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Instituto Tecnológico de Querétaro
Departamento de Ingeniería
Eléctrica y Electrónica
Guía de Prácticas de Laboratorio
Materia: Circuitos Eléctricos II
Laboratorio de Ingeniería Eléctrica
“Adolfo Equihua Tapia”
Santiago de Querétaro, Qro. Junio 2012
Elaboró
Ing. Timoteo Leal García
Editora
Dulce María de Guadalupe Ventura Ovalle
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
Av. Tecnológico S/N, Esq. M. Escobedo, Col. Centro,
CP.76000 Tel: 2274400 ext. 4418
CONTENIDO
PRÁCTICA No. 0. RECONOCIMIENTO DEL LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA ........................ 5
1. OBJETIVO ................................................................................................................................. 5
2. INTRODUCCIÓN ....................................................................................................................... 5
3. MARCO TEÓRICO ..................................................................................................................... 5
4. EQUIPO Y MATERIALES ............................................................................................................ 7
5. METODOLOGÍA ........................................................................................................................ 8
PRÁCTICA No. 1. POLARIZACIÓN DE CONTACTOS Y MEDICIONES MONOFÁSICAS .......................... 18
1. OBJETIVO ............................................................................................................................... 18
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 18
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 18
4. EQUIPO Y MATERIALES .......................................................................................................... 19
5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 19
PRÁCTICA No. 2. PARÁMETROS DE LA SEÑAL SENOIDAL ................................................................. 23
1. OBJETIVO ............................................................................................................................... 23
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 23
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 23
4. EQUIPO Y MATERIALES .......................................................................................................... 27
5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 27
PRÁCTICA No. 3. ANALIZADOR DE PARÁMETROS CON CARGAS PURAMENTE RESISTIVAS ............. 30
1. OBJETIVO ............................................................................................................................... 30
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 30
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 30
4. EQUIPO Y MATERIALES .......................................................................................................... 33
5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 33
PRÁCTICA No. 4. ANALIZADOR DE PARÁMETROS CON CARGAS PREDOMINANTEMENTE
INDUCTIVAS (MOTOR MONOFÁSICO) ............................................................................................... 37
1. OBJETIVO ............................................................................................................................... 37
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 37
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 37
4. EQUIPO Y MATERIALES .......................................................................................................... 40
5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 40
PRÁCTICA No. 5.SECUENCIA POSITIVA Y NEGATIVA ......................................................................... 45
1. OBJETIVO ............................................................................................................................... 45
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 45
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 45
4. EQUIPO Y MATERIALES .......................................................................................................... 46
5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 46
PRÁCTICA No. 6. CONEXIÓN TRIFÁSICA DE TRANSFORMADORES .................................................... 48
1. OBJETIVO ............................................................................................................................... 48
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 48
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 48
4. EQUIPO Y MATERIALES .......................................................................................................... 48
5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 49
PRÁCTICA No. 7. CONEXIÓN TRIFÁSICA DE MOTORES...................................................................... 54
1. OBJETIVO ............................................................................................................................... 54
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 54
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 54
4. EQUIPO Y MATERIALES .......................................................................................................... 54
5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 55
PRÁCTICA No. 8. POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR ...................................................................... 58
1. OBJETIVO ............................................................................................................................... 58
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 58
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 58
4. EQUIPO Y MATERIALES .......................................................................................................... 60
5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 60
PRÁCTICA No. 9. CONEXIÓN EN PARALELO DEL TRANSFORMADOR ................................................ 63
1. OBJETIVO ............................................................................................................................... 63
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 63
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 63
4. EQUIPO Y MATERIALES .......................................................................................................... 65
5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 65
PRÁCTICA No. 10. POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR .................................................................... 67
1. OBJETIVO ............................................................................................................................... 67
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 67
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 67
4. EQUIPO Y MATERIALES .......................................................................................................... 69
5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 69
PRÁCTICA No. 11. CORTO CIRCUITO MAGNÉTICO ............................................................................ 70
1. OBJETIVO ............................................................................................................................... 70
2. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 70
3. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................... 70
4. EQUIPO Y MATERIALES .......................................................................................................... 72
5. METODOLOGÍA ...................................................................................................................... 72
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MATERIA: CIRCUITOS ELÉCTRICOS II
CLAVE DE LA MATERIA: ELJ-1003
PRÁCTICA No. 0.
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PRÁCTICA No. 0. RECONOCIMIENTO DEL
LABORATORIO DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
No. DE ALUMNOS: 4 por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 horas
1. OBJETIVO El alumno será capaz de identificar las diferentes áreas del laboratorio así como, las mesas
de trabajo.
2. INTRODUCCIÓN
Es importante que los alumnos reconozcan las áreas de trabajo, tablero de distribución,
fuentes de suministro y el equipo con el que trabajarán, por lo que además de la explicación
recibida deberán de elaborar croquis, diagramas y dibujos de cada una de las áreas y de las
diferentes configuraciones de las mesas de trabajo.
3. MARCO TEÓRICO La finalidad del laboratorio es dar a los alumnos un lugar en la cual se puedan realizar
diferentes prácticas para conocer el equipo que se utiliza en la industria así como tener el
conocimiento práctico de las diferentes materias que se tienen dentro de la carrera.
Los principales componentes del laboratorio son:
Transformador:
Un transformador se considera una máquina estática, que por medio de la inducción
electromagnética puede reducir o aumentar el voltaje; esto se consigue acoplando una
bobina conectada a una fuente de corriente alterna (devanado primario) a otra (devanado
secundario) que se ve afectada por el campo magnético variable de la primera, resultando
una diferencia de potencial en sus extremos.
Los devanados se enrollan en un núcleo cerrado de hierro, ya que si el núcleo fuera de aire
el acoplamiento magnético sería pobre. Por otra parte, como el campo magnético varía
respecto al tiempo, en el hierro se crean tensiones que dan origen a corrientes parásitas,
también llamadas de Foucault, que generan altas temperaturas. Estas corrientes, asociadas
con la resistencia óhmica del hierro, ocasionan pérdidas que pueden reducirse empleando
chapas especialmente finas, de unos 0.3 mm de espesor, aisladas entre sí por barniz, papel o
seda, y sujetadas por tornillos que deberán ir aislados del núcleo.
Existen diferentes formas de núcleos; dos ejemplos de ello son la forma tipo núcleo y la
forma tipo acorazada. La segunda es más eficiente, ya que reduce la dispersión de líneas de
flujo magnético.
La bobina primaria recibe un voltaje alterno que hará circular, por ella, una corriente
alterna, esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro, el cual circulará a
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través de las espiras del bobinado secundario ya que está arrollado sobre el mismo núcleo
de hierro.
Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del secundario, se generará en él un
voltaje de tal forma que si hubiera una carga conectada, circularía un flujo de corriente.
La razón de la transformación del voltaje entre el bobinado primario y el secundario
depende del número de vueltas que tenga cada uno. Si el número de vueltas del secundario
es tres veces más que el del primario, en el secundario habrá el triple de voltaje.
Tablero de distribución:
Los tableros también llamados cuadros, gabinetes, paneles, consolas o armarios eléctricos
de baja y media tensión, principales, de distribución, de protección o de control son equipos
eléctricos de una instalación, que concentran dispositivos de protección y de maniobra o
comando, desde los cuales se puede proteger y operar toda la instalación o parte de ella.
Mesas de trabajo:
Conectadas al tablero general son el lugar donde el usuario elaborará sus prácticas. Para
que funcionen cuenta con un centro de cargas.
Existen dos tomas de voltaje una de 220v y otra de 440v, además de un botón de paro por si
hay un accidente. Como protección contra cortocircuitos tiene un fusible.
Tiene conectores para las tres líneas, así como una conexión a tierra.
En la parte superior de las mesas se encuentran conectores para alimentar a los motores.
Motores:
Los motores eléctricos son máquinas eléctricas rotatorias que transforman la energía
eléctrica en energía mecánica.
