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CURSO EB-102 DC CIRCUITO-II Manual del Estudiante LECCIÓNES DE LABORATORIO
Copyright © 1994 propiedad I.T.E. Innovative Technologies in Education. Todos los derechos reservados. Este libro o cualquiera de sus partes no deben reproducirse de ninguna forma sin el permiso escrito previo de I.T.E. Esta publicacin esta basada en la metodolog!a e"clusiva de #egem $ystems %td. Con el inter&s de me'orar sus productos( los circuitos( sus componentes y los valores de estos pueden modificarse en cualquier momento sin notificacin previa.
)rimera edicin en espa*ol impresa en+ $egunda edicin en espa*ol impresa en+
Cat. o. 9-/1/1-,-0 $)( #E2E3
1994 ,--4
TABLA DE CONTENIDO Laboratorio 1: Teorema de Thevenim I
151
Laboratorio 2: Teorema de Thevenim II
,51
Laboratorio 3: El )otencimetro I
/51
Laboratorio 4: El )otencimetro II
451
Laboratorio 5: ElTeoremade3illman Laboratorio Teorema 6: de $uperposicin Laboratorio 7: 7uentesdeTensin Laboratorio 8: 3"ima Transferencia de )otencia
051 651 851
:51
Laboratorio 9: ;edesdeTresTerminales
951
Laboratorio 10: #iagnostico 5 )reparacin
1-51
Laboratorio 11: #iagnostico5)rueba Laboratorio 12: 3aratn de #iagnostico
1151 1,51
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1 -1
LECCIÓN No. 1: TEOREM !" T#E$ENIM I Tras completar la leccin(
$ %T&"'"(i() a partir de mediciones reali=adas con un
volt!metro. ,. #eterminar
R %T&"'"(i() a partir de mediciones reali=adas con un
hmetro. /. Conectar el circuito equivalente de Thevenin. 4. )robar el circuito srcinal y el circuito equivalente de Thevenin para comprobar si proveen la misma corriente y tensin con diferentes cargas.
*I+C,+ION El teorema de Thevenin puede ser usado para convertir cualquier red de dos terminales en un circuito equivalente que contiene una fuente de tensin en serie con una resistencia+ el "i'a/"(t" T&"'"(i(. )ara reali=ar la conversin( calcule en primer t&rmino la salida en circuito abierto. Este ser el valor de la tensin equivalente de Thevenin( o $%T&"'"(i(). %uego( cortocircuite todas las fuentes de tensin sin cargar la salida. Calcule la resistencia equivalente que se ve desde los terminales de salida. Este es el valor de la resistencia R%T&"'"(i().
,TOEMEN 1. %a tensin de Thevenin se define como+ %a tensin de arranque del circuito. %a tensin cuando se cortocircuita la entrada. %a tensin de circuito abierto. %a tensin de carga. >ntes de comen=ar esta seccin(
Cmo hallar ?Thevenin en un circuito el&ctrico. Cmo hallar ;Thevenin en un circuito el&ctrico. Convertir cualquier circuito el&ctrico en su equivalente Thevenin.
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1 -2
,. %a resistencia de Thevenin es medida+ Con la tensin de entrada conectada. Con la tensin de entrada desconectada en circuito abierto. Con el resistor de carga reempla=ado por la tensin de entrada. Con la tensin de entrada reempla=ada por un cortocircuito.
E,IO )ara reali=ar la prctica de laboratorio( se precisa el siguiente equipo+ • • • • • •
@astidor )
ROCE*IMIENTO 1. #eslice la plaqueta E@51-, en las gu!as( hasta conectarla al )
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1 -3
/. Conecte el circuito que se muestra en la figura+
4. 3ida la tensin de salida en circuito abierto de la red. >note el resultado. Este es el valor de ?Thevenin. ?Thevenin DDDDD? 0. %leve la salida de la fuente )$51 del circuito de la derecha circuito equivalente Thevenin a la tensin de Thevenin DDDDDDD ?.
6. 3iremos nuevamente el circuito+
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1 -4
8. )ara medir ;Thevenin( debe colocarse un cortocircuito en ve= de la fuente de 1,?. a. #esconecte los termi nales de la fuente( y ponga el term inal i=quierdo de ;1 a masa. b. Conecte el mult!metro como hmetro en los terminales de salida. c. 3ida la resistencia de salida y antela. Esta es ;Thevenin. ;Thevenin DDDDDDD F :. ;etire el cortocircuito de los terminales de la fuente de 1, ?. 9. Conecte el mult!metro como hmetro en ;? 1 y ; 6 y luego a'uste ;?1 hasta que los valores de la resistencia sean iguales a ;Thevenin DDDDDF.
