Medida De Valores Medios Y Eficaces

LABORATORIO N° 03

MEDIDA DE VALORES MEDIOS Y EFICACES.

I.-OBJETIVO.

Analizar y determinar en forma experimental los valores medios y eficaces en un circuito de media onda y onda completa.

II.-FUNDAMENTO TEÓRICO.

Corriente alterna

La corriente alterna es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección periódicamente en un conductor. Como consecuencia del cambio periódico de polaridad de la tensión aplicada en los extremos de dicho conductor. La variación de la tensión con el tiempo puede tener diferentes formas:

Senoidal (la forma fundamental y más frecuente en casi todas las aplicaciones de electrotecnia); triangular; cuadrada; trapezoidal; etc. si bien estas otras formas de onda no senoidales son más frecuentes en aplicaciones electrónicas. Las formas de onda no senoidales pueden descomponerse por desarrollo en serie de Fourier en suma de ondas senoidales (onda fundamental y armónicos), permitiendo así el estudio matemático y la de sus circuitos asociados.

VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA.

La corriente alterna presenta ventajas decisivas de cara a la producción y transporte de la energía eléctrica, respecto a la corriente continua:

Generadores y motores más baratos y eficientes, y menos complejos.

Posibilidad de transformar su tensión de manera simple y barata (transformadores).

Posibilidad de transporte de grandes cantidades de energía a largas distancias con un mínimo de sección de conductores (a alta tensión).

Posibilidad de motores muy simples, (como el motor de inducción asíncrono de rotor en cortocircuito).

Desaparición o minimización de algunos fenómenos eléctricos indeseables (magnetización en las maquinas, y polarizaciones y corrosiones electrolíticas en pares metálicos).

La corriente continua, presenta la ventaja de poderse acumular directamente, y para pequeños sistemas eléctricos aislados de baja tensión, (automóviles) aún se usa (Aunque incluso estos acumuladores se cargan por alternadores).

Actualmente es barato convertir la corriente alterna en continua (rectificación) para los receptores que usen esta última (todos los circuitos electrónicos).

FRECUENCIA Y PERIODO.

La frecuencia f es nº de ciclos por unidad de tiempo. Su unidad es el Hz (Herzio) = 1ciclo/s Industrialmente se usan corrientes de 50 Hz (60Hz en América), Dimensionalmente la frecuencia es ciclos/tiempo, o sea.

T^(-1)

El periodo T es la inversa de la frecuencia, o lo que es lo mismo, el tiempo que dura un ciclo completo.

T= 1/f (dimensión; t).

Una onda variable senoidalmente con el tiempo puede considerarse como la proyección sobre un diámetro de un movimiento circular uniforme de velocidad angular, entonces la tensión instantánea V.

V=V_M sin⁡〖(WT〗)

Es donde V_M el valor máximo a que llega la tensión, y

W=2πf(radianes/s)

Producción de corriente alterna.

Industrialmente se produce en su casi totalidad por generadores rotativos electromecánicos movidos por motores térmicos, hidráulicos, eólicos etc.

Para pequeñas potencias se usan también convertidores electrónicos cc/ca (onduladores)que entregan formas de onda más o menos senoidales (desde trapeciales a casi senoidal pura) partiendo de corriente continua (acumuladores).

Los generadores electromecánicos se basan en la producción de tensión por inducción, cuando un conductor se mueve en un campo magnético.

VALORES MAXIMOS Y EFICACES DE LA CORRIENTE ALTERNASENOIDAL.

Se designa como valor eficaz de una magnitud sinusoidal a la raíz cuadrada del valor medio de su cuadrado, y es igual al valor máximo dividido por raíz cuadrada de 2.

En corriente alterna la tensión eficaz tiene un concepto físico de equivalencia con una tensión de corriente continua que produjese la misma disipación térmica en la resistencia, que la que disipa la corriente alterna.

A este valor eficaz están asociados los efectos energéticos térmicos y electromecánicos, y por eso, los valores eficaces son los que se utilizan en mayor grado en el cálculo y en las aplicaciones de la corriente alterna. Así una tensión eficaz de 220V sinusoidal tiene un valor máximo de 311V (independientemente de su frecuencia) y equivale energéticamente hablando a una corriente continua de 220 V. Análogamente, las intensidades sinusoidales producidas por las tensiones tienen su valor eficaz. (Que es el máximo, dividido por 1,4142...)

Oscilación sinusoidal.

Una señal sinusoidal a(t), tensión, V(t), o corriente, i(t), se puede expresar matemáticamente según sus parámetros característicos , como una función del tiempo por medio de la siguiente ecuación:

a(τ)=A_0 . 〖sin⁡(〗⁡〖ωτ+〗 β)

Donde.

A_0: es la amplitud de voltios o amperios (también llamado valor máximo o de pico).

ω: La pulsación en radianes /segundos.

τ: El tiempo en segundos.

β: El ángulo de fase inicial en radianes.

Dado que la velocidad ángulo es más interesante para matemáticos que ingenieros la formula se suele expresar como:

a(τ)=A_0 . 〖sin⁡(〗⁡〖2πfτ+〗 β)

Donde f es la frecuencia en hercios (HZ) y equivale a la inversa del periodo f=1/T los valores más empleados en la distancia son 50 HZ y 60 HZ.

III.-MATERIALES, EQUIPO E INSTRUMENTOS:

IV.- PROCEDIMIENTO.

Armar el circuito de la fig. # 01.

Circuito armado en simulador

2).-Conectar entre los bornes A1 el amperímetro analógico de C.A. y entre los bornes A2 el amperímetro analógico de C.C.

3).- Con los valores de la resistencia y el valor máximo de la tensión determinar elmáximo valor de la corriente en el circuito.

N_1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

A_1 (mA) 0 31.79 51.27 60.12 72.96 83.39 94.89 104.20 116.68 150.46 172.54 198.38

A_2 (mA) 0 16.89 32.96 40.51 51.38 60.61 69.87 77.87 88.45 114.46 134.96 162.95

V(V) 0 2.1 3 3.41 4 4.5 5 5.43 6 7.4 8.5 10

4)

5).- Para cada juego de resistores, tomar la lectura de los amperímetros tanto a la entrada, (R_1), como a la salida del circuito (R_2). Tomar un juego de 12 valores.

N_1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

A_1 (mA) 0 31.79 51.27 60.12 72.96 83.39 94.89 104.20 116.68 150.46 172.54 198.38

A_2 (mA) 0 16.89 32.96 40.51 51.38 60.61 69.87 77.87 88.45 114.46 134.96 162.95

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