Descripción: maquinas eléctricas informe de laboratorio
informe 3 de circuitos electricos UNALMDescripción completa
campo vhr
campo vhrDescripción completa
Segunda Ley Newton Informe 3Descripción completa
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F4 san marcosDescripción completa
Descripción: Laboratorio de fisica II de la UCR
ESCUELA POLITECNICA NACIONAL FACULT FACULTAD AD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA ELÉ CTRICA Y ELECTRÓNICA ELECTRÓN ICA LABORATORIO DE ELECTRONICA DE ALTA FRECUENCIA
(Espacio Reservado) Fecha de entrea: 2016!05 ! 15 A%o &es
'a
" $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ Reciido por:
*anci+n:
*emestre:
Aril , Aosto
A%o: 2016
-.etivo: •
•
Entrenamiento en el uso de una herramienta de simulación de circuitos. bser!ar el com"ortamiento de un circuito resonante serie.
/ 01u2 es la resistencia critica de un circuito R4 en serie5 como se determina 6 c+mo in7u6e en el "uncionamiento del circuito8 •
•
#a resistencia critica en un circuito R#C serie es el l$mite %ue "uede tomar la resistencia del circuito "ara %ue se manten&a oscilando' si la resistencia sobre"asa este limite el circuito describe un com"ortamiento sobre amorti&uado. #a resistencia critica se obtiene del an(lisis de !olta)es del circuito R#C en serie* + ,
- + , - + , 0 1 di ( t ) L + , - C dt
/+ , 0
d 2 i ( t ) R di ( t ) 1 ¿¿+ + i ( t ) =0 dt L dt LC d 2 i ( t ) di ( t ) ¿ ¿ + α +w dt
dt
2 0
i ( t ) =0
a soluci+n de la ecuaci+n di"erencial está dada por: √ α +w 1'2 2
2
0
Entonces la resistencia cr$tica se da cuando 2
α + w 0
2
=0
Rem"laando los !alore de !alor de la Resistencia cr$tica* R
√
L C
R 2 L
3
w 0=
1
√ LC se obtiene el
9 01u2 es el estado oscilatorio 6 el estado no oscilatorio de un circuito resonante R4 en serie8 •
•
El estado oscilatorio de un circuito R#C en serie se debe a %ue la car&a del ca"acitor desciende desde un m(4imo hasta cero' lue&o se car&a en sentido contrario hasta el m(4imo "ara !ol!er a descender 3 re"etir el ciclo debido a la acción del inductor' sin embar&o la seal se !a atenuando 3 describe un com"ortamiento amorti&uado debido a la "resencia de la resistencia. El estado oscilatorio se "resenta en el circuito cuando el !alor de la resistencia sobre"asa el !alor de la resistencia cr$tica' en estas caracter$stica el circuito lo nico %ue hace es "ermitir la descar&a del ca"acitor hasta %ue lle&ue a cero.
3 04+mo se determina 6 de ue depende el ancho de anda de un circuito resonante R4 en serie8 Q RLC serie =
Q RLC serie =
89
potencia reactiva a la f 0 dtpotencia activaa la f 0
XL R
f 0 f 2− f 1
7 donde
f 2−f 1
es el ancho de banda.