La conversión de energía en un motor eléctrico se debe a la interacción entre una corriente
eléctrica y un campo magnético. Un campo magnético, que se forma entre los dos polos
Opuestos de un imán, es una región donde se ejerce una fuerza sobre determinados metales
o sobre otros campos magnéticos. Un motor eléctrico aprovecha este tipo de fuerza para
hacer girar un eje, transformándose así la energía eléctrica en movimiento mecánico.
Los dos componentes básicos de todo motor eléctrico son el rotor y el estator.
El rotor es una pieza giratoria, un electroimán móvil, con varios salientes laterales,
que llevan cada uno a su alrededor un bobinado por el que pasa la corriente eléctrica.
El estator, situado alrededor del rotor, es un electroimán fijo, cubierto con un
aislante. Al igual que el rotor, dispone de una serie de salientes con bobinados eléctricos
por los que circula la corriente.
Cuando se introduce una espira de hilo de cobre en un campo magnético y se conecta a una
batería, la corriente pasa en un sentido por uno de sus lados y en sentido contrario por el
lado opuesto. Así, sobre los dos lados de la espira se ejerce una fuerza, en uno de ellos
hacia arriba y en el otro hacia abajo. Sí la espira de hilo va montada sobre el eje metálico,
empieza a dar vueltas hasta alcanzar la posición vertical. Entonces, en esta posición, cada
uno de los hilos se encuentra situado en el medio entre los dos polos, y la espira queda
retenida.
Para que la espira siga girando después de alcanzar la posición vertical, es necesario
invertir el sentido de circulación de ¡a corriente.
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Para conseguirlo, se emplea un conmutador o colector, que en el motor eléctrico más
simple, el motor de corriente continua, está formado por dos chapas de metal con forma de
media luna, que se sitúan sin tocarse, como las dos mitades de un anillo, y que se
denominan delgas.
Los dos extremos de la espira se conectan a las dos medias lunas. Dos conexiones fijas,
unidas al bastidor del motor y llamadas escobillas, hacen contacto con cada una de las
delgas del colector, de forma que, al girar la armadura, las escobillas contactan primero con
una delga y después con la otra.
Cuando la corriente eléctrica pasa por el circuito, la armadura empieza a girar y la rotación
dura hasta que la espira alcanza la posición vertical. Al girar las delgas del colector con la
espira, cada media vuelta se invierte el sentido de circulación de la corriente eléctrica. Esto
quiere decir que la parte de la espira que hasta ese momento recibía la fuerza hacia arriba,
ahora la recibe hacia abajo, y la otra parte al contrario. De esta manera la espira realiza otra
media vuelta y el proceso se repite mientras gira la armadura.
El esquema descrito corresponde a un motor de corriente continua, el más simple dentro de
los motores eléctricos, pero que reúne ¡os principios fundamentales de este tipo de motores.
Motores de corriente alterna
Los motores de corriente alterna tienen una estructura similar, con pequeñas variaciones en
la fabricación de ¡os bobinados y del conmutador del rotor. Según su sistema de
funcionamiento, se clasifican en motores de inducción, motores sincrónicos y motores de
colector.
Motores de inducción
El motor de inducción no necesita escobillas ni colector. Su armadura es de placas de metal
magnetizable. El sentido alterno de circulación, de la corriente en las espiras del estator
genera un campo magnético giratorio que arrastra las placas de metal magnetizable, y las
hace girar. El motor de inducción es el motor de corriente alterna más utilizado, debido a su
fortaleza y sencillez de construcción, buen rendimiento y bajo coste así como a la ausencia
de colector y al hecho de que sus características de funcionamiento se adaptan bien a una
marcha a velocidad constante.
Motores sincrónicos
Los motores sincrónicos funcionan a una velocidad sincrónica fija proporcional a la
frecuencia de la corriente alterna aplicada. Su construcción es semejante a la de los
alternadores Cuando un motor sincrónico funciona a potencia Constante y sobreexcitado, la
corriente absorbida por éste presenta, respecto a la tensión aplicada un ángulo de desfase en
avance que aumenta con la corriente de excitación Esta propiedad es fa qUe ha mantenido
la utilización del motor sincrónico en el campo industrial, pese a ser el motor de inducción
más simple, más económico y de cómodo arranque, ya que con un motor sincrónic0 se
puede compensar un bajo factor de potencia en la instalación al suministrar aquél la
corriente reactiva, de igual manera que un Condensador conectado a la red.
4. EQUIPO Y MATERIALES
Cámara digital.
Metro o flexómetro.
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Lápiz y papel.
5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Ubicación de las diferentes partes que componen el laboratorio. 5.1.1.1 Alimentación principal 5.1.1.2 Tablero de distribución 5.1.1.3 Lab-Volts
5.1.2 Ver cada elemento que compone el laboratorio. 5.1.2.1 Mesas de trabajo 5.1.2.2 Transformador 5.1.2.3 Motores
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 1. Principal zona de alimentación del laboratorio.
Lab volts
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Fig.2. Equipo del Lab-volts
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Fig. 3. Equipo del Lab-Volts
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Fig. 4. Tablero de distribución.
Fig. 5. Medidor de frecuencia, voltímetro y palanca principal del Tablero de Distribución.
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Fig. 6. Tres amperímetros para las tres líneas que vienen del transformador.
Fig. 7. Interruptor para alimentar los multicontactos de las mesas de trabajo
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Fig. 8. Multicontacto de las mesas del laboratorio
Fig. 9. Mesas de trabajo y máquinas eléctricas.
La alimentación de voltaje de las mesas, puede ser de 220v, 44ov, de corriente alterna,
220v de continua y tres voltajes diferentes de continua. Se tienen un medidor digital y su
alimentación. Las tres bornes de abajo representan las líneas A, B, C.
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En la parte superior de las mesas están los alimentadores para los motores
Fig. 10. Vista frontal de la mesa
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Fig. 11. Botón de paro (rojo). Toma de Tierra (amarillo)
Fig. 12. Mesas de trabajo utilizadas en electrónica de potencia.
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Fig. 13. Caja de fusibles.
Fig. 14. Motor y generador
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Fig. 15. Croquis del Laboratorio de Eléctrica
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PRÁCTICA No. 1. POLARIZACIÓN DE CONTACTOS Y
MEDICIONES MONOFÁSICAS
1. OBJETIVO
2. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO Corriente eléctrica
Es la velocidad de cambio de la carga respecto al tiempo, medida en amperes (A).
Matemáticamente se representa como:
𝑖 =𝑑𝑞
𝑑𝑡
Donde q indica la carga en coulombs (C) y t el tiempo en segundos (s).
a. Corriente directa (c.d.): es una corriente que permanece constante en el
tiempo.
b. Corriente alterna (c.a.): es una corriente que varía senoidalmente con el
tiempo.
Voltaje
Llamado también tensión o diferencia de potencial, es la energía requerida para mover una
carga unitaria a través de un elemento, media en volts (V),
Matemáticamente la diferencia de potencial entre dos terminales se representa mediante:
𝑣𝑎𝑏 =𝑑𝑤
𝑑𝑞
Donde w es la energía en Joules (J) y q es la carga en Coulombs (C).
Fase
Conductor que lleva y regresa una carga o energía.
Neutro
Conductor que cierra el circuito y es el retorno de la corriente.
Tierra
Conductor que drena o elimina cargas indeseables.
Probador de corriente
Desarmador plano con probador de voltaje de corriente alterna, que se fabrica en plástico
translucido con tapa de colores, la punta del desarmador es de metal niqueleado.
Con este desarmador se puede verificar si existe voltaje de corriente alterna en los contactos
o equipos mediante el foco indicador de neón rojo o naranja que enciende al haber una
polaridad (fase).
