UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARÍA

FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍAS FÍSICAS Y FORMALES

INGENIERÍA INDUSTRIAL

ELECTROTECNIA INDUSTRIAL

CONEXIÓN DE IMPEDANCIAS

ALUMNOS:

CÓDIGOS:

DOCENTE:

ING. GIOVANNA CHANI

GRUPO: 04

AREQUIPA, PERÚ

SEPTIEMBRE, 2015

ÍNDICE

I. OBJETIVO

II. MARCO TEÓRICO

III. PROCEDIMIENTO

IV. CUESTIONARIO

V. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

VI. BIBLIOGRAFÍA

CONEXIÓN DE IMPEDANCIAS

I. OBJETIVOS Analizar y determinar en forma experimental los valores medios y

eficaces en un circuito de Corriente Alterna Conocer los instrumentos que miden estos valores (valor medio y

valor eficaz). Verificar el valor de la frecuencia (60 Hz). Verificar y comprobar que los distintos circuitos

II. MARCO TEÓRICO

La impedancia (Z) es la medida de oposición que presenta un circuito a una corriente cuando se aplica una tensión. La impedancia extiende el concepto de resistencia a los circuitos de corriente alterna (CA), y posee tanto magnitud como fase, a diferencia de la resistencia, que sólo tiene magnitud. Cuando un circuito es alimentado con corriente continua (CC), su impedancia es igual a la resistencia; esto último puede ser pensado como la impedancia con ángulo de fase cero.Por definición, la impedancia es la relación (cociente) entre el fasor tensión y el fasor intensidad de corriente:Z=V/IDonde Z es la impedancia, V es el fasor tensión e I corresponde al fasor corriente.

a) Asociación en serie

b) Asociación en paralelo

c) Asociación mixta

d) Asociaciones estrella y triángulo

ELEMENTOS A UTILIZAR:- 08 Resistencia Variable 0-44 ohmios ó 08 de 180 ohmios- 1 Amperímetro c.c., analógico, 0-1-5 amp.- 1 variac monofásico- 02 Multímetro digitales- 1 Puente de diodos.- conductores de conexión.- 5 condensadores de diferentes valores

III. PROCEDIMIENTOa) Calibrar las resistencias a los valores indicados en la siguiente figura.b) Armar el circuito de la figura 1.

c) Regular en el variac monofásico hasta obtener en el voltímetro V, la tensión de30V de corriente alterna.

d) Ir reduciendo el circuito paso a paso e ir midiendo en cada reducción la corriente y el voltaje, para comprobar el circuito equivalente. Para variar el valor de las impedancias se tendrá que desenergizar el circuito primero.

Za=28+80+(28 ) (80 )9

=356,89Ω

Zb=28+9+(28 ) (9 )80

=40,15Ω

Zc=80+9+(80)(9)28

=114,7Ω

Zd= 112

+ 140.15

=9,24Ω

Ze=140

+ 1356.89

=35.97Ω

Zf= 1114,7

+ 150

=34,82Ω

Zg=9,24+35,97=45,21Ω

Zh= 145,21

+ 134.82

=19,67Ω

Zi=19,67+18+50=43,67Ω

Z=R+Xcj

XcZ 2=1

2πfC∗10−6=53,05

XcZ 8=1

2πfC∗10−6=53,05

Xct=91,07Z=√43,672+90,942=100,88

91,07= 12∗π∗60∗C

30uf=C

IV. CUESTIONARIO

1. ¿Qué es una impedancia y de qué depende su valor?

Impedancia es la resistencia aparente de un circuito eléctrico al paso de la corriente alterna. La impedancia tiene unidades de Ohmios. Es la suma de una parte resistiva y una parte reactivaEl valor de la impedancia depende de la resistencia, la inductancia y la capacidad de los elementos que intervienen en la instalación

2. ¿Qué tipos de conexión existen en las impedancias?

Conexión en serie. Es aquella en la que las resistencias se disponen unas a continuación de otras.•Todas las resistencias están recorridas por la misma intensidad (I).•El efecto que se consigue es aumentar la resistencia total en el circuito.•El voltaje total (VT) que suministra la pila se gasta en las dos resistencias (V1 y V2).RT = R1 + R2Conexión en paralelo. Las resistencias se disponen de tal manera que los extremos de un lado se unen todos a un punto común y los del otro lado a otro punto común.•Cada rama del circuito es recorrida por una intensidad diferente (I1 e I2).•El voltaje en cada rama es el mismo que el voltaje total (VT = V1 = V2).1/RT = 1/R1 + 1/R2Conexiones mixtas. Para determinar la resistencia equivalente de una asociación mixta se van simplificando las resistencias que están en serie y las que están en paralelo de modo que el conjunto vaya resultando cada vez más sencillo, hasta terminar con un conjunto en serie o en paralelo.

