Circuitos de Primer Orden

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE EXTENSIÓN LATACUNGA DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA GUÍA DE PRÁCTICA DE LABORATORIO CARRERA

CÓDIGO DE LA  ASIGNATURA

NOMBRE DE LA ASIGNATURA

ELECTROMECÁNICA MECATRÓNICA

ELEE16011

CIRCCUITOS ELÉCTRICOS II

PRÁCTICA N°

LABORATORIO DE:

1

TEMA:

CIRCUITOS ELÉCTRICOS  ANÁLISIS TRANSITORIO DE CIRCUITOS CIRCUITOS DE PRIMER ORDEN.

1

Daniela Paredes Mayra Rojas

Integrantes: 1

DURACIÓN (HORAS)

OBJETIVO a) Implementar un circuito de primer orden con fuente y determinar la respuesta transitoria. b) Medir la constante de tiempo c) Analizar y comparar los los datos teóricos y prácticos

2

INSTRUCCIONES  A. EQUIPO Y MATERIALES NECESARIOS NECESARIOS Fuente de voltaje variable de c.c   Osciloscopio   Condensadores   Bobinas   Resistencias     

B. a) b) c) 3

TRABAJO PREPARATORIO Diseñar un circuito de primer orden RC RC con fuente con una constante de tiempo ≥0,5 s Determinar las condiciones iniciales. Obtener la gráfica de la respuesta de voltaje en el capacitor y graficar para 7 λ . ACTIVIDADES A DESARROLLAR

a) b) c) d) e) f) g) h)

Armar el circuito diseñado en el trabajo preparatorio. preparatorio. Fijar el voltaje de la fuente al valor requerido. Conectar el osciloscopio y ajustar los controles de tiempo de acuerdo a la constante de tiempo. Activar el interruptor. Congelar imagen imagen obtenida en el osciloscopio utilizando el botón stop. Dibujar la señal que aparece en el osciloscopio. Medir los voltajes para cada una de las constantes de tiempo indicadas indicadas en la la tabla 1. Anotar los resultados resultados obtenidos en la tabla 1. 1. TABLA 1: Valores medidos t v 1λ 7 2λ 9 3λ  9.6 4λ  9.8 5λ  9.9 6λ 10 7λ 10

4

ANÁLISIS DE RESULTADOS a) Graficar los datos de la tabla 1. b) Comparar los datos obtenidos en la práctica y del trabajo preparatorio  = 220  = 0.7 

 =    =    0.7 = 22010−6  = 3.3 

 = 0−

   +    (9)(110 ) (0) = 110 + 2.210   910 (0) = 3.210 () = . (0) =

 ≥0



 =  − ⁄ + (∞)

(∞) =  (0) =  + (∞) 2.8 =  + 10   = .  

 =  − ⁄ + (∞)   = 7.2 − ⁄. +10    = .−   +   t

6

V

V

calculado

medido

λ

7.4

2λ

9.02

3λ

9.5

4λ

9.8

5λ

9.9

6λ

10

7λ

10

7 9 9.6 9.8 9.9 10 10

CUESTIONARIO 1. ¿Qué es un circuito de primer orden?

Los circuitos de primer orden son circuitos que contienen solamente un componente que almacena energía (puede ser un condensador o inductor) , y que además pueden describirse usando solamente una ecuación para una determinada función del circuito es una ecuación diferencial ordinaria lineal y de primer orden. Las soluciones que se indiquen, serán siempre a partir del tiempo t = 0. 2. Indique la clasificación de los circuitos de primer orden  

Circuito RC (Resistor y Condensador) Circuito RL (Resistor e Inductor)

3. Defina régimen transitorio

Un circuito antes de llegar a una situación estacionaria o régimen permanente pasa por un periodo de transición durante el cual tensiones y corrientes varían hasta llegar a la condición de equilibrio impuesta por la red. En general, cualquier proceso de conexión/descone-xión hará que existan fenómenos transitorios. Éstos, aunque generalmente son de corta duración, pueden producir problemas serios en el funcionamiento de los circuitos. Este régimen transitorio viene condicionado por los componentes que almacenan energía: bobinas y condensadores.

4. Defina régimen permanente. Cuando el sistema alcanza su estado de equilibrio, se dice que está en "régimen permanente."

5. ¿Cuando la bobina se comporta como un cortocicuito? Una bobina ideal en corriente continua se comporta como un cortocircuito (conductor ideal), ya que al ser i(t ) constante, es decir, no varía con el tiempo, no hay autoinducción de ninguna f.e.m. 6. ¿Cuando el condensador se comporta como un circuito abierto? el condensador  en c.c. el capacitor se carga por completo y se transforma en un circuito abierto. 7. En un transitorio de primer orden, si la corriente inicial de un capacitor de 8mA, ¿Cuál es la corriente en una constante de tiempo siguiente? (0) = 8  = 8 − 8. En un circuito de primer orden RC, C=0.1mF, R=1KΩ, ¿cuál es el tiempo de duración del régimen transitorio? 5  =   = (110 )(0.110− )  = 0.1  9. Un circuito RC tiene una constante de tiempo de 5 ms. El capacitor se remplaza por un inductor de 4 mH y la constante de tiempo cambia a 4 ms. ¿Cuál es el valor de C?  =  5 = 

     4=  =

=  5    =  4 5  4  =  4  = 5 10. Indique la analogía mecánica en la bobina y el condensador La bobina almacena energía en su campo magnetico y el condensador almacena energía en su campo electrico.

5 

CONCLUSIONES Los capacitores tienen muchas aplicaciones que utilizan su capacidad de almacenar carga y energía



Cuando λ es pequeña, el capacitor se carga rαpidamente; cuando es mas grande, la carga lleva mas



6 

tiempo. El circuito serie RC, al cerrar el interruptor, el condensador comienza a cargarse, aumentando su tensión exponencialmente hasta alcanzar su valor máximo. RECOMENDACIONES Se recomienda llevar todos los materiales para realizar la practica

 

Se debe tener cuidado con los elementos que se encuentran en el laboratorio. Revisar que el circuito del preparatorio este bien realizado para realizar la practica sin problemas.

7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Y DE LA WEB  Análisis Básico de Circuitos en Ingeniería, Irwin David http://www.utm.mx/~jvasquez/prac8c1.pdf

Latacunga, 15 de junio del 2016

Elaborado por:

 Aprobado por:

Ing. Katya Torres Docente de la asignatura

Ing. Ivon Escobar. Jefe de Laboratorio