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1 -5
Cara
$a/ %$)
Ia/ %)
;4 ;0 Cortocircuito
Ci!"uit# O!i$inal Cargue al circuito srcinal con ; 4. 3ida ?sal e Isal e ingr&selas en la tabla. ;eemplace la carga ; 4 con ; 0. 3ida ?sal e Isal e ingr&selas en la tabla. ;eemplace ;0 con un cortocircuito. 3ida ?sal e Isal e ingr&selas en la tabla. 1-. ;epita estas pruebas en el circuito equivalente de Thevenin+ Cargue al circuito original con ; 4. %uego( utili=ando ; 0 como carga( repita el procedimiento. 7inalmente( cortocircuite la salida. )ara cada valor de la carga( mida ?sal e Isal e ingr&selas en la tabla.
Cara
$a/ %$)
Ia/ %)
;4 ;0 Cortocircuito
Ci!"uit# E%ui&alente de T'e&enin 11. En esta parte del e"perimento( el E@51-,. 3odo de )rctica( el sistema E@5,--alterar el circuito en la plaqueta >plique sus conocimientos tericos para determinar qu& parte del circuito ha cambiado. 1,. El circuito ha sido modificado. ;epita el procedimiento para medir ?Thevenin y ;Thevenin. 1/. 3ida la tensin de salida a circuito abierto. Este es el valor de ?Thevenin. Ingr&selo+ ?Thevenin DDDDDD ? 14. )ara medir ;Thevenin( cortocircuite la entrada al circuito( reempla=ando a la fuente de alimentacin de 1,?. a. #esconecte los terminales de 1,? en el tablero y coloque a masa el terminal i=quierdo de ;1.
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1 -6
b. Conecte el mult!metro a los terminales de salida del circuito. c. 3ida la resistencia de salida. Esta ser ;Thevenin. Ingrese su valor+ ; Thevenin DDDDDF 10. Hu& resistor fue desconectadoJ ;1 ;, ;/ o se ha desconectado ningKn resistor. Cualquier resistor puede ser desconectado. 16. En este segundo e'ercicio de prctica( un resistor ha sido cortocircuitado. ;epita el procedimiento para volver a medir ?Thevenin y ;Thevenin. 18. 3ida la tensin de salida en circuito abierto de la red. Este es el valor de ?Thevenin. ?Thevenin DDDDDDDD? 1:. )ara medir ;Thevenin( cortocircuite la entrada al circuito quite la fuente de alimentacin de 1,?. #esconecte los terminales de 1,? en el tablero( y ponga el terminal i=quierdo de ; 1 a masa. Conecte el mult!metro en los terminales de salida del circuito( mida y registre la resistencia de salida. Esta es ;Thevenin. ; Thevenin DDDDDD F 19. El componente cortocircuitado es+ ;1 ;, ;/ %a fuente de 1, ?.
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2 -1
LECCIÓN No. 2: TEOREM !" T#E$ENIM II Esta leccin contiene preguntas de repaso. Estas preguntas pondrn a prueba su conocimiento de la leccin previa+ Teorema de Thevenin I.
RE,NT+ !" RE+,MEN 1. %a tensin de Thevenin es+ $iempre igual a la tensin de entrada. unca mayor que la tensin de entrada. $iempre igual a la mitad de la tensin de entrada. $iempre menor que la tensin de entrada. ,. Cuando una tensin inicial de 6 ? se conecta en serie con tres resistores iguales de ,L/M( el circuito equivalente de Thevenin es+ ?Th 6 ? y ;Th / F. ?Th / ? y ;Th ,F. ?Th 6 ? y ;Th ,F . ?Th 6 ? y ;Th 1NN, ,L/F. /. >l conectar una fuente de 6 ? a tres resistores de 1 M en paralelo( el circuito de Thevenin( visto desde los terminales del resistor de carga( es+
?Th 6 ? y ;Th - F. ?Th 6 ? y ;Th 1 F. ?Th 6 ? y ;Th / F. ?Th 6 ? y ;Th -./// F.
;efi&rase al circuito en la siguiente figura+
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2 -2
4. #esconectar ; / produce+ ?Th 1,?( ;Th ;1 G ;,. ?Th 1,?( ;Th ;1 NN ;,. ?Th 6?( ;Th ;1 G ;,. ?Th 6?( ; Th ;1 NN ;,. 0. Bbserve la figura de la pantalla anterior. Cortocircuitar ; / produce+ ?Th 1,?( ;Th ;1 G ;,. ?Th 6?( ; Th ;1 G ;,. ?Th -?( ; Th ;1 NN ;,. ?Th -?( ; Th ;,.
? ? ? ?
