TRABAJO COLABORATIVO No 2

ANALISIS DE CIRCUITOS AC

GRUPO: 201423_38

PRESENTADO POR:

WILMAR JHIOVANY HERNADEZ

CODIGO: 91448383

TUTOR:

PABLO ANDRÉS GUERRA GONZÁLEZ

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA “UNAD”

ESCUALA DE CIENCIAS BASICAS, TECNOLOGIA E INGENIERIA

INGENIERIA ELECTRONICA

CEAD BUCARAMANGA

2012

OBJETIVOS

1. Estudiar el efecto sobre la impedancia y la corriente de un cambio de frecuencia en un circuito RL serie.

2. Estudiar el efecto sobre la impedancia y la corriente de un cambio de

frecuencia en un circuito RC serie.

3. Con las simulaciones se pretende diferenciar entre los cálculos realizados y resultados De laboratorio

4. Estudiar los elementos de almacenamiento de energía eléctrica (inductores

y capacitores) y su comportamiento dentro del circuito al igual que los demás componentes.

5. Medir las corrientes y voltajes en inductor, capacitor con variación de sus

valores y cambiando también valores de resistencias.

6. Estudiar el efecto sobre la impedancia y la corriente de un cambio de frecuencia en un circuito RLC serie.

7. Determinar la impedancia de un circuito que contiene una resistencia, R, en paralelo con una inductancia, L, en paralelo con una capacitancia, C.

8. Determinarla frecuencia de resonancia, fR, de un circuito LC serie.

9. Medir el efecto de la Q de un circuito en la respuesta en frecuencia.

(PROCEDIMIENTO 1)

1. Respuesta en frecuencia de un circuito RL

Medición de voltaje en resistor con frecuencias desde 1KHz hasta 10 KHz

Tabla 1 Respuesta en frecuencia de un circuito RL en serie

frecuencia F, hz

voltaje aplicado V,

Vpp

voltage en R Vr, Vpp

corriente del circuito

(Calculado) I, mA

impedancia del circuito (Calculado) Z., ohm

XL

1 k 10 6.946 2.10 mA 628 omh

2 k 10 6.612 2.00 mA 1.2k

3 k 10 6.150 1.86 mA 1.8k

4 k 10 5.646 1.71 mA 2.5k

5 k 10 5.152 1.56 mA 3.1k

6 k 10 4.698 1.42 mA 3.7k

7 k 10 4.292 1.30 mA 4.3k

8 k 10 3.936 1.19 mA 4.9k

9 k 10 3.624 1.09 mA 5.5k

10 k 10 3.352 1.01 mA 6.2k

R (nominal) 3.3 k(: R(medida)

2. Respuesta en frecuencia de un circuito RC

Tabla 2 Respuesta en frecuencia de un circuito RC en serie

frecuencia F, hz

voltaje aplicado V,

Vpp

voltage en R Vr, Vpp

corriente del circuito

(Calculado) I, mA

impedancia del circuito (Calculado) Z., ohm

1 k 10 1.424 0.43 3.3 K

2 k 10 2.665 0.80 3.5 K

3 k 10 3.657 1.108 3.7 K

4 k 10 4.409 1.336 4.1 K

5 k 10 4.967 1.505 4.5 K

6 k 10 5.301 1.606 5 K

7 k 10 5.690 1.724 5.4 K

8 k 10 5.924 1.795 6 K

9 k 10 6.104 1.849 6.5 K

10 k 10 6.245 1.892 7.09 K

R (nominal) 3.3 k(: R(medida)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

(PROCEDIMIENTO 2)

