Laboratorio de Circuitos Eléctricos I libro y mucho mas PDF

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Libro circuitos electricos para que aprendas y no te reprubes campeon alv ya jala esta ´pinche mamada no sirve...

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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

COORDINACIÓN GENERAL DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DEPARTAMENTO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

NOMBRE DEL ALUMNO: ______________________________________________________ MATRÍCULA: ______________________

BRIGADA: ___________________

INSTRUCTOR: _______________________________________________________________ PERIODO: _______________________________

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

ÍNDICE INTRODUCCIÓN .............................................................................................................................................................. I PRÁCTICA #1. REGLAS DE SEGURIDAD Y MANEJO DEL EQUIPO.................................................................. 1 PRÁCTICA #2: CONEXIONES SERIE Y PARALELO DE RESISTENCIAS.......................................................... 8 PRÁCTICA #3: LEY DE OHM Y POTENCIA ELÉCTRICA .....................................................................................10 PRÁCTICA #4: COMPROBACIÓN DE LAS LEYES DE KIRCHHOFF .................................................................13 PRÁCTICA #5: COMPROBACIÓN DEL MÉTODO DE CORRIENTES DE MALLA ...........................................15 PRÁCTICA #6: COMPROBACIÓN DEL MÉTODO DE VOLTAJES DE NODO ..................................................17 PRÁCTICA #7: COMPROBACIÓN DEL TEOREMA DE SUPERPOSICIÓN DE EFECTOS ............................19 PRÁCTICA #8: COMPROBACIÓN DE LAS FÓRMULAS DE TRANSFORMACIÓN ESTRELLA-DELTA, DELTA-ESTRELLA........................................................................................................................................................ 22 PRÁCTICA #9: COMPROBACIÓN DEL TEOREMA DE THEVENIN ...................................................................25 PRÁCTICA #10: COMPROBACIÓN DEL TEOREMA DE RECIPROCIDAD ....................................................... 28 PRÁCTICA #11: PARÁMETROS “r” ........................................................................................................................... 30

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

INTRODUCCIÓN La Unidad de Aprendizaje de Circuitos Eléctricos I es el inicio del estudio de la electricidad, teniendo como secuencia Circuitos Eléctricos II, y su aplicación real en las unidades de aprendizaje del departamento de Maquinas Eléctricas e Iluminación y Alta Tensión

El desarrollo experimental de Circuitos Eléctricos de Corriente Directa se lleva a cabo en el laboratorio de Circuitos Eléctricos I, para lo cual este libro tiene como principal objetivo que los estudiantes puedan desarrollar sus competencias en el uso de equipos de medición y análisis de los parámetros eléctricos como lo son Voltaje, Corriente y Potencia.

La estructura de este libro ayudara a los estudiantes a realizar sus prácticas con seguridad, mediante el análisis teórico-práctico de cada una de ellas. Debido a que cada práctica de laboratorio cuenta con un objetivo particular, para fortalecer las competencias del estudiante se desarrollara la metodología adecuada a cada práctica para lograr dichos objetivos, como lo es el análisis para la construcción de los circuitos eléctricos en los tableros, y el uso adecuado de los equipos de medición. Así mismo se solicitará un reporte en el cual se justifican los resultados obtenidos.

Academia de Circuitos Eléctricos FIME, UANL

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I Universidad Autónoma de Nuevo León Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica

Coordinación General de Ingeniería Eléctrica Departamento de Circuitos Eléctricos

Elaborado por: M.C. Sara Judit Olivares González M.C. Gloria Alejandra Rodríguez Aguayo M.C. Juan Rafael Cervantes Vega

Diseño: Karen Elizabeth Alemán Reyna Anacecilia Lozano Moreno

II

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I PRÁCTICA #1. REGLAS DE SEGURIDAD Y MANEJO DEL EQUIPO REGLAS DE SEGURIDAD Las consecuencias del paso de la corriente por el cuerpo humano puede ocasionar desde lesiones físicas secundarias (golpes, caídas, etc.), hasta la muerte. Una persona se electrocuta cuando la corriente eléctrica circula por su cuerpo, es decir, cuando la persona forma parte del circuito eléctrico, pudiendo al menos, distinguir dos puntos de contacto: uno de entrada y otro de salida de la corriente. Los efectos que producen las corrientes eléctricas en el organismo se pueden predecir en lo general mediante la siguiente tabla. 1. ANTES de comenzar a trabajar con cualquier equipo, averigüe en qué condiciones está el equipo y si existe algún peligro. 2. NUNCA confíe en dispositivos de seguridad tales como fusibles, relevadores y sistemas de cierre, como base de su protección. Puede ser que no estén funcionando o que no logren protegerlo cuando más lo necesita. 3. NUNCA quite la punta de tierra de un enchufe de entrada de tres cables. Esto elimina la característica de conexión a tierra del equipo convirtiéndolo en un verdadero peligro. 4. ORDENE LA MESA DE TRABAJO. Trabajar entre cables enredados y con un montón de componentes y herramientas solo propicia el descuido, con lo que aumenta las posibilidades de un corto circuito, choques y accidentes. Acostúmbrese a trabajar en forma sistemática y organizada. 5. NO TRABAJE SOBRE PISOS MOJADOS. Esto hace que se reduzca sustancialmente su resistencia, al haber mejor contacto a tierra, trabaje sobre tapetes ahulados o pisos aislados. 6. NO TRABAJE SOLO. Siempre conviene que haya otra persona para cortar la corriente, aplicar respiración artificial y llamar a un médico. 7. TRABAJE SIEMPRE PROTEGIDO. Cualquier corriente que pase entre las manos atraviesa el corazón y puede ser letal. 8. JAMÁS HABLE CON ALGUIEN MIENTRAS TRABAJA. No permita que le distraigan y no converse con nadie, sobre todo si trabajan con equipos peligrosos. No sea la causa de un accidente. 9. MUÉVASE SIEMPRE CON LENTITUD cuando trabaje cerca de circuitos eléctricos. Los movimientos rápidos y violentos son la causa de muchos choques, accidentes y corto circuitos.

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I MANEJO DEL EQUIPO El equipo que se utilizará en el desarrollo de las prácticas de este curso son: 1. FUENTE DE ALIMENTACIÓN DE C. D.- Su finalidad es proporcionar al circuito un voltaje de alimentación de C.D. pero que pueda variar según lo requieran las condiciones de la práctica. La forma más accesible de obtener corriente continua es a partir de corriente alterna, la cual se practica en cualquier lugar.

2. MEDIDORES: Multímetro digital.- Sus principales funciones en señal de Corriente Directa son: a. Óhmetro.- Es un aparato que sirve para medir la resistencia eléctrica de los elementos que forman los circuitos eléctricos. Es una aplicación directa de la “Ley de Ohm” y está formado por una fuente de voltaje de C. D. y un Amperímetro. Su símbolo y su circuito equivalente se muestran a continuación:

Símbolo Óhmetro  Al medir una resistencia debe estar des-energizada la fuente de voltaje de C.D.  La resistencia a medir debe estar “separada” del circuito al que pertenece. b. Voltímetro.- Es un aparato que sirve para medir la diferencia de potencial entre las terminales de cualquier rama de un circuito eléctrico. Contiene una bobina de muchas vueltas de alambre delgado que le proporciona una resistencia muy alta con el fin de que al efectuar la medición de la corriente drenada a través del medidor sea mínima evitando una lectura errónea. El voltímetro se conecta en paralelo. Su símbolo y su conexión aparecen en la figura de la siguiente página.

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

Símbolo Voltímetro Medición de voltaje (paralelo) NOTA: Debido a su alta resistencia interna, el voltímetro está prácticamente protegido contra una mala c. Amperímetro.- Es un medidor que sirve para medir el flujo de corriente a través de cualquier rama de un circuito para lo cual la corriente debe pasar a través de él; esto se logra conectándolo en “Serie”. Está formado por una bobina de pocas vueltas de alambre grueso que le proporcionan una baja resistencia con el propósito de que no afecte a la resistencia propia del elemento a medir, lo que ocasionaría una lectura errónea. Esto hace que el amperímetro sea prácticamente (un conductor) y que al conectarlo en “Paralelo” con una fuente o resistencia alimentada le provoque un corto circuito, por ese motivo su manojo es delicado.

Símbolo de Amperímetro

Medición de corriente (serie)

METODOS PARA MEDIR RESISTENCIAS El valor de la resistencia eléctrica puede obtenerse mediante distintos métodos e instrumentos, dependiendo de la magnitud de la resistencia que se quiera medir y la exactitud con la que se desea determinar.

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

   

Medición directa • Código de colores. Consiste en unas bandas que se imprimen en el componente y que sirven para saber el valor de éste. Para caracterizar a un resistor hacen falta tres valores:  Resistencia eléctrica,  Disipación máxima y  Precisión o tolerancia. Estos valores se indican normalmente en el encapsulado dependiendo del tipo de este, el tipo de encapsulado axial, lleva un rotulado con un código de franjas de colores. Para saber el valor tenemos que seguir el método siguiente: El 1er. color indica las decenas El 2do. color indica las unidades El 3er. color es el multiplicador El 4to. Color es el valor de la tolerancia o error máximo con el que se fabrica la resistencia.

Negro

Valor de la Valor de la 1° cifra 2° cifra significativa significativa 0 0 1

Café Rojo Naranja

1 2 3

1 2 3

10 100 1000

±1% ±2% -

Amarillo

4

4

10000

±4%

Verde

5

5

100000

±0.5%

Azul Violeta

6 7

6 7

1000000 10000000

±0.25% ±0.1%

Gris Blanco

8 9

8 9

100000000 1000000000

±0.05% -

COLOR

Multiplicador

TOLERANCIA -

Dorado

±5%

Plateado

±10

Ninguno

±20%

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I • Método de Franjas. La resistencia contiene impresas cuatro franjas como se indica en la figura:

En una resistencia tenemos generalmente 4 líneas de colores, aunque podemos encontrar algunas que contengas 5 líneas (4 colores y 1 que indica tolerancia).  Ejemplo: Con la banda correspondiente a la tolerancia a la derecha, leemos las bandas restantes de izquierda a derecha como sigue: Las primeras dos bandas conforman un número entero de dos cifras:  La primera línea representa el digito de las decenas  La segunda representa el digito de las unidades Luego  La tercera línea representa la potencia por 10 por la cual se multiplica el número  El resultado se expresa en Ohms. NOTA: Algunas resistencias de precisión contienen impreso el valor de su resistencia y su tolerancia. Medición indirecta • Voltímetro-Amperímetro.- El valor de la resistencia se obtiene por aplicación directa de la ley de ohm conociendo el voltaje y la corriente: 𝑅 = 𝑉/𝐼 El Óhmetro proporciona una lectura más precisa que los métodos anteriores debido a que da el valor real de la resistencia. La forma de utilizarlo ha sido mencionada anteriormente.

EQUIPO AUXILIAR.- Son elementos que se utilizan para formar los circuitos de prácticas. 5

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

Tablero de nodos

Puentes Resistencias

Terminales de prueba

Tablero potenciómetros

de

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I REPORTE 1. ¿Cuál es el símbolo utilizado para medir en el multímetro la señal de corriente y voltaje de directa?

2. ¿Cuál es la unidad de medición de voltaje? _________________________________________________________________________ 3. ¿Cuáles son las escalas de medición de voltaje en un multímetro? _________________________________________________________________________ 4. ¿Cuál es la unidad de medición de corriente? _________________________________________________________________________ 5. ¿Cuáles son las escalas de medición de corriente en un multímetro? _________________________________________________________________________ 6. Mencione dos reglas de seguridad a usar en el laboratorio 1) ______________________________________________________________________ 2) ______________________________________________________________________ 7. Anote completo el código de colores de las resistencias _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I PRÁCTICA #2: CONEXIONES SERIE Y PARALELO DE RESISTENCIAS OBJETIVO: Conocer el funcionamiento de un óhmetro obteniendo la resistencia equivalente mediante resistencias conectadas en serie y paralelo. CONEXIÓN EN SERIE

FÓRMULA

RT  R1  R2  ...  RN

CONEXIÓN EN PARALELO

FÓRMULAS RT 

RT 

1 1 1  R1 R2 R1 R2 R1  R2

(R1  R2 )

RT 

R ( ) N

PROCEDIMIENTO: 1. Mida las resistencias para cada circuito. 2. En el tablero arme cada uno de los circuitos. 3. Mida la resistencia RA B . 4. Anote sus mediciones.

Medir R1  _________

R2  _________ R3  _________ R4  _________ RA B  RT  _________ 8

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I R1  _________ R2  _________ R3  _________ R4  _________ R5  _________ R6  _________ RA B  RT  _________

R1  _________ R2  _________ R3  _________ R4  _________ RA B  RT  _________

R1  _________ R2  _________ R3  _________ R4  _________ RA B  RT  _________

REPORTE: 1. Determinar para cada uno de los circuitos la

RT aplicando las fórmulas de conexión serie o

paralelo según sea el caso.

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I PRÁCTICA #3: LEY DE OHM Y POTENCIA ELÉCTRICA OBJETIVO: Aplicar la ley de ohm y sus diversas formas, además de familiarizarse con los voltímetros y amperímetros de C.D., así como determinar la potencia disipada en los diferentes circuitos de C.D. LEY DE OHM La Ley de Ohm dice que la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo. La ecuación que define a esta ley es I 

V. R

POTENCIA La potencia es la velocidad con la que se hace un trabajo, y en electricidad, es la combinación de voltaje (presión) y corriente (movimiento de electrones). La ecuación para calcular la potencia es P  VI . PROCEDIMIENTO: 1. 2. 3. 4. 5.

