CONEXIÓN SERIE - PARALELO, DELTA – ESTRELLAI.- OBJETIVO:

Establecer las relaciones entre la conexión estrella y triángulo. Determinar las características de los circuitos eléctricos cuando los elementos están

conectados en serie o en paralelo.

II.- FUNDAMENTO TEORICO:

RESISTENCIAS EN SERIE:

Las resistencias podemos agruparlas de varias formas: en serie y en paralelo o derivación. Aquí vamos a estudiar la asociación en serie. Al conectar en serie, colocamos una resistencia "a continuación" de la otra, tal y como vemos en la figura:

En la figura observamos que la intensidad, I, que circula por ambas resistencias es la misma, mientras que, cada resistencia presenta una diferencia de potencial distinta, que dependerá, según la ley de Ohm, de los valores de cada resistencia. Queremos calcular la resistencia equivalente, es decir, la resistencia que introducida en el circuito en vez de R1 y R2, no modifique los valores de la intensidad. Debemos tener en cuenta que la intensidad no debe sufrir variación y, como la equivalente sustituye a ambas, la diferencia de potencial de la equivalente, debe ser la suma de las diferencias de potencial de R1 y R2.

Luego, Ve = V1 + V2

Teniendo en cuenta lo anterior, podemos aplicar la ley de Ohm para la resistencia equivalente y para cada una de las resistencias individuales:(1) Ve = I·Re (2) V1 = I·R1 (3) V2 = I·R2

Llegamos, usando la ecuación de arriba a: Ve = V1 + V2 => I·Re = I·R1 + I·R2 y, sacando factor común obtenemos: I·Re = I·(R1 + R2), que tras simplificar I, nos permite obtener:Re = R1 + R2

Es decir, la resistencia equivalente a varias resistencias en serie, es la suma de ellas

RESISTENCIAS EN PARALELO:

Las resistencias podemos agruparlas de varias formas: en serie y en paralelo o derivación. Aquí vamos a estudiar la asociación en paralelo. Al conectar en paralelo, colocamos conectadas por sus extremos a un mismo punto, llamado nodo (en la figura A y B), tal y como vemos en la figura:

En la figura observamos que la intensidad, I, que circula por ambas resistencias se bifurca en dos valores, I1 e I2, que dependerán de los valores de las resistencia. Por otro lado, vemos como ambas resistencias están sometidas a la misma diferencia de potencial V. Queremos calcular la resistencia equivalente, es decir, la resistencia que introducida en el circuito en vez de R1 y R2, no modifique los valores de la intensidad, de forma que la intensidad que pase por la equivalente sea la suma de I1 e I2.Debemos tener en cuenta que, como la equivalente sustituye a ambas, la diferencia de potencial de la equivalente, debe ser la misma que la de R1 y R2.

Luego, I = I1 + I2

Teniendo en cuenta lo anterior, podemos aplicar la ley de Ohm para la resistencia equivalente y para cada una de las resistencias individuales:(1) V = I·Re (2) V = I1·R1 (3) V = I2·R2

De aquí obtenemos:(1) V/Re = I (2) V/R1 = I1 (3) V/R2 = I2

Llegamos, usando la ecuación de arriba a: I = I1 + I2 => V/Re = V/R1 + V/R2 y, sacando factor común obtenemos: V/Re = V(1/R1 + 1/R2), que tras simplificar V, nos permite obtener:1/Re = 1/R1 + 1/R2

Es decir, el inverso de la resistencia equivalente a varias resistencias en paralelo, es la suma de los inversos de dichas resistencias

RESISTENCIAS EN CONEXIÓN MIXTA

Es una combinación de una resistencia en serie con una en paralelo, es decir aparecen resistencias en serie y paralelo con la fuente de poder.

CONVERSIONES ESTRELLA - DELTA Y DELTA - ESTRELLA

Con el propósito de poder simplificar el análisis de un circuito a veces es conveniente poder mostrar todo o una parte de un circuito de una manera diferente, pero sin que el funcionamiento general de éste cambie.

Algunos circuitos tienen un grupo de resistencia que están ordenadas formando como un triángulo y otros como una estrella. Hay una manera sencilla de convertir estas resistencias de un formato al otro y viceversa. No es sólo asunto de cambiar la posición de las resistencias si no de obtener los nuevos valores que estas tendrán.

