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)

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

(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 

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

(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