1
Th 1
Th 1
Th 1
Th
1,? ; 6? ; -? ; -? ;
1
Th
1
Th 1
Th 1
Th
;1 G ;,. ;1 G ;,. ;1 NN ;,. ; ,.
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3-1
LECCIÓN No. 3: EL OTENCIOMETRO I Tras completar la leccin(
*I+C,+ION
El (#ten"i)*et!# >l girar el dial( var!a la posicin de la agu'a. Ello hace que la resistencia desde la agu'a hasta cada uno de los terminales fi'os var!e. $in embargo( la suma de ambas resistencias permanece constante. >s!( se crea un divisor de tensin en el cual la resistencia total es constante. %a resistencia de salida cambia de acuerdo a la posicin del cursor del potencimetro. )or ende( la tensin de salida var!a proporcionalmente a la posicin del cursor. $i la resistencia total es ;( y la resistencia sobre la cual se mide la salida n P ;( entonces la tensin de salida ?sal vale+ ?sal n P ?in
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3-2
,TOEMEN 1. >ntes de iniciar esta %eccin asegKrese de saber+ •
Calcular la tensin del cursor del potencimetro sin carga.
•
Calcular la tensin del cursor del potencimetro cargado por un resistor.
•
Encontrar la relacin entre el ngulo del cursor y la tensin de salida.
Estudie el siguiente esquema+
,. En este circuito( la tensin en el cursor es+ 3enor que )$51. $iempre 3enor que )$51 P
3enor o igual que )$51 P
Igual a )$51P
)1 ;16 + )1 )1 ;16 + )1
)1 ;16 + )1
/. ;efi&rase a la figura nuevamente. >suma que )$51 1, ?( ;16 ,., M y )1 4.8 M. El posible rango de tensiones en el cursor es+ :.18 a 1, ?. - a 6.9 ?. - a :.18 ?. 6.9 a 1, ?.
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3-3
E,IO El siguiente equipo es necesario para la reali=acin de la prctica+ • • •
3dulo )
ROCE*IMIENTO 1. #eslice la plaqueta E@51-, en las gu!as( hasta conectarla al )
4. 2ire el potencimetro a fondo en sentido antihorario( y gire luego el dial en sentido horario un ,-Q de su capacidad de rotacin. 3ida la resistencia entre el cursor y masa. ; DDDDF 0. Conecte la fuente de alimentacin )$51 al potencimetro del modo mostrado+
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3-4
6. %leve )$51 a 6 ?. 3ida las tensiones en vac!o y con las cargas ; 18 y ;1: respectivamente. ;otacin Q ;esistencia M
?sal $in carga
?sal ;1: load
?sal ;18 load
,-Q 8. 3ida la tensin de salida entre el cursor y masa. :. Conecte ; 18 al cursor y mida nuevamente las tensiones. 9. ;eemplace ; 18 con ;1:. 1-. ;epita este procedimiento para rotaciones de 4-Q( 6-Q( :-Q y 1--Q. %a resistencia del potencimetro deber!a ser+ Q rotacin P resistencia total $iga este procedimiento+ •
• • •
#esconecte )$51. 3ida la resistencia del potencimetro con un hmetro y antela. ?uelva a conectar )$51. 3ida y anote ?sal sin carga. Conecte ;18. 3ida y anote ?sal. Conecte ;1: en ve= de ;18. 3ida y anote ?sal.
;otacin Q ;esistencia M
?sal sin carga
?sal ;1: carga
?sal ;18 carga
,-Q 4-Q 6-Q :-Q 1--Q 11. Oaga un grfico de ?sal medida en el e'e vertical en funcin del porcenta'e de rotacin en el e'e hori=ontal para las tres condiciones de carga.
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4-1
LECCIÓN No. 4: EL OTENCIOMETRO II Esta leccin contiene preguntas de repaso. Estas preguntas probarn su conocimiento de la leccin anterior+ El )otencimetro I.
RE,NT+ !" RE+,MEN Estudie el circuito del potencimetro+
1. El cargar la salida de un potencimetro+ o tiene efecto en ?sal. $iempre incrementa ?sal. $iempre disminuye ?sal. #uplica la ?sal. ,. >l aumentar el valor de la resistencia de carga+ Crece la tensin de salida. #ecrece la tensin de salida. o afecta a la tensin de salida. /. ;efi&rase a la figura. $uponga que )$51 1, ?( ; 16 4.8 M( )1 1- M y ;18 1- M estn conectados. El rango de la tensin de salida es+ 6.1: a 1, ?. - a 6.1: ?. - a :.16 ?. :.16 a 1, ?.
