Practica 5 Circuitos CA y CD

+N!0+00# P#L+0ECN+C# Ca MARCO TEÓRICO Cualquier combinación de elementos pasivos (R, L y C)  diseñados para dejar  !PER+#R pasarE!CELA una serie de frecuenciasDE se +N$EN+ER+A denominan un 'ECAN+CA filtro. En los /  sistemas de N+DAD 1ACA0ENC#. comunicacionesELEC0R+CA se emplean filtros para dejar pasar solo las frecuencias que contengan la información deseada y eliminar las restantes. Los filtros son usados para dejar pasar solamente las frecuencias que pudieran resultar ser de alguna utilidad y eliminar cualquier tipo de interferencia o ruido ajeno a ellas.

+n,enier-a en

Existen dos tipos de filtros:

“Practica N° 5”

Filtros Pasivos: son aquellos tipos de filtros formados por combinaciones serie o paralelo de elementos ! L o NOMBRES C. Los filtros activos emplean activos! por transistores o los operacionales! elementos  L C.

6ern%nde# $autista Pedro 7avier

“Elementos

son aquellos que dispositivos ejemplo los amplificadores junto con

Básicos Pasivos RLC”

En general se tienen los filtros de los siguientes tipos: Pasa altas Pasa bajas Pasa bandas Para cada uno de estos filtros e"isten dos #onas principales las cuales son llamadas $anda de paso y la banda de atenuación. En la banda de paso! es donde las frecuencias pasan con un m%"imo de su valor! o &asta un valor de '(.')* con respecto a su original +la cual es la atenuación de ,-( d$

Circuitos CA y CD

Cuando se conecta un circuito LC +resistencia! bobina y condensador en paralelo! alimentado por una señal alterna +fuente de tensión alterna! &ay un “Circuitos y CD” efecto de /sta en cada uno deCA los componentes. En el condensador o capacitor  !an"oval #felia aparecer% una Prof. reactancia capacitiva! Blanca y en la bobina o inductor una reactancia inductiva! dadas$ru%o por las siguientes fórmulas: 0onde:

&C'( E)ui%o No. *

Fecha de Entre a: martes 25 Circuito LC paralelo por una fuente 1.C.  2 -.)3)45

f 2 frecuencia en 6ert# L 2 8alor de la bobina o en &enrios C 2 8alor del condensador en faradios

CIRCITO RLC !ARALELO !OR NA "ENTE A#C# Como se puede ver los valores de estas reactancias depende de la frecuencia de la fuente. 1 mayor frecuencia es mayor! pero es menor y viceversa. 6ay una frecuencia para la cual el valor de la y son iguales. Esta frecuencia se llama: Frecuencia de resonancia y se obtiene de la siguiente fórmula: En resonancia como los valores de y son iguales! se cancelan y en un circuito LC en paralelo la impedancia que ve la fuente es el valor de la resistencia.  1 frecuencias menores a la de resonancia! el valor de la reactancia capacitiva es alta y la inductiva es baja.  1 frecuencias superiores a la de resonancia! el valor de la reactancia inductiva es alta y la capacitiva baja. Como todos los elementos de una cone"ión en paralelo tienen el mismo voltaje! se puede encontrar la corriente en cada elemento con ayuda de la Ley de 9&m. 1s: La corriente en la resistencia est% en fase con la tensión! la corriente en la bobina est% atrasada 5(; con respecto al voltaje y la corriente en el condensador est% adelantada en 5(;.

n os$ilos$opio es un instrumento de medición electrónico para la representación gr%fica de señales el/ctricas que pueden variar en el tiempo. Es muy usado en electrónica de señal! frecuentemente junto a un anali#ador de espectro. Presenta los valores de las señales el/ctricas en forma de coordenadas en una pantalla! en la que normalmente el eje < +&ori#ontal representa tiempos y el eje = +vertical representa tensiones. La imagen as obtenida se denomina oscilograma. >uelen incluir otra entrada! llamada ,eje ?, o ,Cilindro de @e&nelt, que controla la luminosidad del &a#! permitiendo resaltar o apagar algunos segmentos de la tra#a. Los osciloscopios! clasificados segAn su funcionamiento interno! pueden ser tanto analógicos como digitales! siendo el resultado mostrado id/ntico en cualquiera de los dos casos! en teora. En un osciloscopio e"isten! b%sicamente! dos tipos de controles que son utili#ados como reguladores que ajustan la señal de entrada y permiten! consecuentemente! medir en la pantalla y de esta manera se puede ver la forma de la señal medida por el osciloscopio! esto denominado en forma t/cnica se puede decir que el osciloscopio sirve para observar la señal que quiera medir.

Para

medir

se

lo

puede

comparar

con

el

plano

cartesiano.

El primer control regula el eje < +&ori#ontal y aprecia fracciones de tiempo +segundos! milisegundos! microsegundos! etc.! segAn la resolución del aparato. El segundo regula el eje = +vertical controlando la tensión de entrada +en 8oltios! mili voltios! micro voltios! etc.! dependiendo de la resolución del aparato. Estas regulaciones determinan el valor de la escala cuadricular que divide la pantalla! permitiendo saber cu%nto representa cada cuadrado de /sta para! en consecuencia! conocer el valor de la señal a medir! tanto en tensión como en frecuencia.