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Multímetro
Medidor conocido también como polímetro o medidor-volt-ohm-miliampere (VOM) al ser
una combinación de un miliamperímetro, un voltímetro de corriente alterna y corriente
directa, ohmiómetro de escalas múltiples y una salida del medidor.
El multímetro tiene como función principal medir el voltaje y corriente en cualquier
circuito electrónico, ya sea de continua o de alterna, además otras funciones que permiten
medir componentes discretos como resistencias, condensadores, diodos e incluso
transistores. Contacto eléctrico
También conocido como tomacorriente generalmente se sitúa en la pared, ya sea colocado de forma
superficial (enchufe de superficie) o empotrado en la pared montado en una caja (enchufe de cajillo
o tomacorriente empotrado), siendo éste el más común. Constan, como mínimo, de dos piezas
metálicas que reciben a sus homólogas macho para permitir la circulación de la corriente eléctrica.
Estas piezas metálicas quedan fijadas a la red eléctrica por tornillos o, actualmente con mayor
frecuencia, por medio de unas pletinas plásticas que, al ser empujadas, permiten la entrada del hilo
conductor y al dejar de ejercer presión sobre ellas, unas chapas apresan el hilo, impidiendo su
salida.
Fig. 1.1. Tomacorriente
4. EQUIPO Y MATERIALES
Probador de corriente 100-500 V
Multímetro digital
5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Localizar las seis zonas del Laboratorio de Ingeniería Eléctrica para hacer la
medición.
5.1.2 Con el probador de corriente verificar la polarización de los contactos.
5.1.3 Una vez que se conoce la fase y el neutro con el multímetro medir el voltaje.
5.1.4 Se deben hacer seis mediciones:
5.1.4.1 Fase- Neutro
5.1.4.2 Fase- Tierra
5.1.4.3 Neutro- Tierra
5.1.4.4 Fase- Persona
5.1.4.5 Neutro- Persona
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5.1.4.6 Tierra-Persona
5.1.5 Ver el comportamiento de las diferentes zonas y anotar los resultados.
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 1.2. Representación de fase, neutro y tierra de los contactos.
Fig. 1.3. Comprobación de la polarización.
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Fig. 1.4. Zonas del laboratorio de ingeniería eléctrica
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5.3 Tablas
Medición Voltaje
Fase- Neutro
Fase- Tierra
Neutro- Tierra
Persona Alumno 1 Alumno 2
Fase- Persona
Neutro- Persona
Tierra-Persona
Tabla 1.1
5.4 Precauciones y/o Notas
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PRÁCTICA No. 2. PARÁMETROS DE LA SEÑAL
SENOIDAL
No. DE ALUMNOS: 4 por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 horas
1. OBJETIVO El alumno identificará de manera práctica los parámetros eléctricos.
2. INTRODUCCIÓN Es importante que los alumnos puedan identificar cada uno de los parámetros eléctricos
como lo es el voltaje, la corriente, la potencia y resistencia en cada uno de los elementos
que consumen energía (cargas).
3. MARCO TEÓRICO
Fig. 2.1. Parámetros de la señal senoidal
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Fig. 2.2. Magnitudes de la corriente alterna
Valor eficaz o RMS (Root Mear Square-Raíz Media Cuadrática)
Es un valor, ya sea de voltaje o corriente alterna que produce la misma potencia en una resistencia
que un voltaje o corriente directa sobre la misma resistencia. Matemáticamente dada la función f(t)
de periodo T de voltaje o corriente, su valor eficaz es por definición:
Vef =√1
𝑇∫ 𝑓(𝑡)2𝑑𝑡
𝜏
0
Donde Tau (𝜏) el intervalo en el cual la señal permanece constante (no cambia) en el periodo.
También el valor eficaz cumple esta igualdad:
Vef=0.707 pico
En el caso de una onda senoidal, su valor eficaz será
Vef = 𝑉𝑚
√2
Fig. 2.3. Valor eficaz
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Voltaje medio o promedio
Es el promedio de todos los valores instantáneos durante medio ciclo. El valor medio de
una onda sinusoidal pura es 0.637 veces el valor pico o máximo.
Matemáticamente se expresa como:
𝑉𝑚 =1
𝑇∫ 𝑓(𝑡) 𝑑𝑡
𝜏
0
Donde T es el periodo, Tau (𝜏) el intervalo en el cual la señal permanece constante (no cambia) en
el periodo y f(t) la función dada.
Fig. 2.4. Valor medio
Voltaje máximo o pico
Es la amplitud.El valor de cresta que alcanza la corriente alterna, puede ser positivo o
negativo.
Voltaje instantáneo
Valor de un instante determinado según el instante seleccionado que puede ser cualquiera
entre cero y el valor pico.
Voltaje pico a pico
Doble del valor pico. Es una onda, el valor pico es la distancia vertical del máximo valor
positivo al máximo valor negativo.
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Fig. 2.5. Ubicación de valor máximo, valor instantáneo y valor pico – pico de una onda de
corriente alterna
Frecuencia
Número de veces que se repite una onda en un tiempo determinado.
Periodo
Tiempo empleado por una onda para realizar una vuelta o ciclo completo
Amplitud
Es el valor máximo positivo y negativo de un voltaje o corriente alterna.
Fig. 2.6. Amplitud y periodo de una onda senoidal
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4. EQUIPO Y MATERIALES
Transformador 120 V – 24 V.
Osciloscopio y punta.
Clavija.
Multímetro.
Cables conectores.
5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Pedir el material en la caseta. 5.1.2 Conectar el transformador a la clavija. La clavija va conectada a la fuente, en este
caso son los contactos de la mesa de trabajo.
5.1.3 Medir los voltajes de las terminales 1 y 2 del primario, 3 y 4, 4 y 5, 3 y 5 del
secundario. Las terminales se muestran en la Fig. 2.7.
5.1.4 Encontrar la relación de transformación (a), en total son tres mediciones, el
cálculo es tanto teórico como práctico. Esto es, se medirá el voltaje del primario con
cada uno de los voltajes obtenidos en las terminales del secundario.
𝑎 =𝑉𝑝
𝑉𝑠=
𝑉12
𝑉34=
𝑉12
𝑉45=
𝑉12
𝑉35
5.1.5 Como se muestra en la Fig. 2.8, tomar con el multímetro los voltajes eficaces (Vef)
y las frecuencias (f) entre los siguientes puntos y anotarlos en la Tabla 2.1.
5.1.6 En base a los valores obtenidos, calcular el voltaje máximo (Vm), el periodo (T), la
frecuencia (f) y el voltaje pico-pico (Vp-p). Anotar los valores en la Tabla 2.2.
Nota
Para encontrar los parámetros, utilizar las siguientes fórmulas:
Vef= Valor medido con el multímetro o el valor dado en las placas del transformador.
Vm = √2 Vef.
f= Como no se ha dicho lo contrario, tomarla a 60 Hz.
T =2𝜋
𝑤=
2𝜋
2𝜋𝑓=
1
𝑓
𝜔 = 2πf
Vpp = 2Vm
5.1.7 Graficar.
5.1.8 Comprobar los resultados con el osciloscopio y comparar. Anotar en la Tabla 2.3.
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PRÁCTICA No. 2.
Página 28 de 72
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 2.7. Terminales del transformador.
𝑉12 = 𝑉𝑝 = 𝑉𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒 𝑝𝑟𝑖𝑚𝑎𝑟𝑖𝑜
𝑉34
𝑉45
𝑉35
Vs=Voltaje secundario
Fig. 2.8. Esquema del transformador.
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PRÁCTICA No. 2.
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5.3 Tablas
Tabla 2.1. Voltajes y frecuencias del transformador
Tabla 2.2. Valores máximos, periodo, frecuencia, valor pico-pico
Tabla 2.3. Valores máximos y eficaces del transformador, comprobados con el
osciloscopio
5.4 Precauciones y/o Notas
Terminales Voltaje eficaz Frecuencia
1 – 2
3 – 4
4 – 5
3 – 5
Terminales Voltajes Máximos Periodo Frecuencia Valor pico-pico
1 – 2
3 – 4
4 – 5
3 – 5
Puntos Voltajes Máximos Valor Eficaz Periodo Frecuencia
1 – 2
3 – 4
4 – 5
3 – 5
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PRÁCTICA No. 3.
