LVK). Una malla es una sencilla trayectoria cerrada. El método se fundamenta en los siguientes pasos: -

Identificar el número de mallas y enumerarlas. Asignar el sentido de las corrientes en favor o en contra de las manecillas del reloj. Determinar las ecuaciones de las mallas por la ley de Ohm (aplicando la ley de voltajes de Kirchhoff). Solucionar el sistema de ecuaciones.

Método de análisis de nodos. Este método se basa en la ley de corrientes de Kirchhoff. Los pasos a seguir son: - Identificar el número de nodos. - Seleccione un nodo de referencia (polo a tierra). Se puede elegir cualquier nodo ya que esto no afecta para nada los cálculos; pero elegir el nodo con más conexiones podría simplificar el análisis. - Identifique los nodos que están conectados a fuentes de voltaje que tengan una terminal en el nodo de referencia. En estos nodos la fuente define la tensión del nodo. Si la fuente es independiente, la tensión del nodo es conocida. En estos nodos no se aplica la LCK. - Asigne una variable para los nodos que tengan tensiones desconocidas. Si la tensión del nodo ya se conoce, no es necesario asignarle una variable. - Para cada uno de los nodos, sume todas las corrientes que pasan por el nodo e iguálelas a 0. - Solucionar el sistema de ecuaciones. ELEMENTOS PARA LA PRÁCTICA -

8 Resistencias de diferente valor a medio watt 1 Multimétro

TRABAJO PREVIO 1. Dado el circuito de la figura 1, asignar valores para las fuentes de voltaje (VA, VB) y valores comerciales para las resistencias (� 1a �8). Parámet ro �1 �2 �3

Valor 1200 560 300

�4 �5 �6 �7 �8 Fuente � � Fuente ��

120 1000 1500 2600 150 6 7

Figura 1. Circuito eléctrico 2. Determinar las corrientes de malla del circuito eléctrico de la figura 1, para lo cual debe asumir la dirección de la corriente en sentido horario En el informe se debe presentar el procedimiento matemático. - A partir del valor de la corriente de malla, determinar la potencia disipada por la resistencia. MAL LA M1 M2 M3 M4 M5 Resisten cia �1 �2 �3 �4 �5 �6 �7 �8

Ω 12 00 56 0 30 0 12 0 10 00 15 00 26 00 12 0

CORRIEN TE 3,719 mA 0,9742mA -0,667mA -6,3215mA 0,572mA

Nota: El número negativo quiere decir que la corriente va en sentido antihorario.

I [mA] 3.719

� = ���

2.74

0.004204

1.64

0.000806 8 0.003830 7 0.039942 4 0.000487 35 0.000420 17 0.000184 2

5.65 6.32 0.57 0.402 1.239

0.01659

Nota. Los grupos de laboratorio en los cuales coincidan los resultados tienen cero en la práctica.

3. Implementar el circuito de la figura 1 en Proteus y comprobar los resultados obtenidos en el numeral anterior. MAL LA M1 M2 M3 M4 M5 Resisten cia �1 �2 �3 �4 �5 �

CORRIEN TE 3.72mA 0.98mA 0.66mA 6.32mA 0.57mA

Ω

I

12 00 56 0 30 0 12 0 10 00 15

3.72 mA 2.74 mA 1.64 mA 5.65 mA 6.32 mA 0.57

� = ��� 16.6 mW 4.219 mW 808.6 uW 3.836 mW 39.96 mW 491.5

4. Dado la asignación de nodos de la figura 2, determinar la tensión de cada uno. En el informe se debe presentar el procedimiento matemático.

-

A partir del valor de la tensión de cada nodo, determinar la potencia disipada por la resistencia.

NO DO V1 V2 V3

Resisten cia �1 �2 �3 �4 �5 �6 �7 �8

VOLTA JE 1.537 0.4925 0.6784 � �=� ⁄�

Ω

V

12 00 56 0 30 0 12 0 10 00 15 00 26 00 15 0

4.463

0,016598 64 0,004218 52 0,000808 52 0,003835 22 0,039962 63 0,000228 93 0,000419 61 0,000230 39

1.537 0.492 5 0.678 4 6.321 6 0.858 6 1.044 5 0.185 9

Figura 2. Circuito eléctrico 5. Implementar el circuito de la figura 2 en Proteus y comprobar los resultados obtenidos en el numeral anterior. NOD O V1 V2 V3 Resisten cia �1 �2 �3 �4 �5 �6

Ω 1200 560 300 120 1000 1500

VOLTAJE 1.537 0.4925 0.67849 V 4.46 1.54 0.49 0.68 6.32 0.86

� �=� ⁄� 0.01657 0.004235 0.0008 0.003853 0.0399 0.000493

�7 �8

2600 150

1.04 0.19

0.000416 0.0002406

PROCEDIMIENTO 6. Con un multímetro determinar el valor de cada resistencia. Completar la siguiente tabla. ����������� [Ω]

