UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA – UNAD

ANALISIS DE CIRCUITOS AC

TRABAJO COLABORATIVO 2

PRESENTADO POR:

Cesar Eduardo Pajoy

Código: 80792052

Diego Alexander Rodríguez Buitrago

Código: 80903014

Edwin Rodríguez

TRABAJO PRESENTADO A:

PABLO ANDRES GUERRA

TUTOR.

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA

CEAD

JOSE ACEVEDO Y GOMEZ

INTRODUCCION

Aplicando conceptos, diversos métodos en las técnicas, implementación y análisis

sistemas de circuitos AC desarrolladas con el uso de simulación y gráficas,

cálculos y relación de tablas basados en dicho análisis, procesamiento y

apropiación de métodos e identificación adquiriendo destrezas en el manejo hacia

las competencias educativas y profesionales en el quehacer cotidiano en la toma de

decisiones en el desarrollo de proyectos , durante la última fase y anteriores en

los principios propios de cada tipo de problema planteado en la segunda unidad.

OBJETIVOS:

Adquirir destrezas en el manejo de las múltiples variables que intervienen en la solución y aplicación en el desarrollo de los problemas planteados.

Observar, analizar y simular las aplicaciones en el desarrollo y diseño de circuitos AC

Avanzar hacia las competencias educativas y profesionales en el quehacer cotidiano y también la forma de aprender con el uso de las herramientas, software de simulación y graficacion.

PROCEDIMIENTO 1

O b je t i v o s:

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.

MATERIALNECESARIO

Instrumentos

MMD

Generador defunciones

Osciloscopio

Resistores(½W,5%)1 de3.3kΩ

Capacitor

1 de0.01µF

Inductor

Inductor de100mH

1. respuestaenfrecuencia deuncircuitoRL

Con el generador de funciones apagado arme el circuito de lafigura1.

Figura 1

PROCEDIMIENTO 1

Tabla 1

Frecuenciaf, Hz

Voltaje aplicado

V, Vpp

Voltaje en RVR, Vpp

Corriente del circuito

(calculada)I, mA

Impedancia del circuito

(calculada)Z, Ω

1K 10 V 9.8 V 2.96 mA 3378.37

2K 10 V 9.2 V 2.78 mA 3597.123K 10 V 8.6 V 2.6 mA 3846.154K 10 V 7.9 V 2.39 mA 4177.215K 10 V 7.2 V 2.18 mA 4583.336K 10 V 6.4 V 1.93 mA 5156.257K 10 V 5.9 V 1.78 mA 5593.228K 10 V 5.3 V 1.60 mA 6226.419K 10 V 4.8 V 1.45 mA 687510K 10 V 4.5 V 1.36 mA 7333.33Corriente

1 kHz

I=VR/R

I=9.8 / 3300

I= 2.96 mA

Impedancia

Z=VT /IT,

Z= 10 v / 2.96 * 10-3

Z= 3378.37Ω

2KHz

I=VR/R

I=9.3v / 3300

I=2.8 mA

Impedancia

Z=VT /IT,

Z=10v / 2.8 mi

Z= 3571,42

3KHz

I=VR/R

I= 8.6v / 3300

I=2.6 mA

Z=VT /IT,

Z=10/2.6 mA

Z=3846,15Ω

4KHz

I=VR/R

I= 7.9v / 3300

I=2.3 mA

Z=VT /IT,

Z=10 / 4347.82 Ω

5 KHz

I=VR/R

I=7,2V / 3300

I= 2.18 mA

Z=VT /IT,

Z= 10v / 2.18 mA

Z=4583.33Ω

6 KHz

I=VR/R

I= 6.4 / 3300

I= 1,93mA

Z=VT /IT,

Z= 10 v / 1.93 mAΩ

Z=5156,25

7KHz

I=VR/R

I=5.9 v / 3300

I= 1,78 mA

Z=VT /IT,

Z= 10 v / 1,78

Z= 5593.22 Ω

8 KHz

I=VR/R

I= 5.3 v / 3300

I= 1.60 mA

Z=VT /IT,

Z= 10 v / 1.60 mA

Z=6226,41 Ω

9 KHz

I=VR/R

I= 4,8 V / 3300

I= 1,45 mA

Z=VT /IT

Z= 10 v / 1,45 mA

Z= 6875 Ω

10KHz

I=VR/R

I= 4,5 V / 3300

I= 1.36 mA

Z=VT /IT

Z= 10 V / 1.36 mi

Z= 7333,33 Ω

Se evidencio que a medida la frecuencia aumenta:

El voltaje en R disminuye

La corriente disminuye en el circuito

2. Respuesta en frecuencia de un circuito RC

Con el generador de funciones apagado armeelcircuitodelafigura2.

Figura 2

PROCEDIMIENTO:

Tabla 2:

Frecuenciaf, Hz

Voltaje aplicado

V, Vpp

Voltaje en RVR, Vpp

Corriente del circuito

(calculada)I, mA

Impedancia del circuito

(calculada)Z, Ω

1K 10 V 2.83V 8.575MA 11.660.72K 10 V 5.33V 1.615mA 6.191.33K 10 V 7.37V 2.233mA 4.477.64K 10 V 8.89V 2.693mA 3.712.05K 10 V 10.07V 3.051mA 3.277.06K 10 V 10.90V 3.303mA 3.027.57K 10 V 11.52V 3.490mA 2.864.58K 10 V 11.95V 3.621mA 2.761.59K 10 V 12.33V 3.736mA 2.676.310K 10 V 12.57V 3.809mA 2.625.2

Se evidencio que a medida la frecuencia aumenta:

El voltaje en R aumenta

La I aumenta en el circuito

PROCEDIMIENTO 2

Estudiarelefectosobrelaimpedanciaylacorrientedeuncambiodefrecuencia 1.Estudiar el efecto sobre la impedancia y la corriente de un cambio de

frecuencia en un circuito RL serie.

M A T ERI A LNEC E SA R IO

Instrumentos

Generador defunciones

Osciloscopio

Resistor

1 de1kΩ ½W,5%

Capacitor

1 de0.01µF

Inductor

Inductor de100Mh

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

Figura 4

PROCEDIMIENTO:

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

Paso Frequency , Hz

Voltaje en el

resistor

Voltaje en el

inductor VL, Vpp

Voltaje en el

capacitor VC, Vpp

Voltaje entre A

y B

Diferencia de voltajes

VL – VC, Vpp

Corriente

(calculad a) I, mA

Impedancia

Z (calculada con la ley de Ohm)

fR + 2.5 k

7600 5,0 11,6 5,2 7,0 6,4 2,6 4002

fR + 2 k 7100 5,2 11,8 6,0 6,4 5,8 2,8 3849fR + 1.5 k

6600 5,6 11,8 7,0 5,6 4,8 3,0 3579

fR + 1 k 6100 6,1 11,7 8,0 4,8 3,7 3 3341fR + 500 k

5600 6,6 11,6 9,2 3,9 2,4 3,5 3038

fR 5100 6,8 10,4 10,4 3,4 0 3,9 2945fR - 4600 6,6 9,4 11,4 3,8 2 3,9 3040

fR - 1 k 4100 6,0 7,8 11,6 5,0 3,8 3 3334fR - 1.5 3600 5,4 6,0 11,8 6,4 5,8 2,9 3709fR - 2 k 3100 4,4 4,4 11,6 7,6 7,2 2,6 4550fR - 2.5 2600 3,6 3,0 11,1 8,8 8,1 2,0 5560

Al evidenciar la variación en la frecuencia observamos:caídas de elevadas sobre el Voltaje alimentado al circuito. Se evidencia una Impedancia similar a R.

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

Paso Frequency,

Hz

Reactancia

inductiva (calculada) XL, Ω

Reactancia

capacitiva (calculada) XC, Ω

Impedancia calculada

(formula de la raíz

fR + 2.5 7600 4642 2082 3250fR + 2 k 7100 4722 2402 3065fR + 1.5 6600 4722 2802 2774fR + 1 k 6100 4682 3202 2490fR + 500 5600 4642 3682 2220

fR 5100 4162 4162 2002fR - 500 4600 3762 4562 2158fR - 1 k 4100 3122 4642 2514fR - 1.5 3600 2402 4722 3064fR - 2 k 3100 1762 4642 3508fR - 2.5 2600 1202 4442 3809

La frecuencia de corte y la impedancia son similares y no hay variaciones considerables entre el resultado de medición.

PROCEDIMIENTO 3

Objetivos

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

2. Verificar que la frecuencia de resonancia de un circuito LC en serie esta dada por la formula

3. Desarrollar la curva de la respuesta en frecuencia de un circuito LC serie

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos

Generador de funciones

Osciloscopio

Resistores

1 de1kΩ,½W,5%

Capacitor

1 de0.001µF1 de0.01µF1 de0.0033µF

Inductor

Inductor de10mH

1. Determinación de la frecuencia de resonancia de un circuito RCL en serie.

Con el generador de funciones y el osciloscopio apagados arme el circuito de la figura 6.

PROCEDIMIENTO

Desarrollo.

10 Mh-0.01 µf FR 12√LC

12√(10∗103H )(0 .01∗106F)

Combinación

FR 12√(1∗105)

fr 16.283∗105

fr15915.5Hz

10mH-0.0033µf FR 12√LC

12√(10∗103H )(0 .0033∗106F )

Combinación

FR 12√(5.744∗106)

fr 13.61∗105

fr27705.3Hz

10 Mh-0.001 µf FR 12√LC

12√(10∗103H )(0 .001∗106F)

Combinación

FR 12√(3.162∗106)

fr 11.986∗105

fr50329.2Hz

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

InductorLmH

CapacitorC, μF

Frecuencia de resonancia fR, HzCalculada Medida

10 0.01 15915.5 1590010 0.0033 27705.3 2780010 0.001 50329.2 50400

La frecuencia de corte y la impedancia son similares y no hay variaciones considerables entre el resultado de medición.

Fr=50 KHz

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

Incremento Frecuencia f, Hz Voltaje en el resistorVR, Vpp

fR – 21 kHz 29400 1.2

fR – 18 kHz 32400 1.4

fR – 15 kHz 35400 1.6

fR – 12 kHz 38400 2.0

fR – 9 kHz 41400 2.1

fR – 6 kHz 44400 2.3

fR – 3 kHz 47400 2.4

fR 50400 2.5

fR + 3 kHz 53400 2.45

fR + 6 kHz 56400 2.3

fR + 9 kHz 59400 2.2

fR + 12 kHz 62400 2.0

fR + 15 kHz 65400 1.8

fR + 18 kHz 68400 1.7

fR + 21 kHz 71400 1.8

Voltaje alimentado al circuito. Se evidencia una Impedancia similar a R.

PROCEDIMIENTO 4

O B J E T I V O S:

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

Medir el efecto de la Q de un circuito en el ancho debanda en los puntos de potencia media.

MATERIALNECESARIO

Instrumentos

Generador defunciones.

Osciloscopio

Resistores(½W,5%)

1 de1kΩ

1 de220Ω

1 de100Ω

Capacitor

1 de0.001μF

Inductor

Inductor de10mH

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

Con el generador de funciones y el osciloscopio apagados, arme el circuito de la figura7.Elosciloscopiodebeestarcalibradoparamedirel voltaje de salida del generador.

PROCEDIMEINTO:

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

Desviación de frecuencia

Frecuenciaf, Hz

Resistor de 1 kΩ Resistor de 220 Ω Resistor de 100 Ω

Voltaje en el capacitorVC, Vpp

Voltaje en el capacitorVC, Vpp

Voltaje en el capacitorVC, Vpp

fR – 21 k 30000 2.975 3,092 3.101

fR – 18 k 33000 3,297 3,493 3.497

fR – 15 k 36000 3,716 4.075 4,092

fR – 12 k 39000 4.268 4.959 4.998

fR – 9 k 42000 4,964 6,476 6.555

fR – 6 k 45000 5,772 9.525 9.884

fR – 3 k 48000 6.337 17.876 21,090

fR 51000 6.212 26.338 47,267

fR + 3 k 54000 5.365 11.806 12.857

fR + 6 k 57000 4,375 6.754 6.900

fR + 9 k 60000 3,529 4,626 4.707

fR + 12 k 63000 2.876 3,476 3,543

fR + 15 k 66000 2.403 2.745 2,754

fR + 18 k 69000 2,029 2.256 2.055

Voltaje alimentado al circuito. Se evidencia una Impedancia similar a R.

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

ResistorR, Ω

Frecuencia de resonanciafR, Hz

Voltaje en el ResistorVR, Vpp

Voltaje en la combinación capacitor/inductorVLC, Vpp

Corriente del circuito(calculada)I, mApp

Q del circuito

1k 52000 3.324 1.167 1.889 3.324220 52000 1.964 2.94 8.92 8.92100 52000 1,096 3.295 10,96 10,96

Se evidencia menor I en circuito con mayor R y mayo r factor de calidad Q

Calculo:

1k

I=V/R

I=3.324v/1000=3.324 m A

220

I=V/R

I=1,964/ 220=8.92 m A

100

I=1.096/ 100 = 10,96 m A

PROCEDIMIENTO 5

Objetivos

Determinar lafrecuencia de resonanciadeuncircuito RLC en paralelo. Medir la corriente de línea y la impedancia de un circuito RLC en paralelo en lafrecuenciade resonancia.

Medirelefectodelasvariacionesdefrecuenciaenlaimpedanciadeun circuitoRLC enparalelo.

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos

Generador de funciones

Osciloscopio

Resistores (½ W, 5%) 2 de 33 ( 1 de 10 (

Capacitor

1 de 0.022 YF

Inductor

Inductor de 10 mH

1. Frecuencia de resonancia e impedancia de un circuito resonante LC en paralelo

Con el generador de funciones y el osciloscopio apagados arme el circuito de la figura 8

Con el generador y el osciloscopio apagados arme el circuito de la figura 9

PROCEDIMIENTO:

Tabla 11. Respuesta en frecuencia de un circuito resonante en paralelo.

Desviación Frecuencia Voltaje en Voltaje Corriente de Impedancia

de frecuencia f, Hz el

resistor

en el circuito

tanque VLC,

línea (calculada) I,

μA

del circuito tanque

(calculada)

VR, Vpp Vpp Z, ΩfR – 6 k 4700 4,02 0,12 401 10001

fR – 5 k 5700 3,96 0,18 399 10030

fR – 4 k 6700 3,9 0,24 394 10056

fR – 3 k 7700 3,84 0,36 389 10080

fR – 2 k 8700 3,66 0,48 370 10158

fR – 1 k 9700 3,48 0,6 350 10645

fR – 500 k 10200 3,3 0,72 333 12580

fR 10700 0,30 3,72 30 14586

fR + 500 k 11200 3,3 0,72 334 12589

fR + 1 k 11700 3,36 0,66 366 10790

fR + 2 k 12700 3,6 0,54 359 10251

fR + 3 k 13700 3,72 0,48 370 10131

fR + 4 k 14700 3,78 0,36 379 10079

fR + 5 k 15700 3,84 0,3 386 10081

fR + 6 k 16700 3,9 0,24 392 10067

fR – 6 k I=4.01/10k = 4011 µA

fR – 5 k I=3.99/10k = 3399 µA

fR – 4 k I=3,94/10K= 394 µa

fR – 3 k I=3,89/10k =389 µA

fR – 2 k I=8600/10k =370 µA

fR – 1 k I=9600/10k =350 µA

fR – 500 k

I=3,33/10k=333 µA

fR I=0,30/10k= µA

fR + 500 k

I=3,18/10k= 318 µA

fR + 1 k I=3,66/10k= 366 µA

fR + 2 k I=3,59/10k = 359 µA

fR + 3 k I=3,70/10k= 370 µA

fR + 4 k I=3,97/10k= 397 µA

fR + 5 k I=3,86/10k= 386 µA

fR + 6 k I=3,92/10k= 392 µA

Tabla 12. Características de la reactancia en un circuito LC en paralelo.

Frecuencia f,

Hz

Voltaje en el

resistor R1

Voltaje en el

resistor R2

Corriente en

la rama capacitiva

(calculada)IC, mApp

Corriente en

la rama inductiva

(calculada)IL, mApp

Corriente en la rama inductiva

(calculada)IL, mApp

fR–6k 20,8 3,09 16,0 9.1 5,0fR – 6 k 4700 5,10 18,0 1.61 5,2fR – 5 k 5700 8,30 21,3 2,2 6,2fR – 4 k 6700 13,9 26,5 4,0 8,0fR – 3 k 7700 23,9 36.0 7.7 1,10

PROCEDIMIENTO 6

Objetivos

Determinar la respuesta en frecuencia de un filtro pasabajasDeterminar la respuesta en frecuencia de un filtro pasaltas.

MATERIAL NECESARIO

Instrumentos

Generador de funciones

Osciloscopio

Resistores (½ W, 5%) 1 de 10 Ω 1 de 22 kΩ

Capacitor

1 de 0.001 uF

Filtro pasaltas.

Procedimiento:

Filtro pasaltas:

Frecuenciaf, Hz

VPP = 10.041 V

XCΩ

VSal(calculado)

Vpp

VSal(medido)

Vpp

VSalporcentaje %

(medido)

100 772.3 k 286 mV 138.82 mV 100 %500 303.5 k 726 mV 692.52 mv 99.7%1K 152.9 k 1.43 V 1.37 V 98.9 %2K 77.3 k 2.75 V 2.67 V 96.3 %5K 31.1 k 5.83 V 5.71 V 82.2%

FC = 7.2 k 21.5 k 7.26 v 7.08 V 70.8 %10 K 15.5 k 8.33 V 8.13 V 58.55 %20 K 7.7 k 9.65 V 9.44 V 33.9 %50 K 3.1 k 10.14 V 9.93 V 14.2 %

100 K 1.53 k 10.25 V 10.01 V 7.2%200 k 0.77 k 10.29 v 10.034 V 3.6%

VR=IxR

0.013 mA x 22kΩ0.033 mA x 22kΩ0.065 mA x 22kΩ0.125 mA x 22kΩ0.265 mA x 22kΩ(FC) 0.330 mA x 22kΩ0.379 m x 22kΩ A0.439 mA x 22kΩ0.461 mA x 22kΩ0.466 mA x 22kΩ0.468 mA x 22kΩ

286 mV726 mV1.43 V2.75 V5.83 V7.26 v8.33 V9.65 V10.14 V10.25 V10.29 v

Conclusión

Mediante la elaboración de este trabajo fue posible realizar un análisis de circuitos AC en dos unidades, y la forma de diseñar e implementar soluciones temiendo como base el método propuesto durante la guía y desarrollo del curso con el cual es posible determinar los valores, simulaciones, registro de datos según cálculos realizados y análisis de cada tabla en base a ellos . se logró implementar un análisis detallado de los circuitos que cumple con las características propuestas. Cabe destacar las herramientas disponibles en Proteus, Multisim… entre otros gracias a las cuales se realiza un diseño de manera gráfica y con esto resulta didáctica la solución de este tipo de planteamientos.

Se define un sistema como un proceso en el cual modificamos y evidenciamos cuáles son los resultados, por medio de los cuales podemos determinar su rango que al compararlo con el orden obtenemos el resultados comparables.

Referencias:

Gimenez, M. Los circuitos RLC, la Resonancia y los Filtros Pasivos. Recuperado de http://www.labc.usb.ve/paginas/mgimenez/Ec1181ele/Material/Circuitos%20RLC/Circuit os%20RLC

V elásquez Santos Carlos Osvaldo & Ramírez Echavarría José Leonardo. (2012). Fundamentos de Circuitos Eléctricos. Instituto Tecnológico

Metropolitano. Recuperado de http://fondoeditorial.itm.edu.co/Libroselectronicos/Fundamentos-circuitos/index.html

Díaz Hernández, Pedro. (2008). Filtros eléctricos pasivos. Recuperado de

http://ocw.bib.upct.es/pluginfile.php/7878/mod_resource/content/1/Capitulo_2_-_Filtros_pasivos.pdf

http://datateca.unad.edu.co/contenidos/201423/Analisis_de_Circuitos_AC_201423_PabloG_Syllabus.pdf