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4-2
4. $uponga que )$51 1, ? y ;16 4.8 M( )1 1- M y ;18 ;1: 1- M estn conectados. %a tensin de salida puede ser+ - a 6.80 ? - a 4.98 ? - a 0.68 ? - a /.,1 ? 0. ;efi&rase nuevamente a la figura. $upo nga que )$51 1, ?( ; 16 4.8 M( )1 1- M y ; 18 1- M estn conectados. Cuando el potencimetro es rotado a la posicin de 6-Q( la tensin de salida es+ 0.00 4.80 /.61 :.80
?. ?. ?. ?.
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5-1
LECCIÓN No. 5: EL TEOREM !" MILLMN Tras completar esta leccin( plicar el teorema de 3illman para calcular la tensin de salida aplicada a una carga resistiva alimentada con mKltiples fuentes de tensin. ,. Comprobar e"perimentalmente el teorema de 3illman.
*I+C,+ION >l contrario de las fuentes ideales( las fuentes de tensin que usamos en la prctica bater!as( generadores( etc. poseen resistencia interna. 3uchas veces deseamos conectar fuentes de tensin en paralelo para alimentar a una carga. %a prediccin de la tensin resultante en la carga es dif!cil( ya que cada fuente de tensin posee una resistencia interna diferente. El teorema de 3illman permite calcular la tensin en la carga. %a tensin de salida es dada por la siguiente frmula+ ?out
?1 ;1
G
?,
G
;,
?/ ;/
GR..R
?n ;n
DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD 1 ;1
1
1
1
G ;, G ;/ GRRR ;n
ota+ $i ;/ es la carga( entonces ?/ -.
ORM,L+ Mi//a( T&"or" ?out
?1 ;1
G
?, ;,
G
?/ ;/
GR..R
?n ;n
DDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDDD 1 ;1
G
1 ;,
G
1 ;/
GRRR
1 ;n
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5-2
,TOEMEN >ntes de iniciar esta leccin asegKrese de poder calcular la tensin en un circuito con dos fuentes utili=ando el teorema de 3illman. 1. El teorema de 3illman es utili=ado para anali=ar circuitos el&ctricos con+
,. En la figura( asuma que )$51 6 ?( )$5, 4 ? Snote su pol aridad( ;1/ ,8-M( ;14 1-- M y ;10 //-M. %a tensin en ;10 es+ /.:6 ?. 51./- ?. 51.-6 ?. 5/.:6 ?.
E,IO El equipo necesario para esta prctica es+ • • •
3dulo )
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ROCE*IMIENTO 1. #eslice la plaqueta E@51-, en las gu!as( hasta conectarla al )
,. >'uste )$51 a 6 ? y )$5, a 54 ?. /. ota+ si dispone de dos #33( conecte uno como volt!metro y el otro como amper!metro. #e no ser as!( conecte un cordn de puenteo en serie para unir el circuito con ;10.
5-3
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5-4
4. 3ida e ingrese la tensin de salida sobre ; 10+ ?sal DDDDDDDD ? ;eemplace el puente en serie con ; Isal. Isal DDDDDDDDDDm>
10
por un miliamper!metro para medir
0.
RE,NT+ !" RE+,MEN Estudie este diagrama esquemtico antes de responder las preguntas+
1. En la fi gura( asuma que )$51 6 ? ( ; 1/ ,8-M( ; 14 1-- M y ; 10 //-M. %a tensin en ; 10 es - ?. %a tensin de la fuente de tensin )$5, es+ 54./ ?. G0.6 ?. 5,., ?. 51.6 ?. ,. ;efi&rase a la figura. >suma que )$51 6 ?( )$5, 4?( ; 1/ ,8- M y ;10 //-M. %a corriente en ; 10 es / m> circulando hacia el nodo puesto a tierra. El valor de ;14 es+ ,1- F /:1 F /,, F :/ F
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5-5
/. En la figura( asuma que )$5, 6 ?( ; 1/ ,8-M( ;14 48- M y ; 10 //- M. %a tensin en ; 10 es 1 ? la intensidad de la corriente fluye hacia tierra. HCunto vale la tensin de )$51J ,.,6 0.:/ 6.4: :.,,
?. ?. ?. ?.
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6-1
LECCIÓN No. 6: TEOREM !" +,ERO+ICION Tras completar esta leccin(
*I+C,+ION Con frecuencia debemos anali=ar circuitos el&ctricos con varias fuentes de tensin. El m&todo de superposicin es muy Ktil para dicho fin. 3ediante este m&todo( anali=amos el circuito como si slo hubiese una fuente activa( mientras todas las dems fuentes estn desactivadas. Este procedimiento se repite tantas veces como fuentes haya. )ara determinar la tensin en cualquier parte del circuito( o la corriente en cualquier rama+ •
•
Calcule la tensin o la corriente debida a cada fuente activa por separado. $Kmelas algebraicamente para hallar la tensin o la corriente resultantes.
