guia de circuitos rl y rc
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Consiste de una serie de ejercicios en los cuales se deben aplicar unos procedimientos matematicos y electronicos para hallar valores de voltaje y corriente, en cada uno.TRANSCRIPT
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Servicio Nacional de Aprendizaje – SENA
REGIONAL NORTE DE SANTANDER CENTRO PARA LA INDUSTRIAL LA EMPRESA Y LOS SERVICIOS
CIES
ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS
GUIA DE APRENDIZAJE
PFDE - 01
Fecha:
MARZO 2010
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1. IDENTIFICACIÓN DE LA GUÍA DE APRENDIZAJE
Código: 20593 Fecha: MARZO 2010
Duración Etapa Lectiva: 2640 Horas
Duración Etapa Productiva: 880 Horas
Programa de Formación: Tecnólogo en Mantenimiento electrónico e instrumental industrial
Duración de la Formación: 3520 Horas
Módulo de Formación:
Duración:
1245 Horas
Modalidad de Formación: Presencial
Resultado de aprendizaje: Detectar fallas en la circuiteria electrónica y elaborar procedimientos para la fabricación, reconstrucción o reemplazo de circuitos o sistemas electrónicos industriales que permitan el alistamiento justo a tiempo.
INTRODUCCIÓN
Estimado Aprendiz:
En diferentes contextos de la vida diaria y en especial en el mantenimiento electrónico e
instrumental industrial se debe tener pericia para manejar ciertos casos. Pero para
poderla aplicar es fundamental entender y apropiar de manera clara los conceptos de los
diferentes tipos de circuitos. Por esta razón, debemos enfrentarnos con problemas
rutinarios con el fin de ir desarrollando la iniciativa de proyectos.
En esta guía se plantea una serie de actividades, las cuales le ayudarán a conocer,
entender y apropiar el conocimiento sobre este tema. Es importante aclarar y recordar que
USTED es el protagonista y el responsable de su aprendizaje.
La resolución de la guía se realizará en las horas de clases y en el laboratorio de
electrónica, para luego ser archivada en su portafolio. Recuerde que cualquier duda o
interrogante que tenga, puede ser consultado al instructor.
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2.ACTIVIDADES Y ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE
1. El flash electrónico de una cámara utiliza el siguiente circuito. Un capacitor que genera un voltaje en estado estable y después lo descarga al oprimir el disparador. El disparo
produce una breve descarga de luz. Determine el tiempo transcurrido t, para reducir el
voltaje del capacitor a la mitad del voltaje inicial. Halle la corriente en t = t1.
2. El avance mas importante en la seguridad de los nuevos automóviles es la bolsa de aire. Esta bolsa se expande cuando un sensor de péndulo detecta una desaceleración
súbita mayor a 10g y cierra un interruptor. En el siguiente circuito aparece el equivalente
del dispositivo de expansión de la bolsa de aire. Determine el tiempo necesario antes de
que la energía absorbida por el resistor llegue a 25 mili julios y dispare el detonador de la
bolsa. El capacitor esta precargado a 24 v. R= 100Ω y C=0,1 mF.
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3. El interruptor del circuito de la figura ha estado cerrado durante mucho tiempo. El interruptor se abre en t = 0, encuentre las expresiones numéricas para la corriente Iס (t) y
el voltaje Vס (t) cuando t ≥ 0+.
4. El interruptor del circuito que aparece en la figura ha permanecido cerrado por mucho tiempo, antes de abrirse en el instante t = 0.
a). Encuentre la expresiones numéricas de IL(t) y Vo(t) correspondiente a t ≥ 0. b).Encuentre las expresiones numéricas de VL (0+) y Vo (0+).
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2. EVALUACIÓN
EVIDENCIAS DE APRENDIZAJE
EVALUACIÓN INSTRUMENTOS DE
EVALUACIÓN
Reconoce las relaciones
existentes entre los diferentes
conceptos, definiciones y
aplicaciones sobre el análisis de
circuitos.
Realiza de manera segura y
organizada el análisis de los
sistemas electrónicos apropiando
el conocimiento con el fin de
detectar un daño
Instrumento: Lista de
chequeo
3. BIBLIOGRAFÍA
CIRCUITOS ELECTRICOS de James W. Nilson.
es.wikipedia.org/wiki/Electrotecnia y circuitos electricos
Elaborado por: Ing. Hernando Gómez Palencia Fecha: 15 03 2010
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DESARROLLO
1.Inicialmente el interruptor esta abierto t= 0-
El condensador se carga con un voltaje de 5V, por lo tanto V0= 5v, CONDICION INCIAL.
Para un t=0, el interruptor se cierra, por tanto:
El condensador se descarga a través de la bobina, como el circuito que se muestra es
RC, se aplica la siguiente formula:
λεt
tC VV
−
= *0)( (Voltaje condensador representado en el tiempo)
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Donde λ=R*C; λ=(100*1*10-6 )* (100*1*103) ; λ=10
t
tC vV 1.0
)( *5 −= ε Voltaje en el condensador /RTA
Como necesito hallar el tiempo cuando Vc(t)=V0/2, entonces tenemos que :
100 *52
t
vV
−
= ε
10*52
5t
vv
−
= ε
10
5
5.2t
v
v−
= ε
105.0
t
v
−
= ε
Aplicando logaritmo natural a ambo lados tenemos:
10ln)5.0ln(
t
v
−
= ε ; Como propiedad de los logaritmos tenemos: ln2x= x*ln2
1ln10
69314718.0 εt−=− ; Como lne1=1
)1(*10
69314718.0t−=−
t−=− )10(*)69314718.0( ; Multiplico ambos lados *(-1)
t=6,9 segundos /RTA
Para hallar la corriente i(t), derivamos el voltaje:
10)( *5
t
tC vV
−
= ε
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dt
dVCi
tc
t
)(
)( =
dt
dvi
t
t
)(5*10*1*100
1.06
)(
−−= ε
)1.0(*)( 1.0
1.0
−= −−
tt
dt
d εε
)1.0(**5*10*1*100 1.06
)( −= −− t
t vi ε
Ai t
t µε 1.0
)( *50 −−= /RTA
2. Inicialmente el interruptor esta abierto t= 0-
El condensador ya ha sido precargado con una fuente de 24v, por lo tanto:
V0=24V; CONDICION INICIAL
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Para un t=0, el interruptor se cierra, y dispara el detonador de la bolsa de aire, por tanto:
Como se tiene un circuito RC, obtenemos que:
λεt
tC VV
−
= *0)( (Voltaje condensador representado en el tiempo)
Donde λ=R*C; λ= (0.1*1*10-3)* (100); λ=0.01
t
tC vV 100
)( *24 −= ε Voltaje en el condensador /RTA
Como me piden hallar el tiempo que transcurre WRESISTOR=25mili julios
dtPwt
RESISTOR ∫=0
)(
100
)*24( 2100
)(
t
RESISTOR
vP
−
= ε
dtv
w
t t
RESISTOR ∫−
=0
2100
)(100
)*24( ε
01.0)( *24
t
tC vV
−
= ε
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dtw
t
t
RESISTOR ∫−=
0
200
)(100
576 ε
dtw
t
t
RESISTOR ∫−=
0
200
)(100
576 ε
dtw
t
t
RESISTOR ∫−=
0
200
)( 76.5 ε
200
)(*76.5 0
200
)( −=
− tt
RESISTORwε
)(*0288.0 0*200200
)(
−− −−= εε t
RESISTORw
)(*0288.0 0200
)( εε −−= − t
RESISTORw
0288.0*0288.0 200
)( +−= − t
RESISTORw ε
Como WRESISTOR=25mili julios
0288.0*0288.0025.0 200 +−= − tε
t200*0288.00288.0025.0 −−=− ε
t200*0288.00038.0 −−=− ε
t200
0288.0
0038.0 −=−− ε
t20013194.0 −= ε
Aplico logaritmo natural a ambos lados:
t200ln13194.0ln −= ε
Por propiedad de los logaritmos, se tiene que:
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εε ln200ln 200 tt −=−
1ln*20013194.0ln εt−=
Como 1ln 1 =ε
1*20013194.0ln t−=
t20013194.0ln −=
t=− 20013194.0ln
200
141311043.1
−−=t
msegundost 706.5= /RTA
3. Inicialmente el interruptor esta cerrado t= 0-
Al cerrarse el interruptor pone en corto la resistencia de 15Ω, por lo que queda:
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Como la resistencia es para proteger la bobina y además de eso, el inductor se comporta
en DC como un cortocircuito, toda la corriente de la fuente fluye por la bobina, por lo que s
puede decir que:
I0(t)=10 Amperios
Para un t=0, el interruptor se abre, por tanto:
Aplico transformación de fuentes, a la fuente de corriente en paralelo con una resistencia
con lo que se obtiene :
Sumando las resistencias en serie , se tiene:
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Transformando nuevamente la fuente de voltaje en serie con la resistencia, a una fuente
de corriente podemos ver:
Como hay una fuente de corriente , al momento que se esta descargando la bobina, se
debe tomar en cuenta:
i0(t)=i bobina condición inicial6+ifuente de corriente
i0(t)=10Amp+2.5Amp
i0(t)=12.5Amp
λεt
tt iIi
−
+= *1 )(0)( (Corriente en la bobina representado en el tiempo)
Donde λ=R*C; λ=(16*1*10-3 )/(20) ; λ=0.8*1*10-3
/RTA
Como dt
dilVl = , tenemos que:
dt
AmpAmpdlV
t
l
)*5.125.2( 1250−+= ε
Derivo cada término:
310*1*8.0)( *5.125.2
−−
+=t
t AmpAmpi ε
t
t AmpAmpi 1250
)( *5.125.2 −+= ε
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0)5.2( =
dt
d
tt
dt
Ampd 12501250
*1250*5.12)*5.12( −
−
−= εε
)*1250*5.120(*016.0 1250t
lV−−+= ε
t
lV12502500 −−= ε
t
lV1250250 −−= ε (Voltaje en la bobina en función del tiempo)/RTA
4. Inicialmente el interruptor esta cerrado t= 0-
Como el interruptor esta cerrado, pone en corto a la fuente de voltaje y a la resistencia de
12kΩ.
Como la resistencia es para proteger la bobina y además de eso, el inductor se comporta
en DC como un cortocircuito, toda la corriente de la fuente fluye por la bobina, por lo que s
puede decir que:
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I0(t)= 5Amperios
Para un t=0, el interruptor se abre, por tanto:
Aplicando transformación de fuentes a la fuente de corriente en paralelo con la
resistencia, tenemos que:
Sumando las resistencias en serie, tenemos:
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Aplicando transformación de fuentes a la fuente de voltaje en serie con la resistencia
tenemos que:
Como hay una fuente de corriente , al momento que se esta descargando la bobina, se
debe tomar en cuenta:
i0(t)=i bobina condición inicial6+ifuente de corriente
i0(t)=5Amp+6mAmp
i0(t)=5.006Amp
λεt
tt iIi
−
+= *1 )(0)( (Corriente en la bobina representado en el tiempo)
Donde λ=R*C; λ=(5*1*10-3 )/(12008) ; λ=0.000416389*1*10-3
/RTA
Como dt
dilVl = , tenemos que:
310*1*000416389.0)( *006.56
−−
+=t
t AmpmAmpi ε
t
t AmpmAmpi610*4016.2
)( *006.56 −+= ε
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dt
AmpmAmpdlV
t
l
)*006.56(610*4016.2−+= ε
Derivo cada término:
0)6( =
dt
mAmpd
tt
dt
Ampd 6
6
10*1*4016.2610*4016.2
*10*1*4016.2*006.5)*006.5( −
−
−= εε
)*10*1*4016.2*006.50(*005.0610*1*4016.26 t
lV−−+= ε
t
lV610*1*4016.2310*112.600 −−= ε
t
lV610*1*4016.2310*1*112.60 −−= ε (Voltaje en la bobina en función del tiempo)/RTA
Como la resistencia y la bobina están en paralelo tiene el mismo voltaje por lo que puedo
hallar la corriente en la resistencia:
R
Vi resistor =)(
12008
10*1*112.60610*1*4016.23
)(
t
resistori−−= ε
Ampi t
resistor
610*1*4016.2
)( 5 −−= ε /RTA