SESION 3: DESFASAMIENTO DE ONDAS SENOIDALES.

SESION 3: DESFASAMIENTO DE ONDAS SENOIDALES [pic 1]

I.  OBJETIVO

Analizar y verificar en forma experimental el desfasamiento de las ondas senoidales de tensiones y corrientes entre el voltaje y la tensión en circuitos resistivos, resistivos - capacitivos y resistivos - inductivos.

II. MARCO TEÓRICO:

Relación angular de una onda senoidal

Las señales senoidales se pueden medir en función del tiempo. Pero, como el tiempo depende de la frecuencia, usualmente se especifican los puntos en una señal senoidal en términos de desplazamiento angular medido en ángulos o radianes.  

Un ciclo completo de una señal senoidal se produce por una rotación completa de un generador, por lo que la medida angular puede ser relacionada con el movimiento angular del generador como se muestra en la siguiente figura. 

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Un radian (rad) se define como la distancia angular a lo largo de la circunferencia de un círculo igual al radio del círculo. Un radian equivale a 57.3°.  En una revolución hay 360° o 2p radianes. Las medidas angulares de una señal senoidal se pueden expresar en grados o en radianes.

Los  radianes pueden ser convertidos a grados y viceversa:

rad = (p rad/180°) x grados

grados = (180°/p rad) x rad

Mediciones de fase

1. Método de Barrido disparado

La fase de una señal senoidal es la medida angular que especifica la posición de la onda relativa a referencia.  Si el cruce por cero cuando la señal va subiendo ocurre en 0°, decimos que la señal no está desfasada.  Si la señal está corrida hacia la izquierda o la derecha con respecto a referencia, entonces la señal tiene un desfasamiento que puede ser medido en ángulos o radianes.  Dependiendo hacia qué lado esté corrida, ese desfasamiento es negativo o positivo.  La figura muestra dos señales A y B; la señal A no está desfasada, mientras que la señal B está desfasada por 30°.  Podemos decir entonces, que la señal B está atrasada por 30° a la señal A.

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1. Método de las Figuras de Lissajous

Se alimentan dos ondas senoidales al mismo tiempo a un osciloscoipo (una a la entrada A y otra a la entrada B) y se ajusta el osciloscopio para trabajar en el modo A-B, la figura resultante en la pantalla se llama figura de Lissajous. Si las dos ondas senoidales son de la misma frecuencia y fase, la figura será una línea diagonal. Pero si están desfasadas 90º será un circulo, y si fuera cualquier otro ángulo será una elipse. Donde el valor del ángulo será:

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1. ELEMENTOS A UTILIZAR

• 1 variac monofásico
• 03 condensadores 15, 30 y 50 uF, 220V  
• 1 caja de inductancias variables
• 2 resistencias variables 0-44 ohmios, 4.4 A
• 1 osciloscopio digital,  
• 02 multímetros digitales

1. ACTIVIDADES

1. Armar el siguiente circuito, en la entrada A del osciloscopio medir la corriente total en R1 (10 ohmios), y en la entrada B del osciloscopio medir el voltaje total del circuito.

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1. Regular la tensión de salida a 10 voltios
2. Medir con el osciloscopio el ángulo de desfasaje, entre R1 y R2.
3. Variar R2 , observar que es lo que pasa con el ángulo de desfasaje y con el valor de las ondas.

1. Reemplazar la resistencia R2 con una caja de condensadores variables, y registrar el valor del ángulo de desfase de C y de R, para diferentes valores de C (10 uF, y 90 uF), manteniendo el valor de la resistencia constante ( R1 = 10 ohmios).
2. Medir con el osciloscopio el ángulo de desfase, entre R y C;  en la entrada A del osciloscopio medir la corriente total en R, y en la  entrada B del osciloscopio medir el voltaje total del circuito.  
3. Regular la tensión de salida a 10 voltios

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1. Reemplazar la caja de condensadores con una caja de inductancias variables, y registrar el valor del ángulo de desfase de L y de R, para diferentes valores de L (30 mH, y 90mH), manteniendo el valor de la resistencia constante ( R = 10 ohmios). Tener cuidado de sólo hacer circular hasta 300mA por este circuito, (es el valor nominal de la caja de inductancias).
2. Medir con el osciloscopio el ángulo de desfasaje, entre R y L;  en  la entrada A del osciloscopio medir la corriente total en R, y en la entrada B del osciloscopio medir el voltaje total del circuito.  

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1. CUESTIONARIO

1. ¿Cómo se encuentra el ángulo de desfase en un circuito R-L? De un ejemplo numérico.

En el circuito R-L, el ángulo de desfase depende de los valores que puedan tomar R y la reactancia inductiva XL, y se halla mediante la siguiente fórmula:

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En un circuito R-L, se tiene una resistencia de 30 Ω y un inductor de 90mH, el cual trabaja a 60Hz. Se pide hallar el ángulo de desfase.

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