,TOEMEN >ntes de avan=ar( asegKrese de poder calcular tensiones o corrientes en circuitos con mKltiples fuentes mediante el teorema de superposicin. 1. Cuando utili=amos el teorema de superposicin en un circuito+ >nali=amos todas las fuentes de tensin a la ve=. Ignoramos todas las fuentes de tensin. >nali=amos slo una fuente de tensin activa a la ve=. ,. Cuando anali=amos un circuito( una fuente por ve=( las otra s fuentes son rempla=adas ;esistores por+ estndar. Cortocircuitos.
Circuitos abiertos.
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E,IO El siguiente equipo es necesario para la reali=acin del e"perimento+ • • •
3dulo )
ROCE*IMIENTO 1. #eslice la plaqueta E@51-, en las gu!as( hasta conectarla al )
/. Estudie el circuito de la figura siguiente+
6-2
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6-3
ote cmo debe conectarse el amper!metro para medir corriente. ota+ $i posee dos mult!metros( conecte uno como volt!metro y el otro como amper!metro( para medir la tensin en ; 10.
,ENTE *E TEN+ION
$ a / %$ )
Ia/ %)
#ebida solamente a )$51 #ebida solamente a )$5, Total 4. Cortocircuite los terminales de )$5,. %uego( fi'e )$51 en 4.0 ?. 0. Conecte un puente en serie con ; 10. 3ida ?sal y reg!strela.
;eemplace el puente en serie con ; 10 con un miliamper!metro. 3ida Isal e ingrese su valor. 6. Cortocircuite las terminales )$51 como se muestra en la figura. 7i'e )$5, en 58.0 ?. 8. Ingrese en la tabla las lecturas de ?sal e Isal debidas a )$5, Knicamente. :. Calcule la tensin y la corriente totales. 9. #esconecte el puente que anula )$51. %leve su tensin a 4.0 ?. 3ida e ingrese ?sal e Isal. ?sal DDDDDDDD ? Isal DDDDDDDD m>
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6-4
RE,NT+ !" RE+,MEN Estudie el siguiente diagrama esquemtico+
1. %a tensin resultante en el resistor es+ %a suma de las tensiones parciales. El promedio de las tensiones parciales. %a ra!= cuadrada de la suma algebraica de las tensiones parciales. %a suma de los valores absolutos de las tensiones parciales. ,. El teorema de superposicin es vlido para el calculo de+ Tensiones. Corrientes. Tanto tensiones como corrientes. Cualquier magnitud el&ctrica. /. Cada tensin parcial hallada mediante el m&todo de superposicin es+ Igual a la tensin resultante. $iempre menor que la tensin resultante. $iempre mayor que la tensin resultante. )uede ser mayor( menor o igual a la tensin resultante. 4. $uponga que )$51 1, ?( )$5, 4 ? note su polaridad( ; 1/ ,8-M( ;14 48- M y ;10 1:-M. %as tensiones parciales en ;10 son+ /.9 ? U 5-.848 ?. /.9 ? U 5-.48 ?. ,./9 ? U 5-.848 ?.
0.1, ? U 5-.48 ?.
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6-5
0. En la figura( asuma que )$51 6 ?( )$5, 6 ?( ; 1/ ,8-M( ;14 48- M y ;10 1:- M. %a corriente parcial en ;10 es+ ota+ asuma que )$5, no est en cortocircuito. 0.8 m>( 56.8 m>. 1-.: m>( 56.,, m>. :.4 m>( 54.8 m>. 9.1 m>( 50., m>.
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LECCIÓN No. 7: ,ENTE+ !" TEN+ION Tras completar esta leccin(
*I+C,+ION $e puede demostrar que una fuente de tensin real por e'emplo una fuente de alimentacin o una bater!a equivale a una fuente de tensin ideal en serie con una resistencia. En este e"perimento(
,TOEMEN >ntes de iniciar esta leccin asegKrese de conocer las propiedades bsicas de las fuente de tensin y cmo calcular la regulacin de una fuente de tensin. 1. %a resistencia interna de una fuente de tensin debe ser+ 3uy grande. 3uy peque*a. Igual a la resistencia e"terna. ,. >l aumentar la resistencia interna de una fuente de tensin conectada a una carga e"terna+ %a tensin en los terminales de la fuente aumenta. %a tensin en los terminales de la fuente disminuye. %a tensin de salida permanece constante.
E,IO El siguiente equipo es necesario para la reali=acin del e"perimento+ • •
3dulo )
7-1
ROCE*IMIENTO 1. #eslice la plaqueta E@51-, en las gu!as( hasta conectarla al )
El cursor del potencimetro puede conectarse a masa para funcionar como resistor variable restato. /. Conecte el circuito como se muestra+
El potencimetro est ahora conectado como restato( en serie con ; 16( para actuar como carga variable para la fuente de alimentacin.