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PRÁCTICA No. 3. ANALIZADOR DE PARÁMETROS CON
CARGAS PURAMENTE RESISTIVAS
No. DE ALUMNOS: 4 por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 horas
1. OBJETIVO
2. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO Carga resistiva
Una carga es un componente que recibe energía en oposición a un generador, que suministra
energía.
Una carga resistiva, en este caso, el foco es una carga puramente resistiva, es la parte real de la
impedancia (oposición de la corriente alterna). Por lo tanto la resistencia es la oposición al paso de
la corriente.
En una carga resistiva tiene la característica que sus ondas de corriente y voltaje están en fase, es
decir, que empiezan y terminan en el mismo punto.
En cada instante la potencia es igual a la corriente en ese instante multiplicado por el voltaje de ese
instante, el producto de los valores instantáneos de corriente y voltaje crea una potencia, la cual es
positiva en corrientes y voltaje en fase.
Esto significa que la carga resistiva convierte energía eléctrica en energía calorífica durante el ciclo
completo.
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PRÁCTICA No. 3.
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Fig. 3.1. Forma de onda de la corriente, voltaje y potencia de c.a. para un circuito resistivo
Triangulo de potencias
El triángulo de potencias es la forma grafica de ver y comprender qué es el factor de
potencia o coseno de “fi” (Cos ) y su estrecha relación con los otros tipos de potencia
presentes en un circuito eléctrico de corriente alterna
Como se podrá observar en la ilustración, el factor de potencia (Cos 𝝋) representa el valor
del ángulo que se forma entre la potencia activa (P) y la potencia aparente (S), o en otras
palabras, es la relación existente entre la potencia real de trabajo y la potencia total
consumida por la carga o el consumidor conectado a un circuito eléctrico de corriente
alterna.
Fig. 3.2.- Triangulo de Potencias
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PRÁCTICA No. 3.
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Esta relación se puede representar también, de forma trigonométrica, por medio de la
siguiente fórmula:
𝐶𝑜𝑠φ =𝑃
𝑆
Si el número que se obtiene como resultado de la operación es menor a 1, como 0.95, este
valor representa el factor de potencia que corresponde al desfasaje en grados entre la
corriente eléctrica y el voltaje en el circuito de corriente alterna.
Lo ideal sería que el resultado fuera siempre igual a 1, pues así habría una mejor
optimización y aprovechamiento del consumo de energía eléctrica, es decir, habría menos
pérdida de energía no aprovechada y una mayor eficiencia de trabajo en los generadores
que producen la energía.
Potencia Aparente
Es la suma vectorial de la potencia real más la potencia reactiva. Su unidad de medida son
los V∙A (volts – amperes) y en el triangulo de potencias se designa con la letra S
Se calcula de la siguiente manera:
S = VI
Donde:
S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (V∙A).
V = Voltaje de la corriente, expresado en volt.
I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A).
Potencia Real
Es la potencia que representa la capacidad de un circuito para transformar la energía
eléctrica en trabajo. Su unidad de medida son los W (watts) y en el triangulo de potencias
se designa con la letra P.
Se calcula de la siguiente forma:
𝑃 = 𝑉𝐼𝑐𝑜𝑠𝜑
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PRÁCTICA No. 3.
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Donde:
P = Potencia de consumo eléctrico, expresada en watt (W)
I = Intensidad de la corriente que fluye por el circuito, en ampere (A)
Cos 𝜑= Valor del factor de potencia o coseno de 𝜑
Potencia Reactiva
Esta potencia sólo aparecerá cuando existan bobinas o condensadores en los circuitos. La
potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo útil. Por ello que
se dice que es una potencia desvatada (no produce vatios). Su unidad de medida son los
Volts - Amperes Reactivos (V∙AR) y en el triangulo de potencias se designa con la letra Q.
Se calcula:
𝑄 = √𝑆2 − 𝑃2
Donde:
Q = Valor de la carga reactiva o inductiva, en volt-ampere reactivo (V∙AR).
S = Valor de la potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (V∙A).
P = Valor de la potencia activa o resistiva, expresada en watt (W).
4. EQUIPO Y MATERIALES
3 focos de 100 W con base.
Multímetro.
Amperímetro de gancho.
Cables conectores
Clavija.
Analizadores de parámetros monofásicos: AEMC y FLUKE.
Wattímetro.
Uphi
5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Pedir el material en la caseta. 5.1.2 Calcular la corriente:
𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑤𝑎𝑡𝑡𝑠
𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑗𝑒=
300
120= 2.5
Tomar una corriente de 5 amperes.
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PRÁCTICA No. 3.
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5.1.3 Medir con el multímetro el voltaje de los contactos.
5.1.4 Conectar los focos en paralelo.
5.1.5 Conectar la carga (focos) a los diferentes medidores de la siguiente manera:
5.1.5.1 Wattímetro o wattmetro
5.1.5.1.1 Conectar la clavija al watmetro, y este a los focos como se muestra en la
Fig. 3.3. 5.1.5.1.2 Encender el watmetro y ajustarlo a cero mediante la manivela para lograr
una correcta medición. 5.1.5.1.3 Conectar la clavija a la fuente y tomar las mediciones de potencia, voltaje
y corriente tanto con el watmetro como con los multímetros. 5.1.5.1.4 Anotar los resultados. 5.1.5.1.5 Calcular el triangulo de potencias para los focos y anotar los resultados.
5.1.5.2 AEMC
5.1.5.2.1 Configurar los parámetros de voltaje, corriente, potencia real, potencia
aparente, potencia reactiva y factor de potencia. Para lograr esto en el menú dar Shift
en KP para pasar de un rango de √3 (que usaría una carga trifásica) a 1, siendo
monofásica nuestra carga. La corriente se debe ajustar a 5 amperes, apretar el botón
Range I para este fin y modificar los valores con el botones de adelanto y atraso.
5.1.5.2.2 Conectar el analizador de parámetros con los focos como se muestra en la
Fig. 3.4.
5.1.5.2.3 Ya conectado el circuito encender el analizador de parámetros.
5.1.5.2.4 Conectar la carga, en este caso los focos, a la fuente de voltaje.
5.1.5.2.5 Anotar los resultados.
5.1.5.3 FLUKE
5.1.5.3.1 Conectar el analizador de parámetros con la carga como se muestra en la Fig. 3.5.
Considerar que la pinza debe ir en el sentido de la corriente sino se tendrá una media negativa 5.1.5.3.2 Encender el analizador de parámetros y en el botón MENU escoger qué
parámetro se desea medir y después apretar ENTER. Para la corriente revisar que esté en un rango de 5 amperes, sino puede dañarse el aparato. 5.1.5.3.3 Ya preparado, conectar la carga a la fuente y tomar las medidas de corriente y
voltaje, potencia real, aparente, reactiva, así como el factor de potencia de la carga, en este
caso los focos. 5.1.5.4 Uphi
Es un multímetro analógico.
5.1.5.4.1 Leer las instrucciones en la tapa.
5.1.5.4.2 Calibrar, que el puntero este en cero con la escala.
5.1.5.4.3 Poner el voltaje y la corriente en la escala correspondiente, es decir el voltaje en
300 V que un voltaje mayor al voltaje de alimentación que es 127 V.
La corriente se ajusta en la escala de 0.6 para utilizar el multiplicador que está en la parte
delantera del instrumento, para que el aparato resista una corriente de 6 A sabiendo que los
focos consumen 2.5 A.
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PRÁCTICA No. 3.
Página 35 de 72
5.1.5.4.4 La corriente se conecta en serie con la carga.
5.1.5.4.5 El voltaje en paralelo con la carga.
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 3.3. Conexión al Wattmetro
Fig. 3.4 Conexión del analizador AEMC con la carga a medir
Fig. 3.5. Conexión al analizador Fluke
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PRÁCTICA No. 3.
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Fig. 3.6. Conexión al Uphi
5.3 Tablas
Analizador V I P Q S F.P
FLUKE
AEMC
WATTMETRO
Uphi
Tabla 3.1
5.4 Precauciones y/o Notas
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PRÁCTICA No. 4.
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PRÁCTICA No. 4. ANALIZADOR DE PARÁMETROS CON
CARGAS PREDOMINANTEMENTE INDUCTIVAS (MOTOR
MONOFÁSICO)
No. DE ALUMNOS: 4 por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 horas
1. OBJETIVO
2. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO Inductancia
Propiedad por la cual un inductor (bobina de alambre conductor) presenta oposición al
cambio de la corriente que fluye por él.
Fig. 4.1. Carga Inductiva
Carga predominantemente inductiva
Una carga es un componente que recibe energía en oposición a un generador, que
suministra energía.
Una carga predominantemente inductiva está conformada por una resistencia (R) y una
reactancia positiva (XL). Debe su nombre a que la carga inductiva es mayor que la carga
capacitiva, tiene la característica de que la corriente atrasa 90° al voltaje o que el voltaje
adelanta 90° a la corriente.
Donde
XL=wL=2πfL
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PRÁCTICA No. 4.
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Siendo f la frecuencia, y L el valor del inductor en Henrios
Fig. 4.2. Carga predominantemente inductiva
Motor
El motor es una máquina que puede convertir electricidad en movimiento rotatorio, con el
objeto de que efectúe un trabajo útil, es decir, convierte la energía eléctrica en energía
mecánica.
Triangulo de potencias
El triángulo de potencias es la forma grafica de ver y comprender qué es el factor de
potencia o coseno de “fi” (Cos𝝋) y su estrecha relación con los otros tipos de potencia
presentes en un circuito eléctrico de corriente alterna
Como se podrá observar en la ilustración, el factor de potencia (Cos𝝋) representa el valor
del ángulo que se forma entre la potencia activa (P) y la potencia aparente (S), o en otras
palabras, es la relación existente entre la potencia real de trabajo y la potencia total
consumida por la carga o el consumidor conectado a un circuito eléctrico de corriente
alterna.
Fig.4.3.- Triangulo de Potencias
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PRÁCTICA No. 4.
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Esta relación se puede representar también, de forma trigonométrica, por medio de la
siguiente fórmula:
𝐶𝑜𝑠φ =𝑃
𝑆
Si el número que se obtiene como resultado de la operación es menor a 1, como 0.95, este
valor representa el factor de potencia que corresponde al desfasaje en grados entre la
corriente eléctrica y el voltaje en el circuito de corriente alterna.
Lo ideal sería que el resultado fuera siempre igual a 1, pues así habría una mejor
optimización y aprovechamiento del consumo de energía eléctrica, es decir, habría menos
pérdida de energía no aprovechada y una mayor eficiencia de trabajo en los generadores
que producen la energía.
Potencia Aparente
Es la suma vectorial de la potencia real más la potencia reactiva. Su unidad de medida son
los V∙A (Volts – Amperes) y en el triangulo de potencias se designa con la letra S
Se calcula de la siguiente manera:
S = VI
Donde:
S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (V∙A).
V = Voltaje de la corriente, expresado en volt.
I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A).
Potencia Real
Es la potencia que representa la capacidad de un circuito para transformar la energía
eléctrica en trabajo. Su unidad de medida son los W (watts) y en el triangulo de potencias
se designa con la letra P.
Se calcula de la siguiente forma:
𝑃 = 𝑉𝐼𝑐𝑜𝑠𝜑
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PRÁCTICA No. 4.
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Donde:
P = Potencia de consumo eléctrico, expresada en watt (W)
I = Intensidad de la corriente que fluye por el circuito, en ampere (A)
Cos𝜑= Valor del factor de potencia o coseno de “fi”
Potencia Reactiva
Esta potencia sólo aparecerá cuando existan bobinas o condensadores en los circuitos. La
potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo útil.
Por ello que se dice que es una potencia desvatada (no produce vatios). Su unidad de
medida son los Volts - Amperes Reactivos (V∙AR) y en el triangulo de potencias se
designa con la letra Q.
Se calcula:
𝑄 = √𝑆2 − 𝑃2
Donde:
Q = Valor de la carga reactiva o inductiva, en volt-ampere reactivo (V∙AR).
S = Valor de la potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (V∙A).
P = Valor de la potencia activa o resistiva, expresada en watt (W).
4. EQUIPO Y MATERIALES
Motor monofásico.
Multímetro.
Amperímetro de gancho.
Cables conectores
Clavija.
Analizadores de parámetros monofásicos: AEMC y FLUKE.
Wattímetro.
Uphi.
5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Pedir el material en la caseta.
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PRÁCTICA No. 4.
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5.1.2 Para saber la corriente que utiliza el motor ver la placa de datos sino conectar la
clavija al motor y con un amperímetro medir los amperes. El motor que utilizamos tiene
una corriente de 2 amperes.
5.1.3 Medir con el multímetro el voltaje de los contactos.
5.1.4 Conectar la carga (motor) a los diferentes medidores de la siguiente manera:
5.1.4.1 Wattímetro o wattmetro
5.1.4.1.1 Conectar la clavija al watmetro, y este al motor como se muestra en la Fig.
4.4.
5.1.4.1.2 Encender el watmetro y ajustarlo a cero mediante la manivela para lograr
una correcta medición.
5.1.4.1.3 Conectar la clavija a la fuente y tomar las mediciones de potencia, voltaje
y corriente tanto con el watmetro como con los multímetros.
5.1.4.1.4 Anotar los resultados.
5.1.4.1.5 Calcular el triangulo de potencias para el motor y anotar los resultados.
5.1.4.2 AEMC
5.1.4.2.1 Configurar los parámetros de voltaje, corriente, potencia real, potencia
aparente, potencia reactiva y factor de potencia. Para lograr esto en el menú dar Shift
en KP para pasar de un rango de √3 (que usaría una carga trifásica) a 1, siendo
monofásica nuestra carga.
La corriente se debe ajustar a 5 amperes, apretar el botón Range I para este fin y
modificar los valores con el botones de adelanto y atraso.
5.1.4.2.2 Conectar el analizador de parámetros con los focos como se muestra en la
Fig. 4.5.
5.1.4.2.3 Ya conectado el circuito encender el analizador de parámetros.
5.1.4.2.4 Conectar la carga, en este caso el motor, a la fuente de voltaje.
5.1.4.2.5 Anotar los resultados.
5.1.4.3 FLUKE
5.1.4.3.1 Conectar el analizador de parámetros con la carga como se muestra en la
Fig. 4.6. Considerar que la pinza debe ir en el sentido de la corriente sino se tendrá
una media negativa
5.1.4.3.2 Encender el analizador de parámetros y en el botón MENU escoger qué
parámetro se desea medir y después apretar ENTER.
Para la corriente revisar que esté en un rango de 5 amperes, sino puede dañarse el
aparato.
5.1.4.3.3 Ya preparado, conectar la carga a la fuente y tomar las medidas de
corriente y voltaje, potencia real, aparente, reactiva, así como el factor de potencia de
la carga, en este caso, el motor.
5.1.4.4 Uphi
Es un multímetro analógico.
5.1.4.4.1 Leer las instrucciones en la tapa.
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5.1.4.4.2 Calibrar, que el puntero este en cero con la escala.
5.1.4.4.3 Poner el voltaje y la corriente en la escala correspondiente, es decir el
voltaje en 300 V que un voltaje mayor al voltaje de alimentación que es 127V.
La corriente se ajusta en la escala de 0.6 para utilizar el multiplicador que está en la
parte delantera del instrumento, para que el aparato resista una corriente de 6amperes,
sabiendo que los focos consumen 2.5 amperes.
5.1.4.4.4 La corriente se conecta en serie con la carga.
5.1.4.4.5 El voltaje en paralelo con la carga.
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 4.4. Conexión al Wattmetro
Fig. 4.5 Conexión del analizador AEMC con la carga a medir
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PRÁCTICA No. 4.
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Fig. 4.6. Conexión al analizador Fluke
Fig. 4.7. Conexión al Uphi
5.3 Tablas
Analizador V I P Q S F.P
FLUKE
AEMC
WATTMETRO
Uphi
Tabla 4.1
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PRÁCTICA No. 4.
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5.4 Precauciones y/o Notas
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PRÁCTICA No. 5.
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PRÁCTICA No. 5.SECUENCIA POSITIVA Y NEGATIVA
No. DE ALUMNOS: 4 por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 horas
1. OBJETIVO
2. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO Secuencia positivas y negativa trifásica
En la representación fasorial de voltajes, se dice que una secuencia es positiva cuando es
abc, lo que significa que Vbn se retrasa de Van por 120°.
Si la tensión en la bobina A alcanza el máximo en primer término, luego lo alcanza B y
después C, nos encontramos ante una secuencia de fases ABC (positiva). Esta secuencia es
evidente a partir del diagrama fasorial con su rotación en sentido contrario al de las agujas
del reloj, ya que los fasores pasarán por un punto fijo en el orden A-B-C-A-B-C……
Fig. 5.1. Representación fasorial de voltajes Fig. 5.2. Forma de onda
La rotación de las bobinas en sentido opuesto da lugar a la secuencia CBA o ACB
(negativa). A continuación se observa el nuevo diagrama fasorial y la secuencia que
provoca con su rotación en sentido antihorario:
Fig. 5.3. Representación fasorial de voltajes en diferente sentido
Fig. 5.4. Forma de onda
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PRÁCTICA No. 5.
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4. EQUIPO Y MATERIALES
Secuencimetro.
Cables conectores banana.
Multímetro.
Mesa de trabajo.
5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Pedir el material en la caseta.
5.1.2 Prender el transformador para encender el tablero principal. Para ello es necesario jalar la
palanca que tiene. 5.1.3 Accionar el interruptor. 5.1.4 El tablero está dividido en tres secciones, apretar el botón verde de la segunda sección
para obtener el voltaje de 220 V. Revisar el voltaje en el voltímetro analógico. 5.1.5 En la última sección apretar el botón verde para obtener 440 V. Revisar que el medidor
diga qué voltaje tienen las mesas de trabajo. 5.1.6 Abrir el interruptor de la mesa para los diferentes voltajes a utilizar. 5.1.7 Hacer los cálculos teóricos del voltaje de línea y fase. 5.1.8 Medir los voltajes de línea y fase de las mesas tanto a 220 como a 440 V. 5.1.9 Conectar el secuencímetroal las terminales de la mesa, intercambiar líneas y ver la
secuencia.
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 5.5. Conexión al secuencimetro
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5.3 Tablas
Tensión en corriente alterna
220 V 440 V
VAB
VBC
VCA
VAN
VBN
VCN
VAT
VBT
VCT Tabla 5.1. Medición de voltaje a 220 V y 440 V
Al utilizar el secuencimetro obtuvimos las siguientes lecturas, considerando que la
secuencia ABC de nuestra mesa era la notación RST.
Secuencia
RST Positiva
TSR Negativa
Tabla 5.2. Secuencia
5.4 Precauciones y/o Notas
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PRÁCTICA No. 6
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PRÁCTICA No. 6. CONEXIÓN TRIFÁSICA DE
TRANSFORMADORES
No. DE ALUMNOS: 4 por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 horas
1. OBJETIVO
2. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO
Conexión Estrella
En este tipo de conexión, se unen en un punto común las puntas finales de las bobinas y
esta conexión puede o no salir al exterior.
Conexión Delta
En este tipo de conexión se une el final de la primera bobina con el inicio de la segunda, el
final de la segunda bobina con el inicio de la tercera y el final de la tercera con el inicio de
la primera.
Transformador
Los transformadores son dispositivos electromagnéticos estáticos que permiten partiendo
de una tensión alterna conectada a su entrada, obtener otra tensión alterna mayor o menor
que la anterior en la salida del transformador.
Permiten así proporcionar una tensión adecuada a las características de los receptores.
También son fundamentales para el transporte de energía eléctrica a largas distancias a
tensiones altas, con mínimas perdidas y conductores de secciones moderadas.
4. EQUIPO Y MATERIALES
Cables conectores banana.
Multímetro.
Mesa de trabajo.
Transformador.
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PRÁCTICA No. 6
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5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Pedir el material en la caseta.
5.1.2 Prender el transformador para encender el tablero principal. Para ello es necesario jalar la
palanca que tiene. 5.1.3 Accionar el interruptor. 5.1.4 El tablero está dividido en tres secciones, apretar el botón verde de la segunda sección
para obtener el voltaje de 220 V. Revisar el voltaje en el voltímetro analógico. 5.1.5 En la última sección apretar el botón verde para obtener 440 V. Revisar que el medidor
diga qué voltaje tienen las mesas de trabajo. 5.1.6 Abrir el interruptor de la mesa para los diferentes voltajes a utilizar. 5.1.7 Revisar la resistencia de cada una de las bobinas con el multímetro. 5.1.8 Revisar que el transformador no esté aterrizado. Poner el multímetro en continuidad
medir uno de los bornes con la parte metálica, si hay continuidad es que esta aterrizado. 5.1.9 Medir los voltajes de línea y fase de las mesas tanto a 220 V como a 440 V.
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 6.1. Conexión doble estrella en el primario a 220 V
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Fig. 6.2. Conexión en delta en el secundario para 50 V.
Fig. 6.3. Conexión estrella en el primario para 440 V.
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Fig. 6.4. Conexión en estrella para obtener en el secundario 87 V.
5.3 Tablas
Tensión en corriente alterna
220 V
VAB
VBC
VCA
VAN
VBN
VCN
VAT
VBT
VCT
Tabla 6.1. Medición de voltaje
a 220 V en la mesa
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Bobinas
(Primario) Resistencia (Ω)
Bobinas
(Secundario) Resistencia (Ω)
1-4
2-5
3-6
7-10
8-11
9-12
Tabla 6.2. Medición de la resistencia de las bobinas
Para alimentar el transformador a 220 V se debía hacer una conexión doble estrella en el
primario para que en el secundario hubiera 50 V en delta
Bobinas Voltaje
Secundario (V)
1-2
2-3
1-3
Tabla 6.3. Voltaje del transformador
440 VAC
VAB
VBC
VCA
VAN
VBN
VCN
VAT
VBT
VCT
Tabla 6.4. Medición de voltaje
a 440 V en la mesa
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Para alimentar el primario a 440 V se debía hacer una conexión en estrella y en el
secundario para obtener 87 V necesitaba una conexión en estrella.
Bobinas Voltaje
Secundario (v)
1-2
2-3
1-3
Tabla 6.5. Voltaje en el secundario
en conexión estrella
5.4 Precauciones y/o Notas
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PRÁCTICA No. 7. CONEXIÓN TRIFÁSICA DE MOTORES
No. DE ALUMNOS: 4 por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 horas
1. OBJETIVO
2. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO
Conexión Estrella
En este tipo de conexión, se unen en un punto común las puntas finales de las bobinas y
esta conexión puede o no salir al exterior.
Conexión Delta
En este tipo de conexión se une el final de la primera bobina con el inicio de la segunda, el
final de la segunda bobina con el inicio de la tercera y el final de la tercera con el inicio de
la primera.
Motor
El motor eléctrico permite la transformación de energía eléctrica en energía mecánica, esto
se logra mediante la rotación de un campo magnético alrededor de una espira o bobinado
que toma diferentes formas.
Al pasar la corriente eléctrica por la bobina ésta se comporta como un imán cuyos polos se
rechazan o atraen con el imán que se encuentra en la parte inferior; al dar media vuelta el
paso de corriente se interrumpe y la bobina deja de comportarse como imán pero por
inercia se sigue moviendo hasta que da otra media vuelta y la corriente pasa nuevamente
repitiéndose el ciclo haciendo que el motor rote constantemente.
4. EQUIPO Y MATERIALES
Cables conectores banana.
Multímetro.
Amperímetro.
Mesa de trabajo.
Motor trifásico.
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5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Pedir el material en la caseta.
5.1.2 Prender el transformador para encender el tablero principal. Para ello es necesario jalar la
palanca que tiene. 5.1.3 Accionar el interruptor. 5.1.4 El tablero está dividido en tres secciones, apretar el botón verde de la segunda sección
para obtener el voltaje de 220 V. Revisar el voltaje en el voltímetro analógico. 5.1.5 En la última sección apretar el botón verde para obtener 440 V. Revisar que el medidor
diga qué voltaje tienen las mesas de trabajo. 5.1.6 Abrir el interruptor de la mesa para los diferentes voltajes a utilizar. 5.1.7 Revisar la resistencia de cada una de las bobinas del motor con el multímetro. 5.1.8 Con el multímetro verificar continuidad de cada bobina. 5.1.9 Medir los voltajes de línea y fase de las mesas tanto a 220 V como a 440 V. 5.1.10 Revisar la conexión que pide la placa del motor para cada voltaje. 5.1.11 Medir la corriente de cada línea, cada dos líneas y de las tres líneas con el amperímetro. 5.1.12 Revisar la secuencia del motor.
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 7.1. Conexión doble estrella a 220 V
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Fig. 7.2. Conexión estrella del motor a 440 V.
5.3 Tablas
Bobinas Resistencia (Ω)
1-4
3-6
7-8
7-9
8-9
Tabla 7.1. Medición de la resistencia de las bobinas
220 VAC
VAB
VBC
VCA
VFN
VFT
Tabla 7.2. Medición de voltaje a 220 V en la mesa
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Línea Corriente (A) Línea Corriente (A) Línea Corriente (A)
1 1-2 1-2-3
2 1-3
1 2-3
Tabla 7.3. Corrientes de línea.
Secuencia
123 Negativa (contrahorario)
321 Positiva (horario)
Tabla 7.4.Secuencia
Voltaje en corriente alterna
440V
12
VBC
VCA
VFN
VFT
Tabla 7.5. Medición de voltaje a 440 V en la mesa
Línea Corriente (A) Línea Corriente (A) Línea Corriente (A)
1 1-2 1-2-3
2 1-3
1 2-3
Tabla 7.6. Corrientes de línea
5.4 Precauciones y/o Notas
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PRÁCTICA No. 8
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PRÁCTICA No. 8. POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR
No. DE ALUMNOS: 4 por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 horas
1. OBJETIVO
2. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO
Polaridad del transformador
La polaridad del transformador dependerá de cómo están devanadas las dos bobinas, no
solamente respecto al núcleo sino que también respecto entre ellas.
El punto negro representa la polaridad del transformador.
Fig. 8.1. Polaridad del transformador
En la Fig. 8.1 se puede observar la disposición de los devanados de las dos bobinas y que al
lado de las salidas de las bobinas, se indica por donde sale el final de la última espira y, por
donde entra el principio de la primera espira. Lo que denomina el sentido de los devanados.
En la Fig. 8.1, tanto el voltaje de la bobina primaria y el voltaje de la bobina secundaria se
encuentran en fase. Esto sucede porque el pico de tensión máximo de la bobina primaria
coincide con el pico de tensión máximo de la bobina secundaria.
Nota: Como se ha indicado, el punto negro indica la polaridad.
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En la parte de arriba del transformador se indican los puntos que determinan la polaridad
del mismo, cabe mencionar que si los dos puntos se encuentran por debajo no cambia la
polaridad, porque el transformador se encuentra en fase. La única exigencia es dibujar los
puntos: o los dos arriba o los dos abajo, nunca en diagonal.
Fig. 8.2. Transformador con diferente polaridad
Por el contrario, en la Fig. 8.2, se observa como las bobinas han sido devanadas de
diferente manera respecto a las bobinas delaFig. 8.1. En este caso, se trata de un
transformador desfasado 180° cuyas bobinas tienen devanados con dirección opuesta.
Esto es así, porque el pico de tensión máxima de la bobina primaria está desfasada 180°
respecto al pico de tensión máxima de la bobina secundaria.
Relación de transformación
Es la relación existente entre el número de espiras del primario y del secundario de un
transformador, el cual determinará el valor de la fuerza electromotriz (fem) inducida sobre
un circuito secundario.
También se define como la relación entre un par de devanados de un transformador de
potencia, el número que se obtiene de la relación del valor de la tensión primaria al de la
secundaria en vacío, cuando el transformador se alimenta por el devanado primario a la
tensión y a la frecuencia nominal.
Se representa con la letra a:
𝑎 =𝑉𝑝
𝑉𝑠
Donde Vp es el voltaje en el primario y Vses el voltaje en el secundario.
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4. EQUIPO Y MATERIALES
Dos transformadores idénticos. (120/12 V)
Cables conectores.
Fuente de alimentación.
Voltímetro.
5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Pedir el material en la caseta.
5.1.2 Obtener la relación de transformación teórica y práctica. 5.1.3 Conectar una fuente alterna nominal. 5.1.4 Suponer un punto arbitrario por donde entra la corriente. 5.1.5 Puentear el lado que no es punto con e otro lado del transformador. 5.1.6 Agregar el voltímetro. 5.1.7 Conectar a la fuente. 5.1.8 Si el voltaje del voltímetro es mayor al voltaje de transformador se entenderá que
se ha sumado el voltaje según la relación de transformación. Si por el contario el voltaje
del voltímetro es menor, se habrán restado los voltajes.
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 8.3. Resta de voltajes
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Fig. 8.4. Suma de voltajes
Fig. 8.5. Circuito equivalente
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PRÁCTICA No. 8
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5.3 Tablas
Teórico Práctico
Tabla 8.1. Relación de transformación
𝑎 =𝑉𝑝
𝑉𝑠
5.4 Precauciones y/o Notas
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PRÁCTICA No. 9
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PRÁCTICA No. 9. CONEXIÓN EN PARALELO DEL
TRANSFORMADOR
No. DE ALUMNOS: 4 por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 horas
1. OBJETIVO
2. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO
Polaridad del transformador La polaridad del transformador dependerá de cómo están devanadas las dos bobinas, no
solamente respecto al núcleo sino que también respecto entre ellas.
El punto negro representa la polaridad del transformador.
Fig. 9.1. Polaridad del transformador
En la Fig. 9.1 se puede observar la disposición de los devanados de las dos bobinas y que al
lado de las salidas de las bobinas, se indica por donde sale el final de la última espira y, por
donde entra el principio de la primera espira. Lo que denomina el sentido de los devanados.
En la Fig. 9.1, tanto el voltaje de la bobina primaria y el voltaje de la bobina secundaria se
encuentran en fase. Esto sucede porque el pico de tensión máximo de la bobina primaria
coincide con el pico de tensión máximo de la bobina secundaria.
Nota: Como se ha indicado, el punto negro indica la polaridad.
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En la parte de arriba del transformador se indican los puntos que determinan la polaridad
del mismo, cabe mencionar que si los dos puntos se encuentran por debajo no cambia la
polaridad, porque el transformador se encuentra en fase. La única exigencia es dibujar los
puntos: o los dos arriba o los dos abajo, nunca en diagonal.
Fig. 9.2. Transformador con diferente polaridad
Por el contrario, en la Fig. 9.2, se observa como las bobinas han sido devanadas de
diferente manera respecto a las bobinas delaFig. 9.1. En este caso, se trata de un
transformador desfasado 180° cuyas bobinas tienen devanados con dirección opuesta.
Esto es así, porque el pico de tensión máxima de la bobina primaria está desfasada 180°
respecto al pico de tensión máxima de la bobina secundaria.
Relación de transformación
Es la relación existente entre el número de espiras del primario y del secundario de un
transformador, el cual determinará el valor de la fuerza electromotriz (fem) inducida sobre
un circuito secundario.
También se define como la relación entre un par de devanados de un transformador de
potencia, el número que se obtiene de la relación del valor de la tensión primaria al de la
secundaria en vacío, cuando el transformador se alimenta por el devanado primario a la
tensión y a la frecuencia nominal.
Se representa con la letra a:
𝑎 =𝑉𝑝
𝑉𝑠
Donde Vp es el voltaje en el primario y Vses el voltaje en el secundario.
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4. EQUIPO Y MATERIALES
Dos transformadores idénticos. (120/12V)
Cables conectores.
Fuente de alimentación.
Voltímetro.
5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Pedir el material en la caseta.
5.1.2 Conectar una fuente alterna nominal. 5.1.3 Suponer en el primario como en el secundario, una conexión punto con punto y
no punto con no punto. 5.1.4 Puentear punto con punto y no punto con no punto en ambos lados. 5.1.5 Agregar el voltímetro. 5.1.6 Conectar a la fuente. 5.1.7 Medir voltaje.
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 9.3. Circuito armado
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Fig. 9.4
5.3 Tablas
5.4 Precauciones y/o Notas
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PRÁCTICA No. 10
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PRÁCTICA No. 10. POLARIDAD DEL TRANSFORMADOR
No. DE ALUMNOS: 4 por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 horas
1. OBJETIVO
2. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO
Polaridad del transformador La polaridad del transformador dependerá de cómo están devanadas las dos bobinas, no
solamente respecto al núcleo sino que también respecto entre ellas.
El punto negro representa la polaridad del transformador.
Fig. 10.1. Polaridad del transformador
En la Fig. 10.1 se puede observar la disposición de los devanados de las dos bobinas y que
al lado de las salidas de las bobinas, se indica por donde sale el final de la última espira y,
por donde entra el principio de la primera espira. Lo que denomina el sentido de los
devanados. En la Fig. 10.1, tanto el voltaje de la bobina primaria y el voltaje de la bobina
secundaria se encuentran en fase. Esto sucede porque el pico de tensión máximo de la
bobina primaria coincide con el pico de tensión máximo de la bobina secundaria.
Nota: Como se ha indicado, el punto negro indica la polaridad.
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En la parte de arriba del transformador se indican los puntos que determinan la polaridad
del mismo, cabe mencionar que si los dos puntos se encuentran por debajo no cambia la
polaridad, porque el transformador se encuentra en fase. La única exigencia es dibujar los
puntos: o los dos arriba o los dos abajo, nunca en diagonal.
Fig. 10.2. Transformador con diferente polaridad
Por el contrario, en la Fig. 10.2, se observa como las bobinas han sido devanadas de
diferente manera respecto a las bobinas delaFig. 10.1. En este caso, se trata de un
transformador desfasado 180° cuyas bobinas tienen devanados con dirección opuesta.
Esto es así, porque el pico de tensión máxima de la bobina primaria está desfasada 180°
respecto al pico de tensión máxima de la bobina secundaria.
Relación de transformación
Es la relación existente entre el número de espiras del primario y del secundario de un
transformador, el cual determinará el valor de la fuerza electromotriz (fem) inducida sobre
un circuito secundario.
También se define como la relación entre un par de devanados de un transformador de
potencia, el número que se obtiene de la relación del valor de la tensión primaria al de la
secundaria en vacío, cuando el transformador se alimenta por el devanado primario a la
tensión y a la frecuencia nominal.
Se representa con la letra a:
𝑎 =𝑉𝑝
𝑉𝑠
Donde Vpes el voltaje en el primario y Vses el voltaje en el secundario.
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4. EQUIPO Y MATERIALES
Dos transformadores idénticos. (120/12 V)
Cables conectores.
Fuente de alimentación.
Voltímetro.
5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Pedir el material en la caseta. 5.1.2 Conectar una fuente alterna nominal. 5.1.3 Suponer en el primario punto con punto y no punto con no punto. 5.1.4 Conectar en el secundario punto con no punto. 5.1.5 Agregar el voltímetro. 5.1.6 Conectar a la fuente. 5.1.7 Medir voltaje.
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 10.3. Circuito armado
5.3 Tablas
5.4 Precauciones y/o Notas
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PRÁCTICA No. 11
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PRÁCTICA No. 11. CORTO CIRCUITO MAGNÉTICO
No. DE ALUMNOS: 4 por equipo DURACIÓN DE LA PRÁCTICA: 2 horas
1. OBJETIVO
2. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO
Polaridad del transformador
La polaridad del transformador dependerá de cómo están devanadas las dos bobinas, no
solamente respecto al núcleo sino que también respecto entre ellas.
El punto negro representa la polaridad del transformador.
Fig. 11.1. Polaridad del transformador
En la Fig. 11.1 se puede observar la disposición de los devanados de las dos bobinas y que
al lado de las salidas de las bobinas, se indica por donde sale el final de la última espira y,
por donde entra el principio de la primera espira. Lo que denomina el sentido de los
devanados. En la Fig. 1, tanto el voltaje de la bobina primaria y el voltaje de la bobina
secundaria se encuentran en fase. Esto sucede porque el pico de tensión máximo de la
bobina primaria coincide con el pico de tensión máximo de la bobina secundaria.
Nota: Como se ha indicado, el punto negro indica la polaridad.
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PRÁCTICA No. 11
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En la parte de arriba del transformador se indican los puntos que determinan la polaridad
del mismo, cabe mencionar que si los dos puntos se encuentran por debajo no cambia la
polaridad, porque el transformador se encuentra en fase. La única exigencia es dibujar los
puntos: o los dos arriba o los dos abajo, nunca en diagonal.
Fig. 11.2. Transformador con diferente polaridad
Por el contrario, en la Fig. 11.2, se observa como las bobinas han sido devanadas de
diferente manera respecto a las bobinas delaFig. 11.1. En este caso, se trata de un
transformador desfasado 180° cuyas bobinas tienen devanados con dirección opuesta.
Esto es así, porque el pico de tensión máxima de la bobina primaria está desfasada 180°
respecto al pico de tensión máxima de la bobina secundaria.
Relación de transformación
Es la relación existente entre el número de espiras del primario y del secundario de un
transformador, el cual determinará el valor de la fuerza electromotriz (fem) inducida sobre
un circuito secundario.
También se define como la relación entre un par de devanados de un transformador de
potencia, el número que se obtiene de la relación del valor de la tensión primaria al de la
secundaria en vacío, cuando el transformador se alimenta por el devanado primario a la
tensión y a la frecuencia nominal.
Se representa con la letra a:
𝑎 =𝑉𝑝
𝑉𝑠
Donde Vp es el voltaje en el primario y Vses el voltaje en el secundario.
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PRÁCTICA No. 11
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4. EQUIPO Y MATERIALES
Dos transformadores idénticos. (120/12 V)
Cables conectores.
Fuente de alimentación.
Voltímetro.
5. METODOLOGÍA
5.1 Pasos a seguir para la realización de la práctica
5.1.1 Pedir el material en la caseta.
5.1.2 Conectar los transformadores de acuerdo a la Fig. 11.3.
5.1.3 Aplicar voltaje. 5.1.4 Durante 3 segundos hacer la medición y desconectar.
5.2 Diagramas o dibujos
Fig. 11.3. Circuito armado
5.3 Tablas
5.4 Precauciones y/o Notas