f 0 Q RLC serie
El ancho de banda de"ende del factor de calidad del circuito RC#
; *imular un circuito resonante real (elementos reactivos con p2rdidas) con los mismos elementos del circuito dise%ado en la práctica Para la simulaci+n estalecer tres valores de "actor de calidad di"erentes para cada uno de los elementos
Em"leando la ecuación "ara obtener la resistencia critica Rc
√
L C
btenemos %ue Rc < 3=;/>? @
Cuando se considera las "erdidas de los elementos reacti!os se utilia el factor de calidad tanto de la bobina como del ca"acitor "ara obtener la resistencia de "erdida +Rs, a "artir de las ecuaciones del factor de calidad. •
•
Q L =
XL R
Xc R
QC =
2
∗π ∗f ∗ L R 1
R∗2∗π ∗f ∗c
Tomando tres valores di"erentes de "actor de calidad Rsl @B
4 Rsc @B
1/
19
13
: 2;5.0;
16 11<.52
20 =>.01
1c/
1c9
1c3
16 116.;>
20 =;.0<
: 2;2.6:
?ara la simulación se suman estas resistencias de "@rdidas del inductor 3 el ca"acitor a la resistencia debido a %ue est(n en serie. ?ero en los tres casos la resistencia total no sobre"asa el !alor de la resistencia critica Rc ;<>1.65 "or lo tanto el circuito si&ue en el estado oscilatorio
? 4omparar el comportamiento de un circuito resonante ideal con el real 4CR4DCT- *C PER'C'A
4CR4DCT- 4- PR'C'A
El circuito sin "erdida al tener solo una resistencia de 50 ohmios "ermanece oscilando m(s tiem"o casi hasta los =0 micro se&undos' mientras %ue en el circuito con "@rdidas cu3a resistencia total es de 51<.<1 ohmios la oscilación termina en los :0 nano se&undos
> 04+mo in7u6e la resistencia de p2rdidas en el "uncionamiento del circuito8 #a resistencia de "erdidas inAu3e del factor de calidad del inductor 3 del ca"acitor %ue !ar$a con la frecuencia' en el ca"acitor la resistencia de "erdida aumenta mucho si el ca"acitor tiene !alores mu3 "e%ueos 3 al contrario si tiene !alores de ca"acitancia alta esta resistencia de "@rdidas en mu3 ba)a. En la inductancia al contrario mientras m(s alto sea el !alor de la inductancia ma3or ser( el !alor de la resistencia de "@rdidas.
= Cndicar individualmente las conclusiones otenidas por la realizaci+n de la práctica onathan asima •
El circuito resonante en serie la Resistencia critica debe ser ma3or %ue la Resistencia del circuito "ara %ue se manten&a oscilando' mientras la Resistencia ten&a !alores inferiores a la resistencia critica el circuito "ermanecer( oscilando hasta %ue se atenu@ "or com"leto.
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Cuando la resistencia sobre"asa a la resistencia critica el circuito no oscila se encuentra en el estado sobre amorti&uado 3 el circuito solo "ermite %ue el ca"acitor se descar&ue' mientras ma3or sea la resistencia del circuito con relación a la resistencia critica el ca"acitor tomara m(s tiem"o de descar&arse. En el circuito mientras el ca"acitor ten&a una ca"acitancia ba)a la resistencia de "erdida ser( mu3 &rande 3 si el ca"acitor es de un !alor &rande la resistencia de "erdidas es mu3 ba)a.
enni"er Ruales •
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Bi se tiene un !alor de resistencia cr$tica ma3or a la resistencia de car&a se tiene un circuito oscilante caso contrario se tiene un circuito no oscilante 3 si la resistencia cr$tica es i&ual a la resistencia de car&a se trata de un estado cr$tico. ?ara tener un circuito resonante en serie ideal 3 %ue sea oscilante se debe tomar en cuenta %ue el alor de Resistencia cr$tica debe ser ma3or a la resistencia de car&a' mientras ma3or es la resistencia cr$tica el circuito es m(s oscilante 3 esto benecia a la onda. ?ara incrementar el !alor de resistencia cr$tica se debe aumentar el !alor de inductancia' mientras %ue si se %uiere disminuir el !alor de resistencia cr$tica se debe aumentar el !alor de Ca"acitancia.
EriH 'uchicela •
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ericamos %ue un circuito R#C en serie se encuentra en estado oscilatorio cuando el !alor de R es menor %ue la resistencia cr$tica7 es decir' entre mucho menor sea este !alor tiene un estado m(s oscilatorio' como lo fueron los resultados de la simulación de la "r(ctica' la forma de onda fue la es"erada' as$ como la res"uesta en frecuencia del circuito 3 el ancho de banda calculado. ?odemos armar %ue bas(ndonos en la "r(ctica el factor de calidad' 3a sea del inductor como del ca"acitor' debe tener un !alor mu3 &rande siem"re 3 cuando dichos elementos sean de buena calidad7 de este modo tendremos %ue' la resistencia interna en un inductor es mu3 "e%uea' lo cual se a"ro4ima a tener un conductor sin "@rdida' 3 la resistencia interna en un ca"acitor es &rande' "or lo tanto se "uede asumir como un circuito abierto "or ende el ca"acitor funciona casi de manera ideal. Com"robamos %ue conforme aumenta las "@rdidas en los elementos' ca"acitor e inductor' la res"uesta del sistema es cada !e menos a"ro"iada7 "ues' el !alor de resistencia de las "@rdidas se aade al del circuito' "or lo tanto se tiene cada !e un estado menos oscilatorio debido a %ue cada !e se a"ro4ima al !alor de resistencia cr$tica.