Configuración Estrella Configuración Delta

Las fórmulas a utilizar son las siguientes:

Para pasar de la configuración delta a la estrella

- Ra = (R2 x R3) / (R1 + R2 + R3) - Rb = (R1 x R3) / (R1 + R2 + R3) - Rc = (R1 x R2) / (R1 + R2 + R3)

Ver que parea este caso el denominador es el mismo para todas las ecuaciones

Para pasar de la configuración estrella a delta

- R1 = ((Ra x Rb) + (Rb x Rc) + (Ra x Rc) ) / Ra - R2 = ( (Ra x Rb) + (Rb x Rc) + (Ra x Rc) ) / Rb - R3 = ( (Ra x Rb) + (Rb x Rc) + (Ra x Rc) ) / Rc

Ver que parea este caso el numerador es el mismo para todas las ecuaciones

Ejemplo:

En el gráfico que se muestra se puede ver al lado izquierdo, dentro del recuadro una conexión tipo Delta, en serie con una resistencia R1.Si se realiza la transformación de las resistencias que están en Delta a Estrella se obtiene lo que está al lado derecho del gráfico (ver el recuadro).

Ahora se tiene a la resistencia R1 en serie con la resistencia Ra, pudiendo estas sumarse y conseguir una nueva resistencia Ra. Esta nueva conexión en Estrella puede quedarse así o convertirse otra vez a una conexión Delta

Nota:Conexión Estrella = Conexión "Y"Conexión Delta = Conexión Triángulo

EL DIODO LED (DIODO EMISOR DE LUZ)

Un diodo LED, (diodo emisor de luz), es un dispositivo semiconductor que emite luz monocromática cuando se polariza en directa y es atravesado por la corriente eléctrica. El color depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por todo el espectro de luz visible, hasta el infrarrojo, éstos últimos reciben la denominación de diodos IRED

El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de cristal que usualmente se emplean en las bombillas. Aunque el plástico puede estar coloreado es sólo por razones estéticas ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente la cubierta tiene una cara plana que indica el cátodo que además es más corto que el ánodo (ver foto).

Al contrario que las lámparas incandescentes que pueden alimentarse con corriente alterna o continua, el diodo LED funciona de forma continua sólo con ésta última ya que únicamente conduce la electricidad cuando se polariza en directa al igual que los diodos con convencionales, de modo que si se alimenta con corriente alterna el diodo parpadeará al iluminarse tan sólo la mitad del ciclo. Debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para obtener una buena intensidad luminosa; el voltaje de operación va desde 1,5 a 2,2 voltios aproximadamente y la gama de intensidades que debe circular por él va de 10 a 20 mA en los diodos de color rojo y de 20 a 40 mA para los otros LEDs.

Símbolo del diodo LED

Si alguna vez ha visto, unas pequeñas luces de diferentes colores que se encienden y apagan, en algún circuito electrónico, ha visto el diodo LED en funcionamiento. El LED es un tipo especial de diodo, que trabaja como un diodo común, pero que al ser atravesado por la corriente eléctrica

emite luz. Existen diodos LED de varios colores y dependen del material con el cual fueron construidos. Hay de color rojo, verde, amarillo, ámbar, infrarrojo.

Debe de escogerse bien la corriente que atraviesa el LED para obtener una buena intensidad luminosa y evitar que este se pueda dañar. El LED tiene un voltaje de operación que va de 1.5 V a 2.2 voltios. Aproximadamente y la gama de corrientes que debe circular por él está entre los 10 y 20 miliamperios (mA) en los diodos de color rojo y de entre los 20 y 40 miliamperios (mA) para los otros LEDs.

Tiene enormes ventajas sobre las lámparas indicadoras comunes, como su bajo consumo de energía, su mantenimiento casi nulo y con una vida aproximada de 100,000 horas.

El diodo LED debe ser protegido. Una pequeña cantidad de corriente en sentido inverso no lo dañará, pero si hay picos inesperados puede dañarse. Una forma de protegerlo es colocar en paralelo con el diodo LED pero apuntando en sentido opuesto un diodo de silicio común.

Aplicaciones tiene el diodo LED.

Se utiliza ampliamente en aplicaciones visuales, como indicadoras de cierta situación específica de funcionamiento.

Ejemplos - Se utilizan para desplegar contadores - Para indicar la polaridad de una fuente de alimentación de corriente directa. - Para indicar la actividad de una fuente de alimentación de corriente alterna. - En dispositivos de alarma

Sus desventajas son que su potencia de iluminación es tan baja, que su luz es invisible bajo una fuente de luz brillante y que su ángulo de visibilidad está entre los 30° y 60°. Este último problema se corrige con cubiertas difusores de luz

Encapsulado de los leds

Existen numerosos encapsulados disponibles para los leds y su cantidad se incrementa de año en año a medida que las aplicaciones de los leds se hacen mas especificas.Por ahora nos detendremos a estudiar las partes constitutivas de un led a través de la figura la cual representa tal vez el encapsulado más popular de los leds que es el T1 ¾ de 5mm. De diámetro.

Partes constitutivas de un LED

III.- EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y MATERIALES:

Una fuente de poder. Un protoboard.