3. Analizar los circuitos en forma teórica y compararlos con los experimentales.¿Son iguales? ¿Por qué?

Usando las transformaciones de Y a triangulo, y sumando conexiones en paralelo y en serie

Obtuvimos: Z=107,14

Pero según nuestros cálculos obtuvimos Z=R+Xcj

XcZ 2=1

2πfC∗10−6=53,05

XcZ 8=1

2πfC∗10−6=53,05

Xct=91,07Z=√43,672+90,942=100,88

4. ¿Qué tipos de impedancias existen y cuál es el uso de cada uno?.

Impedancia de entrada (Zin)Es la que corresponde a las entradas de señal de audio de cualquier elemento de amplificación o control del sonido.Normalmente, presenta valores medios o altos y de componente resistiva capacitiva.Impedancia de salida (Zout)Si hiciésemos una medida de impedancia en un elemento electrónico de procesamiento de la señal de audio, encontraríamos, normalmente, valores muy bajos, entre 0 y 600.La razón de diseñar los equipos de sonido con impedancia de salida baja es para facilitar la adaptación con otros aparatos y evitar la captación de ruidos parásitos eléctricos en los cables de interconexión.Impedancia mínima de carga (Zmin)La impedancia de salida de cualquier elemento electrónico de sonido no debe ser inferior a un valor determinado, de lo contrario provocaríamos una sobrecarga en el circuito de salida, que podría originar incluso una avería del equipo.El valor de la impedancia mínima de carga ha de venir especificada en todos los equipos de sonido, y, sobre todo, en los destinados a suministrar potencia como, por ejemplo, los amplificadores.

5. Enumere y explique todos los tipos de resistencias existentes.

Resistencias de hilo bobinado.- Fueron de los primeros tipos en fabricarse, y aún se utilizan cuando se requieren potencias algo elevadas de disipación. Están constituidas por un hilo conductor bobinado en forma de hélice o espiral (a modo de rosca de tornillo) sobre un sustrato cerámico.Resistencias de carbón prensado.- Estas fueron también de las primeras en fabricarse en los albores de la electrónica. Están constituidas en su mayor parte por grafito en polvo, el cual se prensa hasta formar un tubo como el de la figura.

Resistencias de película de óxido metálico.- Son muy similares a las de película de carbón en cuanto a su modo de fabricación, pero son más parecidas, eléctricamente hablando a las de película metálica. Se hacen igual que las de película de carbón, pero sustituyendo el carbón por una fina capa de óxido metálico (estaño o latón). Estas resistencias son más caras que las de película metálica, y no son muy habituales. Se utilizan en aplicaciones militares (muy exigentes) o donde se requiera gran fiabilidad, porque la capa de óxido es muy resistente a daños mecánicos y a la corrosión en ambientes húmedos.Resistencias de película metálica.- Este tipo de resistencia es el que mayoritariamente se fabrica hoy día, con unas características de ruido y estabilidad mejoradas con respecto a todas las anteriores. Tienen un coeficiente de temperatura muy pequeño, del orden de 50 ppm/°C (partes por millón y grado Centígrado). También soportan mejor el paso del tiempo, permaneciendo su valor en ohmios durante un mayor período de tiempo. Se fabrican este tipo de resistencias de hasta 2 watts de potencia, y con tolerancias del 1% como tipo estándar.Resistencias de metal vidriado.- Son similares a las de película metálica, pero sustituyendo la película metálica por otra compuesta por vidrio con polvo metálico. Como principal característica cabe destacar su mejor comportamiento ante sobrecargas de corriente, que puede soportar mejor por su inercia térmica que le confiere el vidrio que contiene su composición. Como contrapartida, tiene un coeficiente térmico peor, del orden de 150 a 250 ppm/°C. Se dispone de potencias de hasta 3 watts.Se dispone de estas resistencias encapsuladas en chips tipo DIL (dual in line) o SIL (single in line).Resistencias dependientes de la temperatura.- Aunque todas las resistencias, en mayor o menor grado, dependen de la temperatura, existen unos dispositivos específicos que se fabrican expresamente para ello, de modo que su valor en ohmios dependa "fuertemente" de la temperatura. Se les denomina termistores y como cabía esperar, poseen unos coeficientes de temperatura muy elevados, ya sean positivos o negativos. Coeficientes negativos implican que la resistencia del elemento disminuye según sube la temperatura, y coeficientes positivos al contrario, aumentan su resistencia con el aumento de la temperatura. El silicio, un material semiconductor, posee un coeficiente de temperatura negativo. A mayor temperatura, menor resistencia. Esto ocasiona problemas, como el conocido efecto de "avalancha térmica" que sufren algunos dispositivos semiconductores cuando se eleva su temperatura lo suficiente, y que puede destruir el componente al aumentar su corriente hasta sobrepasar la corriente máxima que puede soportar.