Circuito RL

Circuito RLC

Circuito RC

Tabla 3. Determinación de la impedancia en un circuito RLC

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

(PROCEDIMIENTO 3) Comportamiento del voltaje con aumento de frecuencia

CIRCUITO

COMPONENTE

VOLTAJE APLICADO

VOLTAJE RESISTOR

VOLTAJE INDUCTOR

VOLTAJE CAPACITOR

CORRIENTE

REACTANCIA IMPEDANCIA

R L C XL XC LEY DE

OMH

FORMULA DE LA RAIZ CUADRADA

RL 2K 100 X 10 3.854 V 3.217 V X 1.927 mA 3.14

k X 3.72 k

RLC 2K 100 0.022 10 5.331 V 354.4mV 1.385 V 2.666 mA 3.14 1.44 2.62 k

RC K2 X 0.022 10 5.596 V X 1.475 V 2.798 mA X 1.44

k 2.46 k

Comportamiento del voltaje con decremento de frecuencia

Tabla 4. Efecto de la frecuencia sobre la impedancia en un circuito RLC en serie

PASO FRECUENCIA VR VL VC V A.y B DIF VL y

VC CIRRIENTE IMPEDANCIA

fR + 2.5 k 9.5KHz 3.073V 2.874 V 1.124V 3.998V 1.75 1.537 mA 4.73 omh

fR + 2 k 9KHz 3.313V 2.464 V 1.295V 3.759V 1.169 V 1.657 mA 4.37 omh

fR + 1.5 k 8.5KHz 3.596V 1.968 V 1.512V 3.479V 456 mV 1.798 mA

fR + 1 k 8KHz 3.932V 1.347 V 1.792 V 3.139V -445 mV 1.966 mA

fR + 500 7.5KHz 4.331V 583 mV 2.157V 2.740V -1.619 V 2.165 mA

fR 7 KHz 3.935 V -368.8 mV 2.639V 2.270V -2.638 V 2.400 mA

fR - 500 6.5KHz 5.337 V -1.542 V 3.275V 1.734V -4.817 V 2.669 mA

fR - 1 k 6KHz 5.899 V -2.922 V 4.094V 1.172V -7.016 V 2.949 mA

fR - 1.5 k 5.5KHz 6.357 V -4.355 V 5.068V 713.5mV -9.423 V 3.179 mA

fR - 2 k 5KHz 6.502 V -5.462 V 6.031V 569.1mV -11.493 V 3.251 mA 2 omh

fR - 2.5 k 4.5KHz 6.162 V -5.780 V 6.689V 909.6mV -12.469 V 3.081 mA 2.1 omh

Tabla 5. Comparación de los cálculos de impedancia en un circuito RLC en serie

Inductor Capacitor impedancia

--------------------------------------------------------------------------------------------------

(PROCEDIMIENTO 4)

Circuito de experimento

PASO FRECUENCIA XL XC Z

fR + 2.5 k 9.5KHz 5.96 k 1.67 k 4.73omh

fR + 2 k 9KHz 5.61 k 1.76 4.37omh

fR + 1.5 k 8.5KHz 5.3 k

fR + 1 k 8KHz 5.02 k

fR + 500 7.5KHz 4.71 k

fR 7 KHz 4.39 k

fR - 500 6.5KHz 4.08 k

fR - 1 k 6KHz 3.768 k

fR - 1.5 k 5.5KHz 3.45 k

fR - 2 k 5KHz 3.14 k 3.18 k 2 omh

fR - 2.5 k 4.5KHz 2.82 k 3.53 k 2.1 omh

corriente y el ángulo en el circuito.

Tabla 6.Determinación de la impedancia de un circuito RCL en paralelo

voltaje aplicado

corriente y fase en el resistor

corriente y fase en el resistor y capacitor

corriente y fase en el resistor e inductor

corriente total y fase

en RLC

corriente total con formula

impedancia del circuito

10 3.518 mA 6 mA

4.1 mA 4.405mA

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(PROCEDIMIENTO 5)

Respuesta en frecuencia

Tabla 7. Frecuencia de resonancia de un circuito RLC en serie

INDUCTOR CAPACITOR FRECUENCIA DE RESONANCIA

CALCULADA MEDIDA

10 0,01 12.17KHz

10 0,0033 27.42KHz

10 0,001 40.16KHz

Frecuencia de resonancia

Tabla 8. Respuesta en frecuencia de un circuito RLC en serie

incremento frecuencia Vr

fR – 21 kHz

fR – 18 kHz

fR – 15 kHz

fR – 12 kHz

fR – 9 kHz

fR – 6 kHz

fR – 3 kHz

fR

fR + 3 kHz

fR + 6 kHz

fR + 9 kHz

fR + 12 kHz

fR + 15 kHz

fR + 18 kHz

fR + 21 kHz

--------------------------------------------------------------------------------------------------------

(PROCEDIMIENTO 6)

máximo voltaje en el capacitor, y Fr

Tabla 9. La Q del circuito y la respuesta en frecuencia de un circuito resonante en serie

desviación de

frecuencia frecuencia

Resistor de 1 k Resistor de 220 Resistor de 100

Voltaje en el capacitor

Voltaje en el capacitor

Voltaje en el capacitor

fR – 21 k -19 KHz 1.372 mV 1.384 mv 1.386 mv

fR – 18 k -14 KHz 1.018 mV 1.07 mv 1.02 mv

fR – 15 k -11 KHz 802.4 uV 809.7 uv 810.9 uv

fR – 12 k -8 KHz 585 uV 590.3 uv 591.1 uv

fR – 9 k -5 KHz 366.2 uV 369.6 uv 370.1 uv

fR – 6 k -2 KHz 146.6 uV 148 uv 148.2 uv

fR – 3 k 1 KHz 1.470 V 1.475 v 1.479 v

fR 4KHz 3.784 V 4.064 v 4.304 v

fR + 3 k 7 KHz 1.483 V 2.028 v 2.225 v

fR + 6 k 10 KHz 617 mV 866 mv 952.2 mv

fR + 9 k 13 KHz 398.1 mV 581.9 mv 636.4 mv

fR + 12 k 16 KHz 298.7 mv 421.7 mv 453.6 mv

fR + 15 k 19 KHz 254.3 mV 366.2 mv 393.8 mv

fR + 18 k 22 KHz 221.8 mV 306 mv 324.5 mv

fR + 21 k 25 KHz 199.3 mV 272.3 mv 287.6 mv

Tabla 10. Efecto de la resistencia en un circuito resonante en serie

resistor frecuencia de resonancia VR VLC Corriente Q del circuito

calculada medida

1 k 5 k 967.1 447.1 mV 1.18 mA

220 5 k 511.3 902.08 mV 2.77 mA

100 5 k 287 1.127 v 287.1 mA