Ele%entos p&si'os Elementos pasivos son aquellos componentes de los circuitos! que disipan o almacenan energa el/ctrica o magn/tica y constituyen por ello los receptores o cargas de un circuito. Estos elementos son modelos matem%ticos lineales e ideales de los elementos fsicos del circuito que! individualmente! pueden presentar las siguientes propiedades: disipación de energa el/ctrica +: resistenciaB almacenamiento de energa en campos magn/ticos +L: coef. de autoinducciónB • almacenamiento de energa en campos el/ctricos +C: capacidad. • •

Las tres propiedades pueden darse en mayor o menor grado en el comportamiento de un componente de un circuito real! por ello las caractersticas de los componentes pr%cticos pueden sinteti#arse por medio de una adecuada combinación de ! L y C. El t/rmino resistencia o resistor se utili#a para caracteri#ar un componente de un circuito cuyo comportamiento se apro"ima idealmente a un elemento  puro. El t/rmino bobina o inductor se refiere a un componente de un circuito cuya principal caracterstica es la inductancia. El condensador indica un componente cuyo comportamiento se apro"ima idealmente a un elemento C puro. Los elementos ! L y C se suponen ideales! lo cual quiere decir que cada uno tiene unas propiedades Anicas e independientes de las caractersticas de los otros! y adem%s implica que las relaciones e"istentes entre la tensión y corriente en cada uno son lineales! es decir! las relaciones vi consisten en ecuaciones diferenciales lineales con coeficientes constantes. Los valores ! L y C se

supondr%n tambi/n independientes de la frecuencia y de las amplitudes de tensión y corriente. El t/rmino pasivo indica que los elementos no contienen generadores! y en consecuencia! no puede aparecer ninguna tensión y corriente entre sus terminales si no se aplica +o se &a aplicado con anterioridad una fuente de energa e"terior.

!r&$ti$&  Ele%entos Bsi$os !&si'os RLC Introd*$$i+n# En esta pr%ctica! con la ayuda del generador de funciones y el osciloscopio! se verifica como es la respuesta de la corriente! amplitud y fase! en los elementos pasivos! resistencia! capacitor y bobina! cuando las señales de e"citación son senoidales! cuadradas y triangulares. E*ipo de L&-or&torio y $o%ponentes o o o o o

Denerador de funciones 9sciloscopio esistencia ) ! resistencia )((  Capacitor de (.GG µC $obina de (.- 6enry

!ro$edi%iento ). Con el osciloscopio! el generador de funciones y las resistencias construya el circuito de la figura 4.). En este momento no conecte el capacitor y la bobina.

2i,ura 5.* circuito %ara la investi,aci3n "e la res%uesta en corriente "e los elementos 4ásicos

!&r& l& resisten$i&

G. 1juste el generador de funciones para que proporcione una onda senoidal con frecuencia de H(( 6# y 823 volts pico en el canal ). -. Con el C1I1L G mida el voltaje V  . 3. 8isualice los dos canales y dibuje o fotografe las formas de onda de 8 y 1

V 1

4.

 +voltaje y corriente.

0ibuje o fotografe las formas de onda de voltaje y corriente cuando la señal de una onda es cuadrada y una triangular.

Para el capacitor 

H. Cambie la resistencia de )  por el capacitor y repita el procedimiento G y -. '. Jnicamente para la onda senoidal! mida las divisiones! en el 69K?9I1L! que ocupa un ciclo completo de la señal y mida tambi/n las divisiones! de la diferencia de fase entre las señales. M. 0ibuje o fotografe las formas de onda del voltaje y corriente cuando la señal de e"citación es una onda senoidal! cuadrada y una triangular.

Para la bobina 5. Cambie el capacitor por la bobina y repita los procedimientos G! -! ' y M.

AN.LISIS ). Con el circuito

V 1

 I  pico

 que se obtuvo en el procedimiento -! calcule la corriente del V 1 =

100

. : -H m1

G. 0e acuerdo a los resultados a los procedimientos 3 y 4 NCómo es la forma de la onda de corriente con respecto a la forma de la onda de voltajeO En una resistencia. Para las ondas senoidales! cuadradas y triangulares. : 8a desfasada. -. se los resultados de los an%lisis ) +1mplitud y G +fase para escribir la e"presión matem%tica de la corriente instant%nea! en la resistencia! y compare /sta con la calculada teóricamente. −  R : I  =1 x 10 cos (t ) [ A ] 3

3. Con los resultados obtenidos en los procedimientos H y ' calcule la corriente del circuito

 I  pico

V 1 =

100

! y el %ngulo de fase θ  2 H(; " div

diferenciafaseQdivciclocompleto. En el capacitor. : -H m1 θ2GG.4; 4. se los resultados del an%lisis 3 para escribir la e"presión matem%tica de la corriente instant%nea! en el capacitor! y compare /sta con la calculada teóricamente.  R : I  =−4.54 x 10 sin ( t )[ A ] 6

H. 0e los resultados del procedimiento M NCómo es la forma de la onda de corriente con respecto a la forma de onda de voltajeO En un capacitor. Para las ondas senoidales! cuadradas y triangulares. : Io posee forma comAn. '. Con los resultados obtenidos en los procedimientos 5 calcule la corriente del circuito

 I  pico

V 1 =

100

! y el %ngulo de fase θ 2 H(; " divdiferencia

faseQdivciclocompleto. En la bobina. : -H m1

θ2)'.)3;

M. se los resultados del an%lisis ' para escribir la e"presión matem%tica de la corriente instant%nea! en la bobina! y compare /sta con la calculada teóricamente.  I =3.33 sin ( t )[  A ]

5. 0el resultado del procedimiento 5 NCómo es la forma de onda de corriente con respecto a la forma de onda de voltajeO En una bobina. Para las ondas senoidales! cuadradas y rectangulares. : iene pequeños segmentos de recta en los ejes "! mientras que en y no se aprecia.