Osciloscopio

GUÍA DE LABORATORIO

Escuela de Ingeniería

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PME1101-L06M

INTERPRETACIÓN Y MEDICIÓN DE PARÁMETROS DE UNA SEÑAL ALTERNA CON OSCILOSCOPIO

CARRERA: TECNICO EN MANTENCION ELECTROMECANICA MENCION INDUSTRIA

TECNICO EN MANTENCION ELECTROMECANICA MENCION MINERIA

ASIGNATURA: PRINCIPIO DE MANTENCIÓN ELECTROMECANICA

SEMESTRE: I

PROFESOR: ANDRÉS GONZÁLEZ V.

1. Introducción

Las siguientes actividades tienen como objetivo documentar las experiencias de laboratorio realizadas por el

alumno en las sesiones presenciales prácticas, para las cuales deberá utilizar los módulos de desarrollo

presentes en su sede. Este último punto es importante, ya que, aunque todos los módulos estandarizados por la

escuela analizan los mismos puntos en común para cada uno de los programas de estudio, las actividades a

realizar para lograr el desarrollo de las competencias asociadas a los contenidos de estudios, dependen de

cada uno de los fabricantes. Por lo tanto, consultar con su profesor las actividades que deberá realizar y

documentar.

2. Objetivos

Al completar esta guía el alumno será capaz de:

- Medir señales alternas

- Calcular los parámetros de una sinusoide, a partir de una lectura con osciloscopio

3. Duración

Siete días

4. Prerrequisitos

Ninguno

5. Bibliografía previa

Autor: Boylestad, Robert.

Título: “Introducción al análisis de circuitos”

Editorial: Thomson Editores Spain, Paraninfo S.A.

Teoría:

Principio de electricidad

Asociación de Resistencia.

Ley de Ohm, potencia y energía.

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6. Marco teórico

Las matemáticas y la CA senoidal

Algunos tipos de ondas periódicas tienen el inconveniente de no tener definida su expresión matemática, por lo

que no se puede operar analíticamente con ellas. Por el contrario, la onda senoidal no tiene esta

indeterminación matemática y presenta las siguientes ventajas:

 La función seno está perfectamente definida mediante su expresión analítica y gráfica.

 Las ondas periódicas no senoidales se pueden descomponer en suma de una serie de ondas

senoidales de diferentes frecuencias que reciben el nombre de armónicos.

 Se pueden generar con facilidad y en magnitudes de valores elevados para facilitar el transporte de la

energía eléctrica.

 Su transformación en otras ondas de distinta magnitud se consigue con facilidad mediante la utilización

de transformadores.

Onda sinusoidal

Una señal sinusoidal, a(t), tensión, v(t), o corriente, i(t), se puede expresar matemáticamente según sus

parámetros característicos (figura 2), como una función del tiempo por medio de la siguiente ecuación:

Donde:

A0 es la amplitud o magnitud en voltios o amperios (también llamado valor máximo o de pico),

ω la velocidad angular en radianes/segundo (velocidad de rotación o de desplazamiento de un ángulo en una

circunferencia)

t el tiempo en segundos, y

β el ángulo de fase inicial en radianes (también se denomina con la letra griega  )

Dado que la velocidad angular es más interesante para matemáticos que para profesiones del área eléctrica, la

fórmula anterior se suele expresar como:

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Donde:

f es la frecuencia en hercios (Hz) y equivale a la inversa del período (f=1/T).

Fase

La onda senoidal se puede extraer de la circulación de un punto sobre un circulo de 360º. Un ciclo de la señal

senoidal abarca los 360º.

Cuando se comparan dos señales senoidales de la misma frecuencia puede ocurrir que ambas no estén en

fase, o sea, que no coincidan en el tiempo los pasos por puntos equivalentes de ambas señales. En este caso

se dice que ambas señales están desfasadas, pudiéndose medir el desfase con una simple regla de tres.

Valor instantáneo (a(t)): Es el que toma la ordenada en un instante, t, determinado.

Valor pico a pico (App): Diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo. Dado que el valor

máximo de sen(x) es +1 y el valor mínimo es -1, una señal sinusoidal que oscila entre +A0 y -A0. El valor de pico

a pico, escrito como AP-P, es por lo tanto (+A0)-(-A0) = 2×A0. En otras palabras el valor pico a pico es el doble de

la amplitud o valor máximo

Valor medio (Amed): Valor del área que forma con el eje de abcisas partido por su período. El área se considera

positiva si está por encima del eje de abcisas y negativa si está por debajo. Como en una señal sinusoidal el

semiciclo positivo es idéntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una onda sinusoidal

se refiere a un semiciclo. Mediante el cálculo integral se puede demostrar que su expresión es la siguiente:

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Valor eficaz (A): Su importancia se debe a que este valor es el que produce el mismo efecto calorífico que su

equivalente en corriente continúa. En la literatura inglesa este valor se conoce como R.M.S. (root mean square,

valor cuadrático medio). En la industria, el valor eficaz es de gran importancia ya que casi todas las operaciones

con magnitudes energéticas se hacen con dicho valor. De ahí que por rapidez y claridad se represente con la

letra mayúscula de la magnitud que se trate (I, V, P, etc.). Matemáticamente se demuestra que para una

corriente alterna senoidal el valor eficaz viene dado por la expresión:

El valor A, tensión o intensidad, es útil para calcular la potencia consumida por una carga. Así, si una tensión de

corriente continua (CC), VCC, desarrolla una cierta potencia P en una carga resistiva dada, una tensión de CA de

Vrms desarrollará la misma potencia P en la misma carga si Vrms = VCC.

Para ilustrar prácticamente los conceptos anteriores, consideremos, un valor de voltaje de 230 V CA, estamos

diciendo que su valor eficaz (al menos nominalmente) es de 230 V, lo que significa que tiene los mismos

efectos caloríficos que una tensión de 230 V de CC.

Su tensión de pico (amplitud), se obtiene despejando de la ecuación antes reseñada:

Así, para nuestra red de 230 V CA, la tensión de pico es de aproximadamente 325 V y de 650

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