ANALISIS DE CIRCUITOS AC TRABAJO COLABORATIVO 2 JENNIFER MANTILLA URRIOLA CC 32907162 PRESENTADO A: JOAN BUSTOS UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD
ANALISIS DE CIRCUITOS AC
TRABAJO COLABORATIVO 2
JENNIFER MANTILLA URRIOLACC 32907162
PRESENTADO A: JOAN BUSTOS
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNADESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGIAS E INGENIERÍAS
CEAD CARTAGENA2012
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
XL1 k 10 6.946 2.10 mA 628 omh2 k 10 6.612 2.00 mA 1.2k3 k 10 6.150 1.86 mA 1.8k4 k 10 5.646 1.71 mA 2.5k5 k 10 5.152 1.56 mA 3.1k6 k 10 4.698 1.42 mA 3.7k7 k 10 4.292 1.30 mA 4.3k8 k 10 3.936 1.19 mA 4.9k9 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 K2 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 K5 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 K9 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)
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(PROCEDIMIENTO 2)
Circuito RL
Circuito RLC
Circuito RC
Tabla 3. Determinación de la impedancia en un circuito RLC
CIRCUITO
COMPONENTEVOLTAJE
APLICADOVOLTAJE
RESISTORVOLTAJE
INDUCTORVOLTAJE
CAPACITORCORRIENTE
REACTANCIA IMPEDANCIA
R L C XL XCLEY DE
OMH
FORMULA DE LA RAIZ CUADRADA
RL 2K100
X 10 3.854 V 3.217 V X 1.927 mA 3.14
k X 3.72 k
RLC 2K100
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 X1.44
k 2.46 k
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(PROCEDIMIENTO 3)
Comportamiento del voltaje con aumento de frecuencia
Comportamiento del voltaje con decremento de frecuencia
Tabla 4. Efecto de la frecuencia sobre la impedancia en un circuito RLC enserie
PASO FRECUENCIA VR VL VC V A.y BDIF VL y
VCCIRRIENTE 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 569.1m
V -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 RLCen 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 CAPACITORFRECUENCIA 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
frecuenciafrecuencia
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 CorrienteQ del circuito
calculada medida1 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