UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

Escuela de Ingenieras Elctrica, Electrnica y Telecomunicaciones E3T

perfecta combinacin entre energa e intelecto

PRCTICA III: ANLISIS TRANSITORIO DE CIRCUITOS

ELCTRICOS

Brayam A. Ardila 2111602, Yenny C. Granados 2113071, Ral J. Guerrero 2102180, Carlos A. Rueda 2113661

Universidad Industrial de Santander

I. INTRODUCCIN

Esta prctica tuvo como finalidad la familiarizacin con los

circuitos RC y RLC en su estado transitorio. Para tal fin se

disean distintos montajes para identificar las variables que

se miden de ellas directa o indirectamente (Como la

constante te tiempo.

De esta manera podemos observar de forma grfica por

medio del osciloscopio la carga del capacitor y las cadas de

tensin ocasionadas por las resistencias.

II. OBJETIVOS

Mirar experimentalmente que un circuito termina su transitorio despus de 5.

Analizar las condiciones inicial y final en un circuito RC.

Realizar mediciones de constante de tiempo de un circuito RC.

Obtener los diferentes tipos de respuesta de un circuito RLC.

III. MARCO TERICO

IV. DESARROLLO

ACTIVIDADES DE LABORATORIO

a) Circuito RC.

Fig.1: Montaje 1

1.1 Determinar la frecuencia de la fuente, de tal manera

que el condensador se cargue con un valor de tensin

igual al de la fuente.

Fig. 2:Tensin del capacitor y tensin de la fuente

Frecuencia: 90,83 Hz.

La magnitud de la medida, para algunas medidas muestra la

polaridad de la misma.

1.2 Por medio del osciloscopio medir la tensin en el

condensador y determinar la constante de tiempo.

Fig. 3. Tensin del capacitor

=Re*C

Re= 1000

C= 2,2 F

= (1000)*(2,2*10-6) = 2,2*10-3 s.

1.3 Medir indirectamente la corriente del circuito y

determinar la constante de tiempo.

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Fig. 4. Simulacin de la corriente del circuito

Para la medida de la corriente se determin la grfica de la

tensin para la resistencia, ya que es en este elemento en

donde V e I estn en fase. De modo que la respuesta a la

corriente del circuito tendr esa misma forma pero los

valores de tensin sern divididos en el valor de la

resistencia, aplicando la definicin de la ley de ohm,

obteniendo as los valores para la corriente a travs del

tiempo.

V= 3,72 V; R = 1000

Segn ley de Ohm: V=IR.

I= V/R = (3,72)/(1000); I = 3,72 mA

1.4 Contrastar con los valores obtenidos analticamente.

El que se deduce de la grfica de la tensin del capacitor es

2,5*10-3 s

% =|(2,2 10 3) (2,5 10 3 )|

1.8 100

= 13.6%

2. Realizar el montaje de la figura 2

Fig. 5: Montaje 2.

2.1 Determinar la frecuencia de la fuente, de tal manera

que el condensador se cargue con un valor de tensin igual

al de la fuente.

Fig. 6. Tensin en el capacitor y tensin de la fuente

f=18,05 [Hz]

Como se puede observar la tensin en el capacitor no logra

alcanzar completamente la tensin de la fuente debido a la

resistencia de 1[K], pero si una tensin muy cercana.

2.2 Por medio del osciloscopio medir la tensin en el

condensador y determinar la constante de tiempo.

Fig. 7: Tensin en el capacitor.

2.3 Medir indirectamente la corriente del circuito y

determinar la constante de tiempo.

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Figura 8: Tensin en la resistencia.

iR = VR/R

VR= | VR | e-t/ [V]

VR= 8,40 [V] =5,3[ms]

iR= 8,4e-188,7t [mA]

2.4 Contrastar con los valores obtenidos

analticamente.

b) Circuito RLC

En esta parte se propone analizar la carga y descarga de un

condensador, pero el sistema ser alimentado por una

fuente de tensin constante.

3. Realizar el montaje de la Figura 3 con el

osciloscopio en la posicin indicada a la izquierda.

Figura 9: Montaje 3

3.1 Realizar el procedimiento de carga del

condensador (interruptor S1 en posicin 1).

Figura 10: Tensin en el capacitor.

V= 3,5 [V]

3.2 Por medio del osciloscopio medir la tensin en el

condensador. Para el correcto anlisis debe determinarse la

ventana de tiempo requerida para observar el fenmeno.