Resisten cia �1 �2 �3 �4 �5 �6 �7 �8

1200 560 300 120 1000 1500 2600 150

7. Implementar en un protoboard el circuito eléctrico de la figura 1 y con un amperímetro medir la corriente de cada malla. Completar la siguiente tabla con el error entre los resultados teóricos y los resultados experimentales, utilizando la siguiente ecuación: ����� =

�ó

− �ó

∗ 100

�����

Malla Malla 1 Malla 2 Malla 3 Malla 4 Malla 5

�������������

Err or

3.72mA 0.98mA 0.66mA 6.32mA 0.57mA

3.72mA 0.98mA 0.66mA 6.32mA 0.57mA

0% 0% 0% 0% 0%

8. En la siguiente tabla indicar la expresión matemática para obtener la corriente de cada resistencia en función de las corrientes de malla y su valor correspondiente. Comprobar que la potencia disipada por la resistencia es inferior a la definida en las especificaciones técnicas (� � �� ���� ). Estimar el error entre el dato teórico y el experimental para la variable potencia. Resisten cia �1 �2 �3 �4 �5 �6 �7 �8

��������

����

������������� = ��� 16.6 mW 4.219 mW 808.6 uW 3.836 mW 39.96 mW 491.5 uW 419.1 uW 230.6 uW

I

�

0.5 W

16.6 mW 4.219 mW 808.6 uW 3.836 mW 39.96 mW 491.5 uW 419.1 uW 230.6 uW

0.5 W 0.5 W 0.5 W 0.5 W 0.5 W 0.5 W 0.5 W

3.72mA 2.74mA 1.64mA 5.65mA 6.32mA 0.57mA 0.40mA 1.24mA

Error 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0% 0%

9. A partir de la referencia de nodos especificados en la figura 2, con un multímetro medir la tensión de los nodos del circuito implementado en el protoboar. Completar la siguiente tabla con el error entre los resultados teóricos y los resultados experimentales, utilizando la siguiente ecuación: ����� =

� ó − �������� ����� ∗ 100

����

Nodo

�ó

�������������

Err or

�

V1 V2 V3

1.537 0.4925 0.6784

1.537 0.492506 0.678491

0% 0% 0%

10.En la siguiente tabla indicar la expresión matemática para obtener el voltaje de cada resistencia en función de las tensiones de nodo y su valor correspondiente. Comprobar que la potencia disipada por la resistencia es inferior a la definida en las especificaciones técnicas ( �������� ). Estimar el error entre el dato teórico y el experimental para la variable potencia. Resisten cia

������

���ó��

��

��

�1 �2

0.5 W

�3 �4

0.5 W 0.5 W

�5 �6

0.5 W

0.5 W

0.5 W

0.01657 0.00423 5 0.0008 0.00385 3 0.0399 0.00049 3

V

�

4.46 1.54

= ������������� � ⁄ � 0% 0.01657 0% 0.004235

0.49 0.68

0.0008 0.003853

0% 0%

6.32 0.86

0.0399 0.000493

0% 0%

Error

�7

0.5 W

�8

0.5 W

0.00041 6 0.00024 06

1.04

0.000416

0%

0.19

0.0002406

0%

11. ¿Qué sucede si la potencia experimental es mayor o igual a la potencia nominal de la resistencia?

Dado caso la potencia experimental sea mayor a la nominal se presentaría aparte de el daño de dichas resistencias debido a que no soportan dicha potencia, el daño de la fuente por que ya no habría ninguna resistencia que la proteja

12.¿Qué ventajas y desventajas observan en las dos técnicas para el análisis de circuitos eléctricos? Ambas son el complemento de otra, para el análisis de malla es más fácil de usar cuando hay fuentes de tensión ya que ayudaran a simplificar el circuito, y para el análisis de nodos cuando hallan fuentes de corriente ya que disminuirá la cantidad de variables a utilizar.

13.Conclusiones 

Debido a que el valor “experimental” es una simulación, los valores de error porcentual iguales a 0, a diferencia de un experimento real, aquí no se encuentra ninguna perdida, siendo esta misma una situación muy ideal.



A pesar de que cualquier método puede ser usado para un análisis de circuito, hay un método de análisis perfecto para cada circuito que hará el circuito más sencillo de calcular.



Al realizar un nodo siempre colocar un polo a tierra donde se encuentren mas fuentes de voltaje y sirvan para simplificar nodos ya que hará el circuito más sencillo.



Las leyes de Kirchhoff resultan de vital importancia a la hora de resolver circuitos eléctricos que presenten fuentes de voltaje y/o corriente ya que el manejo de la técnica nos permite analizar y resolver dichos problemas por las técnicas de mallas y/o nodos.



Para la selección de resistencias toca tener muy en cuenta la potencia nominal de estas de acuerdo a como armamos el circuito y a que valor de fuentes ya sea de voltaje y/o corriente se van a utilizar....