7-2
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7-3
4. 7i'e )$51 en 0?. %ea las siguientes instrucciones cuidadosamente. o mida aKn. 0. En este e"perimento( segKrese de no hacer girar a )1. Conecte el volt!metro a )1( como se ve en la figura.
El potencimetro actKa como una carga variable para la fuente. ;16 est en serie con la resistencia interna de )$51 y representa el equivalente Thevenin de dicha resistencia interna.
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7-4
Corri"(t" Io %) Io %) )1G;16 04/,10
$a/ %$) )1G;16
Rara %) )1
)1G;16
)1
m> m> m> m> m>
3!nimo 8. )ara cada posi cin de )1 obtenga la corr iente nominal V/ m>. 3ida entonces ? con ;carga )1G; 16. ;epita con )1 como carga variable. Calcule la ;carga en cada caso. :. 2rafique la tensin de salida en el e'e vertical y la corriente de carga sobre el e'e hori=ontal.
RE,NT+ !" RE+,MEN 1. >l aumentar el resistor de carga( la tensin de salida+ )ermanece constante. >umenta. #isminuye. ,. >l aumentar la corriente suministrada por una fuent e de tensin real( la tensin de salida+ )ermanece constante. >umenta. #isminuye. /. Cuando la tensin de salida permanece casi constante para carga completa y sin carga( entonces+ ;int ;%. ;int WW ;%. ;int XX ;%.
;int X ;%.
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7-5
4. ;efi&rase a la figura a la derecha. Cuando )$51 1, ?( ; 16 1-M( )1 1--MU la variacin de )1 hace que la tensin cambie de - a 1- ?. %a resistencia interna de la fuente de )$51 es+ 0 F 1- F 10F ,- F 0. ;efi&rase a la fig ura. $i )$51 1, ? ( ;int ,-M( ; 16 1--M( )1 ,0- M y el cursor est girado un 0-Q( el valor de la tensin en )1 es+ 0.14 /.40 6.1, 8./:
?. ?. ?. ?.
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8-1
LECCIÓN No. 8: MIM TRN+ERENCI !" OTENCI Tras completar esta leccin(
*I+C,+ION En circuitos resistivos( la potencia transferida a la carga es m"ima cuando la resistencia equivalente de Thevenin de la fuente es igual a la del resistor de carga. Cuando la potencia transferida es m"ima( la potencia disipada en la fuente es igual a la potencia disipada en la carga.
,TOEMEN >ntes de iniciar esta leccin( asegKrese de poder+ •
Calcular potencia a partir de mediciones de tensin y corriente.
•
Oallar la resistencia equivalente Thevenin de la fuente( y determinar as! el valor de la carga que causa m"ima transferencia de potencia.
1. %a potencia disipada en un resistor es igual a+ IG? IP? ?5I ?LI ,. $e transfiere potencia m"ima a la carga cuando+ %a resistencia de carga es el doble de la resistencia interna de la fuente. %a resistencia de la carga es igual a la resistencia de Thevenin medida desde la carga. %a potencia en la resistencia de carga es constante.
%a salida es cortocircuitada.
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E,IO El siguiente equipo es necesario para la reali=acin del e"perimento+ • • •
3dulo )
ROCE*IMIENTO 1. #eslice la plaqueta E@51-, en las gu!as( hasta conectarla al )
/. Conecte el circuito como se muestra a continuacin+
8-2
EB-102
8-3
4. 7i'e )$51 en 0?. 0. El potencimetro est conectado como restato y hace las veces de carga variable para la fuente de alimentacin. ;16 est conectado en serie con la resistencia interna de )$51 que ya hemos medido en una leccin anterior. %a suma de ambos resistores representa el equivalente de Thevenin de la resistencia de la fuente. 6. %ea las siguientes instrucciones con cuidado+ En este e"perimento
+a/i!a (oi(a/ -? 1.0? ,.-? ,.0 ? /.- ? 3a"imum
$a/ %$) Ia/%)
Rara %)
a/%;)
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8-4
:. 2rafique ?sal( Isal y )sal en el e'e vert ical en funcin de la resistencia e'e hori=ontal.
RE,NT+ !" RE+,MEN Estudie el circuito que se muestra en la figura+
1. Cuando la tensin en la resistencia de carga aumenta( la tensin de salida+ )ermanece constante. #isminuye. >umenta. ,. $i la ;carga aumenta( la Isalida+ )ermanece constante. >umenta. #isminuye. /. 3ientras ;carga incrementa su valor de - al m"imo( la poten cia transferida a la carga+ >umenta. #isminuye. )rimero aumenta y luego disminuye. )rimero disminuye y luego aumenta.