3.3 Medir indirectamente la corriente de carga del

condensador.

Calculando la tensin en la resistencia de 1K esta da como

resultado = 400[] y por tanto la corriente calculada indirectamente es i = 400[].

3.4 Realizar el procedimiento requerido para obtener

la descarga del condensador (cambiar S1 a posicin 2).

3.5 Por medio del osciloscopio medir la tensin en el

condensador y determinar el tiempo de establecimiento y de

descarga.

3.6 Con el osciloscopio en la posicin indicada a la

derecha, medir indirectamente la corriente del circuito y

determinar el tiempo de descarga.

3.7 Contrastar con los valores obtenidos

analticamente.

ANLISIS E INTERPRETACIN DE DATOS

1. Para los circuitos de carga y descarga del condensador,

comparar las constantes de tiempo obtenidas con su valor

terico. Qu razones puede argumentar para la explicacin

de la diferencia encontrada?

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Una razn que afirma la existencia de diferencias entre los

valores obtenidos es la vejes y desgaste de los instrumentos

de medicin, que induce a errores. A dems de es, los

instrumentos tienen un cierto margen de error, el cual

mientras ms bajas sean las cantidades que se miden, tendr

ms implicaciones en la medicin de dichos valores.

2. Cul es el tiempo en el cual el capacitor adquiere

completamente su carga o adquiere un nivel de cero volts?

Qu cambios implementara en los circuitos para aumentar

o disminuir los tiempos de carga y descarga del

condensador?

Para todos los casos se habla de un tiempo o constante de

tiempo tao , el cual representa en segundos el tiempo que demora un capacitor en cargarse hasta un 63,2% de la tensin

de la fuente de alimentacin a travs de la resistencia, para

que el capacitor se encuentre en un estado de total carga o

descarga se dice que ha pasado un tiempo equivalente a 5

veces la constante de tiempo dependiendo de los elementos

que posea el circuito, sin embargo para circuitos RLC se

habla de un tiempo de establecimiento donde se dice que

desapareci el transitorio. Para disminuir o aumentar la

constante de tiempo en los circuitos RC se debe simplemente

aumentar o disminuir el valor de la resistencia dependiendo

de la accin que se desee ya que = Re C, por lo tanto mantiene una relacin directa, y en el caso de los circuitos

RLC en serie se hace exactamente lo mismo se modifica el

valor de la resistencia segn lo q se desee hacer pero teniendo

en cuenta que la constante de amortiguamiento ser = R/2L,

lo que define que tanto tiempo tarda la carga o descarga del

capacitor.

3. Especifique el tiempo de establecimiento para cada una de

las respuestas del circuito de segundo orden. Compare con

los resultados obtenidos de un anlisis terico.

En el anlisis de cada una de las situaciones para el circuito

RLC se especificaron los valores del tiempo de

establecimiento, e igualmente se compar con el valor

determinado por medio de los conceptos tericos de la

respuesta a estos tipos de circuitos de segundo orden.

4. Es posible obtener en la prctica una respuesta

crticamente amortiguada? Qu criterio aplic para obtener

la respuesta crticamente amortiguada presentada en este

informe?

Cuando se habla de una respuesta crticamente amortiguada

es para circuitos de segundo orden donde se debe cumplir

que el valor de la frecuencia angular del circuito sea igual a

el valor de la constante de amortiguamiento , para ello en

teora se buscara un valor de C=2/2. Pero en la realidad o

mejor dicho para la practica este hecho no es posible, debido

a que no se puede conseguir valores para la constante de

amortiguamiento y la frecuencia de resonancia iguales, por

lo tanto, siempre se tendrn como resultado circuitos sub-

amortiguados o sobre-amortiguados en la realidad.

V. OBSERVACIONES Y

CONCLUSIONES

Los instrumentos de medicin no estaban en

condiciones ptimas para hacer mediciones

precisas de las magnitudes que se requeran, debido

al desgaste y daos por mal manejo.

Por medio del osciloscopio de pudo comprobar

experimentalmente que el capacitor no realiza

saltos abruptos de tensin.

VI. BIBLIOGRAFA

Rgimen transitorio en los circuitos elctricos,

(online), www.sc.ehu.es/acwamurc/transparencias/RC.ppt,

[citado 17 de junio de 2012].

Fenmenos transitorios, (online),

, [citado 17 de junio de 2012].