Universidad Tecnológica de Panamá
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Laboratorio Respuesta Transitoria de los Circuitos R L C Serie
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Facultad de Ingeniería Eléctrica
Centro Regional de Chiriquí
Laboratorio #10
Respuesta Transitoria de los Circuitos RLC Serie
Integrantes:
- Bratt Arango - Johan Pitty - Richard Torres
Asignatura: Circuitos I
Profesor: Javier Ríos
Circuito I
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Introducción En el laboratorio se procederá a analizar analiz ar un circuito RLC en serie, de manera que podremos ver el comportamiento que tendrán con valores diferentes diferentes de resistencia (súper amortiguado, críticamente amortiguado y subamortiguado), veremos las distintas representaciones que tendrá el voltaje en estos casos en el osciloscopio y cómo van cambiando las ondas en base a esto último.
Objetivos: Estudiar las respuestas críticamente amortiguadas, súper amortiguada y subamortiguada de un circuito R L C serie.
Introducción Teórica: La respuesta transitoria de un circuito RLC R LC serie puede ser de dos tipos: críticamente amortiguada, súper amortiguada o sub-amortiguada, dependiendo de las características resistivas inductivas y capacitivas del circuito. Se definen dos valores importantes:
La frecuencia del circuito: Wo =
1/ sqrt(LC)
y el coeficiente de amortiguamiento = R/ 2L = 10 x 10 4 El tipo de respuesta dependerá de la relación rel ación entre Wo y de forma tal que si = Wo, la respuesta será críticamente amortiguada , si > Wo, la respuesta será súper
amortiguada y si < Wo, la respuesta será sub-amortiguada.
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Laboratorio Respuesta Transitoria de los Circuitos R L C Serie Materiales y Equipo:
Osciloscopio dual
Generador de funciones
Inductor de 10 mH
Capacitor de 0.1 F
Potenciómetro de 2 k , 0.25 W
Plantilla y cable de conexión
Papel milimetrado
Procedimiento: 1.
Calculo de la resistencia de amortiguamiento crítico. 1.1
De acuerdo con los valores de L y C utilizados, utiliz ados, calcule la frecuencia natural del circuito.
1 −) = 31622.77 = √ (0.110−)(1010 Wo = 31622.77 seg -1
1.2
Calcule el valor de la resistencia que daría una respuesta críticamente amortiguada, en un circuito RLC serie.
31622.77 = 2 = 31622.77(2) = 31622.77(2)(1010−) R = 632.45 Ω teórica.
1.3
Arme el circuito mostrado en la figura fi gura 1 ajuste el generador de funciones para una señal cuadrada, con un voltaje máximo de 1 voltio, y una frecuencia de 1 KHz
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1.4
Utilizando el potenciómetro como reóstato, ajústelo a su máx imo valor. Conecte el osciloscopio de forma tal que pueda observar la curva de voltaje en el resistor.
1.5
En la pantalla del osciloscopio, debe obtener la respuesta súper amortiguada, ya que R > R crítica. Este ti po de respuesta corresponde a la suma de dos exponenciales, y no muestra ningún tipo de oscilación.
1.6
Grafique la forma de la respuesta súper amortiguada en papel milimetrado. Mida el valor de la resistencia en el reóstato, y anótela.
1.7
Disminuya la resistencia serie de reóstato, observando su señal de voltaje en el osciloscopio. ¿Qué efecto se produce en la forma de onda del voltaje?
Al disminuir la resistencia se forman oscilaciones en la gráfica de voltaje.
1.8
Obtenga la respuesta sub-amortiguada. (oscilante). Grafique la forma de onda en papel milimetrado, y tome nota del valor de la r esistencia en el potenciómetro.
1.9
Aumente el valor de la resistencia, resis tencia, hasta un punto exacto en que la señal de voltaje deje de oscilar. Este debe corresponder a la resistencia de amortiguamiento crítico.
R crítica crítica ( experimental ) =
632.45Ω
1.10 Compare el valor de la resistencia para amortiguamiento crítico experimental con el teórico.
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Laboratorio Respuesta Transitoria de los Circuitos R L C Serie Puede explicar por qué resulta ser menor? Los factores que podrían hacer que en el experimento la resistencia en el punto críticamente sea menor son las tolerancia interna del potenciómetro utilizado y el uso de los instrumentos de medición. 1.11 Que valor de resistencia deben tener el efecto combinado de la resistencia interna de generador, y la resistencia asociada al inductor? El valor de la resistencia entre el embobinado y el generador debe ser la dif erencia entre el valor que se esperaba experimentalmente y el valor de la resistencia al momento de medirla en la experiencia. 1.12 Qué conclusiones puede establecer sobre esta experiencia? Los circuitos RLC son circuitos habituales de segundo orden que contienen 3 elementos pasivos, cuentan con una respuesta natural y una de estado estable. estable. De acuerdo con su factor de amortiguamiento se pueden dividir en súper amortiguado, crítica mente amortiguado y subamortiguado 1.13 Anexe las ecuaciones correspondientes a las curvas halladas en el laboratorio: Para circuitos súper amortiguados:
() = + () = − + − () = −( + )
Para circuitos críticamente amortiguados:
Para circuitos subamortiguados:
Bibliografía:
Análisis de los circuitos Eléctrico, L S Borbrow, Editorial Interamericana S.A; Primera Edición, México D.F, 1993.
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