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8-5
4. ;efi&rase a la figura. Cuando )$51 1,?( ;int 1 M y ; 16 , M( el valor de )1 que produce la m"ima disipacin de potencia en la carga )1 es+ 1 M , M / M 1 NN , M 0. ;efi&rase a la fig ura. Cuando )$51 1, ?( ; 16 1- M( el valor de )1 que causa la m"ima disipacin de potencia es 1-.1 M. %a resistencia interna ;int es+ 1 M -.1 M 1-.1 M 1- NN 1 M
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9-1
LECCIÓN No. 9: RE*E+ !" TRE+ TERMINLE+ Tras completar esta leccin(
*I+C,+ION %os circuitos de tres terminales son comunes en electrnica. #os tipos comunes son las llamadas redes Y y Z[Z. 3uchas veces es conveniente convertir un tipo de red a la otra( para simplificar el anlisis del circuito.
)ara convertir los resistores Y ;a( ;b y ;c en resistores Z[Z ; 1( ;, y ;/( se usan las siguientes frmulas+ ;1
;,
;/
;b P ;c ;a
+
;b
+
;c
;b P ;c ;a
+
;b
+
;c
;b P ;c ;a
+
;b
+
;c
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9-2
)ara convertir de [ a Y( use las siguientes frmulas+ ;a ;,G ;/<
;, P ;/ ;1 ;1 P ;,
;b ;1 G ;, G
;c ;1 G ;/ G
;/
;1 P ;/ ;,
ORM,L+ )ara convertir de [ a Y( use las siguientes frmulas+ ;a ;,G ;/<
;, P ;/ ;1 ;1 P ;,
;b ;1 G ;, G
;c ;1 G ;/ G
;/
;1 P ;/ ;,
)ara convertir resistores Y ;a( ;b y ;c a resistores Z[Z ; 1( ;, y ;/( use+ ; 1
; ,
; /
;b P ;c ;a
+
;b
+
;c
;a P ;b ;a + ;b + ;c ;a P ;c ;a + ;b + ;c
,TOEMEN >ntes de iniciar el e"perimento( asegKrese de saber+ •
Convertir un circuito Z[Z en su circuito equivalente Y.
•
Convertir un circuito Y en su circuito equivalente [.
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1. %as conversiones [5Y y Y5[ son+ 3&todos para reducir el nKmero de resistores en el circuito. 3&todos para aumentar el valor de resistores. 3&todos para simplificar el anlisis de circuitos el&ctricos. Estudie el circuito de la figura+
,. Bbserve el circuito Y de la figu ra. $ea ;a 1- M( ;b 0.6 M ( ;c 10 M. El valor de los resistores del circuito equivalente [( en M( es+ ;1 ,.8( ;, 1.:( ;/ 0.9 ;1 ,.8( ;, 1.:( ;/ 4.9 ;1 1.8( ;, 1.:( ;/ 4.9 ;1 ,.8( ;, ,.,( ;/ 1.: /. En el circuito [ de la figura( ; 1 ,.8 M( ; , 4.8 M( ;/ 1.: M. %os resistores equivalentes Y( en M( son+ ;a 9.6/( ;b 14.40( ;c 8.41. ;a 9.6( ;b 16./( ;c 6.4. ;a 9.6/( ;b 14.40( ;c 0.0/. ;a 9.6( ;b 16./( ;c :.4
E,IO El siguiente equipo es necesario para la reali=acin del e"perimento+ • • •
3dulo )laqueta)
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9-4
ROCE*IMIENTO 1. #eslice la plaqueta E@51-, en las gu!as( hasta conectarla al )5@( >5C( y @5C. ;8 DDDDDDM ;: DDDDDDM
;>5@ DDDDDDM ;>5C DDDDDDM
;9 DDDDDDM ;@5C DDDDDDM /. 3ida y anote las resistencias de ; 1-( ;11 y ;1,( y las resistencias de terminal a terminal. ;1- DDDDDDM ;11 DDDDDDM ;1, DDDDDDM
;>\5@\ DDDDDDM ;>\5C\ DDDDDDM ;@\5C\ DDDDDDM
RE,NT+ !" RE+,MEN Estudie el circuito de la figura+
4. Bbserve el circuito de la figura. %a resistencia ;>@ es+ ;b NN ;a NN ;c. ;b G ;a G ;c. ;b G ;a NN ;c. ;c NN ;a G ;b.
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0. En el circ uito Z[Z de la figura( la resi stencia ;@\5C\ cuando >\ esta desconectado es+ ;, NN ;/. ;1 G ;, G ;/. ;/ NN ;, G ;1. ;, G ;/.