6. Enumere y explique todos los tipos de inductancias existentes.

Autoinductancia: Propiedad de una bobina con derivación central de auto inducirse magnetismo sin necesidad de que otra bobina a la par de ella se lo provoque. Esto se usa en autotransformadores reductores o aumentadores de voltaje aprovechando el tap o toma central. La terminal de hasta abajo es común. Inductancia mutua: Campo recibido por la acción inductiva sobre otra bobina que al producir su propio campo magnético debido a la conducción de una corriente a través de ella le induce un campo magnético a la bobina que le indujo el voltaje a ella. Es decir cuando dicha bobina tiene conectada entre sus terminales una impedancia. Si están al aire sin carga no se producirá corriente y no habrá inductancia mutua.

7. Enumere y explique todos los tipos de capacitores existentes.

- Según el núcleo o soporte:

Núcleo de aire: el devanado se realiza sobre un soporte de material no magnético (fibra, plástico,...). En los casos donde no se utiliza soporte, la bobina queda conformada sólo debido a la rigidez mecánica del conductor.

Núcleo de hierro: como tiene mayor permeabilidad que el aire (10 a 100), aumenta el valor de la inductancia. Sin embargo, sólo se emplea en bajas frecuencias porque a altas frecuencias las pérdidas son elevadas. Aplicaciones: fuentes de alimentación y amplificadores de audio.

Núcleo de ferrita: las ferritas son óxidos de metales magnéticos, de alta permeabilidad (10 a 10000) que además son dieléctricos. Existe una gran variedad en el mercado en función de la frecuencia de trabajo. Nota: radiofrecuencia (100kHz a 100GHz) <> audiofrecuencia (20Hz a 20kHz).

- Según la forma constructiva:

Solenoides:

Toroides:

- Según la frecuencia de la corriente aplicada:

Alta frecuencia: de reducido tamaño y número de espiras Baja frecuencia: de mayor tamaño y número de espiras

- Según el recubrimiento: -, plástico, resina, metal (apantalladas).

- Según la característica de su valor: fijos y ajustables.

- Según el tipo de montaje: de inserción y SMD.

8. Compare los valores teóricos y experimentales en cada una de las reducciones del circuito.

Error absoluto: 107,14 – 100.88 = 6.26

Error relativo:(107,14/100,88)*100

= 106,21

V. CONCLUSIONES Y OBSERVACIONES

CONCLUSIONES La impedancia total no es una simple suma aritmética, sino hay que

tomar en cuenta las diferencias de fases que tiene cada elemento del circuito

La impedancia siempre tiene una parte resistiva o real y una parte reactiva o imaginaria debida a los capacitores o a los inductores.

Cuando la capacitancia del circuito tiende a ser muy grande, la impedancia toma un valor muy cercano al de la resistencia.

El condensador genera un desfase en la señal del voltaje que se mide en la resistencia.

OBSERVACIONES La impedancia de un circuito RC es directamente proporcional al

periodo de oscilación de la señal de corriente alterna generada. La impedancia final en el circuito RC es equivalente a la impedancia

que se registró al inicio. Una impedancia en un circuito RC solo puede tener comportamientos

resistivos y capacitivos.

Punto A(amp) V(v)Zab(Ω) = V/I

1 0,28 30 107,142 0,29 30 103,453 0,28 30 107,144 0,28 30 107,145 0,28 30 107,146 0,28 30 107,147 0,28 30 107,148 0,29 30 103,45

Tanto la intensidad de corriente como el voltaje no varían a lo largo de la experiencia, por lo que la impedancia tampoco lo hace.

VI. BIOGRAFÍA Heaviside, O. Electrician. Feb. 12, 1886, p. 271. Glenn Elert (1998–

2008). «The Physics Hypertext book: Inductance». Michael W. Davidson (1995–2008). «Molecular Expressions: Electricity and Magnetism Introduction: Inductance». Dengler, R. (2012). «Self-inductance of a wire loop as a curve integral».

GRUPO EDITORIAL OCÉANO, ed. (1987). «Volumen 5». Gran Enciclopedia de la Ciencia y la Técnica. Barcelona:Ediciones Océano-Éxito S.A.