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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SONORA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I PRÁCTICA # 10 CIRCUITOS RLC EN C. Cd. Obregón, Sonora a 25/04/17 Índice Resumen ………………………………………………………………….. 1 Introducción ...…………………………………………………………….. 2 Teoría ………………………………………………...

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INSTITUTO TECNOLÓGICO DE SONORA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

PRÁCTICA # 10 CIRCUITOS RLC EN C.A.

Cd. Obregón, Sonora a 25/04/17

Índice Resumen ………………………………………………………………….. 1 Introducción ...…………………………………………………………….. 2 Teoría …………………………………………………………….……….. 3 Desarrollo ………………………………………………………..………..4 Datos experimentales y datos calculados …………………………….. 5 Análisis de Resultados …………………………………………………...6 Conclusiones ………………………………………………………..…….7 Bibliografía …………………………………………………………………8 Apéndices ………………………………………………………………….9

Resumen

La práctica número 10 tiene como tema el análisis de circuitos RLC en corriente alterna (dominio de la frecuencia). Dicho acoplamiento involucra resistencias inductores y capacitores, ya sea en serie o paralelo. Para entender mejor la temática abordada la práctica propone un circuito con el modelo RLC para ser ensamblado y energizado, posteriormente realizar mediciones de voltaje y corriente para cada elemento, finalmente comprobar dichos valores mediante el análisis teórico.

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Introducción El objetivo de la práctica es ayudar al alumno a comenzar a familiarizarse con el análisis de CA, principalmente aplicando el concepto de impedancia y calculando el voltaje y corriente mediante el manejo de números complejos. El análisis de CA difiere en varios aspectos del análisis de CD, uno de estos es el comportamiento de los capacitores e inductores. El entender el funcionamiento y análisis de este tipo de circuitos es muy importante para nosotros como ingenieros, ya que tienen una amplia aplicación en la práctica (vida diaria y campo laboral).

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Teoría El método fasorial es utilizado para hallar las soluciones de problemas de redes cuando las excitaciones de corriente y de voltajes que se aplican a las redes son todas SENOIDALES de la misma frecuencia. La transformación de las corrientes y de los voltajes en alguna red es de:

i(t )=√ 2 I rms cos(ω t +θ1 )

v(t )=√2 V rms cos(ω t +θ2 )

I =I rms ∠θ 1

V =V rms ∠θ 2

Las cantidades complejas que se usan para representar la corriente y el voltaje senoidal se llaman Fasores. Las relaciones entre la corriente y el voltaje en los tres elementos de circuito, resistencia, inductancia y capacitancia, sigue las ecuaciones que la definen, la red transformada. Las ecuaciones fasoriales voltaje - corriente son: Para la resistencia:

Para la inductancia:

Para la capacitancia:

V =I R

V j  L I

 1  V  I  j C 

Observaciones que se pueden hacer con respecto a las relaciones fasoriales de voltaje-corriente de los elementos y de las ecuaciones de las leyes de Kirchhoff. 1.- La corriente en una resistencia está en fase con su voltaje. 2.- La corriente en una inductancia está atrasada con respecto al voltaje en 90o. 3.- La corriente en un capacitor está adelantada con respecto al voltaje 90o. Los voltajes y corrientes del circuito pueden sumarse gráficamente de acuerdo con las leyes de Kirchhoff mediante el uso de diagramas fasoriales.

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Desarrollo

Para la realización de la práctica primeramente ensamblamos el circuito RLC propuesto y luego efectuamos las mediciones de corriente y voltaje para cada elemento y lo registramos en la tabla. Finalmente realizamos el análisis teórico y lo comparamos.

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Datos experimentales y datos calculados Elemento Fuente

Cantidad física Voltaje (V)

Valores medidos 120.7

Corriente (A) R1 = 150  R2 = 75  R3 = 50  R4 = 250  L1 = 0.6 H C1 = 20 F C2 = 10 F

Voltaje

(V)

Valores calculados 120 0.469

72

70.41

Corriente (A)

0.474

0.469

Voltaje

(V)

31.09

29.46

Corriente (A)

0.407

0.392

(V)

4.69

3.83

Corriente (A)

0.08

0.076

Voltaje

(V)

20.41

19.15

Corriente (A)

0.08

0.076

(V)

107.4

106.173

Corriente (A)

0.462

0.469

Voltaje

(V)

64.37

62.25

Corriente (A)

0.473

0.469

Voltaje

(V)

18.78

20.31

Corriente (A)

0.08

0.076

Voltaje

Voltaje

Análisis de resultados

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Después de realizar el análisis teórico y hacer una comparación con las mediciones obtenidas pude observar que los datos coincidieron, presentando pequeñas variaciones, las cuales creo que se dieron principalmente por la variación de los valores reales y teóricos de las resistencias, inductancias y capacitancias, ya que los elementos utilizados tienen mucho uso y son un tanto viejos, lo cual pudo ocasionar una variación en sus propiedades.

6 Conclusiones

El análisis de circuitos RLC en CA es más complicado que en CD, los inductores y capacitores tienen diferente comportamiento, mientras las cargas resistivas se comportan de la misma manera. Veo el concepto de impedancia como un equivalente a la resistencia en la CD. El manejo de números complejos es importante para este tipo de análisis, las metodologías de análisis de circuitos funcionan igual, solamente que es necesario utilizar este tipo de números.

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Bibliografía

Manual de prácticas

8

Apéndices

9...