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LECCIÓN No. 10: *INO+TICO 5RERCION Tras completar esta leccin( lgunos de los circuitos con los que ha traba'ado en las lecciones anteriores sern conectados entre s! para conformar los circuitos de diagnstico.
*I+C,+ION El circuito para los e'ercicios de diagnstico consta de+ • • •
tres fuentes de tensin dos redes de resistencias un potencimetro divisor de tensin
)ara resolver problemas en equipos electrnicos( l reali=ar las mismas mediciones en un sistema con fallas( todo valor anormal indicar la naturale=a de la falla. )ara locali=ar fallas( pruebe cada etapa del sistema para determinar si la tensin de salida u otro parmetro cambia su valor respecto al valor normal( medido en estado de funcionamiento correcto. %a se*al deber ser seguida a partir de la entrada del sistema. %a se*al de cada etapa ser medida y luego comparada con los valores correspondientes a un sistema en buen estado. El seguimiento de la se*al avan=ar en el sentido del flu'o de la se*al. Btro modo de locali=ar fallas consiste en empe=ar por la se*al de salida( remontando en sentido inverso las se*ales de salida de cada etapa del circuito.
10-1
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E,IO )ara los e"perimentos de diagnstico(
3dulo )
ROCE*IMIENTO 1. Coloque la plaqueta E@51-, sobre las gu!as de tar'etas( y con&ctela al )
/. Conecte el circuito como se muestra+
10-2
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10-3
4. 7i'e )$51 en 1- ?olt y )$5, en 56 ?. 0. >'uste el valor del potencimetro )1 para medir unos 5/ ? en el punto de prueba 6. 6. 3ida las tensiones en todos los puntos de prueba. >segKrese de anotarlas para su posterior uso. ?1 DDDDDD? ,
? DDDDDD? ?/ DDDDDD? ?4 DDDDDD?
?0 DDDDDD? ?6 DDDDDD? ?8 DDDDDD?
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LECCIÓN No. 11: *INO+TICO 5R,EB Tras una breve discusin sobre el procedimiento correcto de diagnstico(
*I+C,+ION En esta prueba se evaluarn sus habilidades de diagnstico.
El procedimiento apropiado para el diagnstico de fallas es medir las tensiones ms relevantes a lo largo del circuito( comparndolas con las medidas en un circuito en estado de funcionamiento correcto. El nodo al cual est& conectado el componente que presenta la falla poseer valores errneos.
11-1
EB-102 $e permiten hasta tres intentos. Oay una penali=acin de : puntos por cada intento incorrecto. $e le otorgar una bonificacin de 4 puntos si
E,IO El siguiente equipo es necesario para reali=ar las pruebas+ • • •
3dulo )
$i el circuito est desconectado( con&ctelo como se indica+
11-2
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11-3
*"ri=i>( !" a//a Co=o("(t" ;1 ;1 ;, ;/ ;/ ;1/ ;1/ ;14 ;10 ;18 ;18
*"ri=i>( !" a//a circuito abierto cortocircuito cortocircuito abierto ;/ a ;1( ;, resistencia disminuida cortocircuito circuito abierto cortocircuito abierto ;10 a ;1/( ;14 sin cone"in a tierra no conectado a )1
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LECCIÓN No. 12: MRTON !" *INO+TICO En esta leccin
*I+C,+ION En esta prueba se evaluarn sus habilidades de diagnstico. )ara ello( necesitar los valores obtenidos en la %eccin ] 1-. Estudie el circuito que
El procedimiento apropiado para el diagnstico de fallas es medir las tensiones ms relevantes a lo largo del circuito( comparndolas con las medidas en un circuito en estado de funcionamiento correcto. El nodo al cual est conectado el componente que presenta la falla proveer valores errneos. diferencia del modo de )rueba( la respuesta correcta no es mostrada( aun luego de varios intentos fallidos. %a sesin puede consistir en 99 intentos o durar hasta 99.9 minutos.
12-1
EB-102 >l detectar el componente fallado( haga clic en la descripcin que ms se apro"ima a lo encontrado en la tabla de fallas del E@51-,.
E,IO )ara los e"perimentos de resolucin de problemas(
3dulo )
$i el circuito est desconectado(con&ctelo como se muestra a continuacin+
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12-3
*"ri=i>( !" a//a Co=o("(t" ;1 ;1 ;, ;/ ;/ ;1/ ;1/ ;14 ;10 ;18 ;18
*"ri=i>( !" a//a circuito abierto cortocircuito cortocircuito abierto ;/ a ;1( ;, resistencia disminuida Cortocircuito circuito abierto Cortocircuito abierto ;10 a ;1/( ;14 sin cone"in a tierra no conectado a )1