Resistores de carbón de distintos valores.

Seis diodos Led de varios colores rojo, verde y amarillo.

Un resistor de carbón de 330 X 0.5 W.

Dos Multitester Digital.

IV.- PROCEDIMIENTO:

1.- Medir con el ohmímetro los valores de los resistores que vas a utilizar.

R1 = 19.79K R2 = 0.98K R3 = 0.31K R4=1.46K R5= 28.5K R6= 6.72K R7= 9.77K

2.- Conectar los tres resistores en serie y medir con el ohmímetro la resistencia equivalente.

3.- Regular la fuente a una tensión de V, mide la corriente, el valor de las tensiones en cada resistor anótelos en la tabla # 1. Verifique si se cumple la respectiva suma de tensiones en el

circuito en serie.

E1 = V1 + V2 + V3

R I ( A)

V

R1 1.46 K 0.56 0.80

R2 6.72 K 0.56 3.77

R3 9.77 K 0.56 5.45

E = 0.80+3.77+5.45

E = 10.02

1.46K 6.72 K 9.77 k

10.02 V

4.-Ahora en lugar de resistores coloque tres diodos emisores de luz (LED), en serie un resistor de carbón de 330 Ω para evitar que los diodos se quemen.

5.-Mida la corriente y la tensión del circuito que cae en cada elemento del mismo (tabla N°2), verificar si se cumple el paso 3.

I(mA) V(V)

R =330 Ω 5.48 5.52

LED VERDE 5.48 1.87

LED ROJO 5.48 2.81

LED AMARILLO 5.48 1.90

Comprobando la suma de tensiones:

E = VR + VD1 + VD2 + VD3 = 5.52+1.81+2.81+1.90= 12V ≈12.04V

6.-Saque del circuito cualquier de los diodos que sucede con el resto de circuito, ¿Cuál es el valor de la corriente?

Si sacamos, por ejemplo, el diodo AMARILLO, entonces, la corriente es 0.

7.-Arme el circuito en paralelo, pero ello utilice otros resistores.

330 D3

D212.04 V

D1

330

8.-Determine la resistencia equivalente por el método utilizados en el paso 2.

El valor nominal es: RT = (1/R1 + 1/R2 + 1/R3)-1 = 18.15Ω

El valor medido con el instrumento resultó: 18.15 KΩ.

9.-Medir la tensión y las corrientes en cada rama del circuito (tabla N°3) y verificar si se cumple: I T

= I1 + I2 + I3

R I ( A)

V

R1 29.5 K 13.02 0.40

R2 19.79 K 13.02 0.61

R3 0.98 K 13.02 12.04

La corriente nominal sería:

IT = V/RT = 13.02

Comprobando la suma de corrientes:

IT = I1 + I2 + I3 = 0.40+0.61+12.04=13.04≈13.02.

10.-Coloque los diodos LED en lugar de los resistores (asegurarse que cada diodo tenga, si es posible, un resistor de disipación de corriente).

V1 R3 R2 R1

11.-Mida los valores de la corriente en cada diodo( tablaN°4) y compruebe el paso 9.

Fuente a 12.08 V I V

D1 1.87mA 12.08V

D2 1.06 mA12.08V

D3 3.94 mA12.08V

Comprobando la suma de corrientes:IT = I1 + I2 + I3 = 1.87+1.06+3.94 = 6.87 mA

12.-Saque del circuito un LED que sucede con el resto del circuito, ¿Cuál es el valor de la corriente?

El valor de la corriente disminuye un valor muy pequeño.

13.- Armar el circuito siguiente y determine la corriente que pasa por cada elemento.

Fuentea 12.01 V

R I V

R1 29.5KΩ 0.36 mA 12.01

R2 0.31 KΩ 0.55 mA 12.01

R3 19.79 KΩ 8.05 mA 12.01

R4 0.98 KΩ 3.99 mA 12.01

V1 D3D2

D1

V1

R4

R2

R3 R1

R1

V.- CUESTIONARIO

1.- CON LOS DATOS DE LA FUENTE Y LOS VALORES MEDIDOS DE LOE RESISTORES DETERMINE EL VALOR DE LA CORRIENTE, LA TENSIÓN DE CADA RESISTOR DE LA FIG. 1 Y COMPÁRELO CON LOS DATOS DE LA TABLA 1.