Mida las resistencias Anote sus valores en la tabla Arme en el tablero el circuito mostrado Realice las mediciones que se piden Anote sus mediciones en la tabla

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

V (V )

I (mA)

R(k)

P( mW )

R1

R2

R3 R4

R5 R6 R7

RT REPORTE: 1. Realiza la comprobación de cada una de las resistencias aplicando la ley de ohm I  IR 1 

V R1  _________________  __________ R1

IR 2 

VR 2  _________________  __________ R2

V . R

VR 3  _________________  __________ R3 V  R 4  _________________  __________ R4 V  R 5  _________________  __________ R5

IR 3  IR 4 IR 5

IR 6 

VR 6  _________________  __________ R6

IR 7 

VR 7  _________________  __________ R7

IT 

VT  __________________  __________ RT

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

2. Obtener la potencia en cada una de las resistencias. PR1  VR1 IR1  _________________  __________ PR 2  VR 2 IR 2  _________________  __________ PR 3  VR 3I R 3  _________________  __________ PR 4  VR 4 IR 4  _________________  __________ PR 5  VR 5 IR 5  _________________  __________ PR 6  VR 6 IR 6  _________________  __________ PR 7  VR 7 IR 7  _________________  __________ PT  VT IT  ___________________  __________

3. Comprobar PE  PC . PE  VT IT  _________________  __________ PC  P1  P2  P3  P4  P5  P6  P7  _____________________________ __________

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I PRÁCTICA #4: COMPROBACIÓN DE LAS LEYES DE KIRCHHOFF OBJETIVO: Familiarizarnos con las mediciones de voltaje, corriente y resistencia, así como comprobar prácticamente las leyes de Kirchhoff. LEYES DE KIRCHHOFF 1° Ley de corrientes (LCK): establece que la suma algebraica de las corrientes en cualquier nodo de un circuito eléctrico es igual a cero ( I  0) . 2° Ley de voltajes (LVK): establece que la suma algebraica de voltajes en una trayectoria cerrada (lazo) en un circuito es igual a cero ( V  0) . PROCEDIMIENTO: 1. 2. 3. 4. 5.

Mida las resistencias Anote sus valores en la tabla Arme en el tablero el circuito mostrado Realice las mediciones que se piden Anote sus mediciones en la tabla

Rama

V (V )

I (mA)

R(k)

P( mW )

R1 R2 R3 R4

R5 RT

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LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I 6. Comprobar las siguientes ecuaciones:

PE  PC PE  VT IT

REPORTE: 1. Determine para cada nodo la ecuación de la Ley de corrientes de Kirchhoff (∑ 𝐶 = 0), sustituir los valores medidos y comprobar que las corrientes que entran a un nodo son iguales a las que salen. 2. Determine para cada lazo la ecuación de la Ley de voltajes de Kirchhoff (∑ 𝑉 = 0), sustituir los valores medidos y comprobar que la suma de elevación de voltajes es igual a las caídas de voltaje.

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PRÁCTICA #5: COMPROBACIÓN DEL MÉTODO DE CORRIENTES DE MALLA OBJETIVO: Comprobar prácticamente el análisis de mallas como un método de solución de circuitos y su relación con la Ley de voltajes de Kirchhoff (LVK). Este método es uno de los que más se utilizan para la solución de un circuito y se basa en la ley de los voltajes de Kirchhoff (LVK). Una malla es una trayectoria cerrada simple. Método: 1. Identificar el número de mallas y enumerarlas. 2. Asignar el sentido de las corrientes en sentido de las manecillas del reloj. 3. Determinar las ecuaciones de las mallas por la ley de Ohm I 

V (aplicando la Ley de R

voltajes de Kirchhoff). 4. Solucionar dichas ecuaciones (simultáneas, determinantes o matrices) PROCEDIMIENTO: 1. Medir las resistencias y anotar los valores en la tabla. 2. Armar en el tablero el circuito mostrado en la figura. 3. Medir las corrientes de malla conectando el amperímetro como se indica en la figura. Si cambia la polaridad marque las corrientes como negativas.

I 1  _________ I 2  _________ I 3  _________ 4. Medir la corriente de cada rama indicado en la figura del circuito la dirección de dicha corriente y anotar los valores...