Fuentea 10V

Valor Teórico Valor Medido

R I V RI ( m A)

V

R1 1.51 K 0.56 mA 0.81 V 1.46 K 0.56 0.80

R2 6.7234 0.56 mA 3.765 V 6.72 K 0.56 3.77

R3 10.34K 0.56 mA 5.434 V 9.77 K 0.56 5.45

2.-CON LOS DATOS DE LA FUENTE Y LOS VALORES MEDIDOS DE LOS RESISTORES DETERMINE EL

VALOR DE LA CORRIENTE TOTAL, LA CORRIENTE DE CADA RESISTOR DE LA FIGURA # 02 Y

COMPÁRELO CON LOS DATOS OBTENIDOS EN EL PASO 9. CONFECCIONE UNA TABLA.

Fuentea 30V

Valor Teórico Valor Medido

R I V R I V

R1 0.39KΩ 0.23 mA 12 29.5KΩ 0.36 mA 12.01

R2 0.47KΩ 0.55 mA 12 0.31 KΩ 0.55 mA 12.01

R3 8.06KΩ 7.576 mA 12 19.79 KΩ 8.05 mA 12.01

R4 1.2 KΩ 4.01 mA 12 0.98 KΩ 3.99 mA 12.01

3.-¿ CUAL ES LA MÁXIMA CORRIENTE QUE PUEDEN SOPORTAR LOS LED?

La máxima corriente que pueden soportar el diodo LED es de 50mA, porque la mayor parte de los LED comerciales, de caída de voltaje1.5 a 2.5V su corriente fluctúa entre 10 a 50 mA.

4.- ¿COMO EVITAS QUE EL LED NO SOPORTE MAS DE LA CORRIENTE PERMITIDA?

Con la conexión de una resistencia conectada en serie con el diodo LED.

5.- SE PUEDE HABLAR DE INTENSIDAD DE CORRIENTE SIN QUE EXISTA VOLTAJE.

Si; porque el circuito esta en cortocircuito y la corriente es alta.

6.- SE PUEDE HABLAR DE VOLTAJE SIN QUE EXISTA INTENSIDAD DE CORRIENTE.

Si porque el circuito esta en circuito abierto y entre los dos terminales hay una caída de tensión.

7.- ¿QUE PASA SI SE CONECTA UN INSTRUMENTO DE MEDIDA CON LA POLARIDAD INVERTIDA? Analice los dos casos (instrumentos analógicos e instrumentos digitales.

El signo de la medida será negativo. Si es analógico la aguja no se moverá porque el giro de la aguja es anti horario.El punto de partida es cero.Si es digital, marca la pantalla en valor negativo.

8.- ¿QUÉ ES UN CORTOCIRCUITO? HAGA UN ESQUEMA DEL MISMO. HE ILUSTRE CON EJEMPLOS CASOS REALES DE DICHA SITUACION

Un cortocircuito es un circuito en el que se efectúa una conexión directa, sin resistencia, inductancia ni capacitancia apreciables, entre los terminales de la fuente de fuerza electromotriz. Es cuando la caída de tensión se hace cero.

9.- ¿QUÉ ES UN CIRCUITO ABIERTO? HAGA UN ESQUEMA DEL MISMO. HE ILUSTRE CON EJEMPLOS DICHA SITUACIÓN.Es cuando la corriente en el circuito es cero.

10.- ¿QUE SUCEDERÁ SI USTED CONECTA UNA RESISTENCIA MUY GRANDE R1 = 2 x104 CON UNA RESISTENCIA MUY PEQUEÑA R2 = 1 Y QUE SUCEDERÁ ESTOS DOS RESISTORES EN PARALELO?

I = = I = 0

Req =

Req = 1

Conclusión:- La Req e aproximadamente igual a la resistencia mas pequeña.- La corriente seria pequeña.

11.- USANDO LAS ECUACIONES ADECUADAS Y LOS DATOS OBTENIDOS, DETERMINE CUAL DE LOS CIRCUITOS CONSUMIÓ MAYOR POTENCIA ELÉCTRICA.

Circuito con la resistencia en serie de la figura # 1

P = I2 x ReqP = (56x10-3)2 x 294P = 0.9219 W

VI. - CONCLUSION:

En el laboratorio se pudo comprobar experimentalmente la pequeña variación que existe en las mediciones prácticas con los instrumentos de laboratorio y sus respectivos enunciados teóricos, como las leyes de OHM.

La utilización de los diferentes equipos de medición deben estar bien definidos de caso contrario podría causar averías.

VII. BIBLIOGRAFÍA:

FICHA DE LABORATORIO DADO POR EL PROFESOR A CARGO. http://www.google.com.pe/url?sa=t&source=web&cd=3&ved=0CEEQFjAC&url=http%3A

%2F%2Fwww.monografias.com%2Ftrabajos60%2Fdiodo-led%2Fdiodo-led.shtml&rct=j&q=LED&ei=Xc3dTbjcFKbk0QGzovCrCg&usg=AFQjCNEh5HD60tCjDfo_1_YdREKHe0xPXg&cad=rja.

Gracias: