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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE BUCARAMANGA FACULTAD DE INGENIERÍAS CIRCUITOS ELÉCTRICOS RESPUESTA TRANSITORIA DE CIRCUITOS RC, RL Y RLC

WILLIAM JOSEHT RIVERA CABEZA JORGE ANDRÉS RINCÓN GELVEZ ANDRÉS FELIPE GOMEZ FUENTES OBJETIVOS -

Determinar la respuesta forzada y natural de un circuito RC, RL y RLC acoplado a una fuente de corriente directa.

ELEMENTOS PARA LA PRÁCTICA -

Elementos pasivos resistencias, condensadores y bobinas 1 Osciloscopio 1 Generador de señales

TRABAJO PREVIO 1. Dado un circuito RC en serie, determinar la expresión que define el comportamiento de la tensión en el capacitor, en función del tiempo, al excitar el circuito con una fuente de corriente continua de magnitud

V ¿ =4 voltios. En -

+¿ t=0¿ el condensador se encuentra descargado.

Graficar en matlab la expresión del voltaje en el condensador y comparar la gráfica con la simulación realizada en Proteus. R

1000

τ =RC

C 100

V C (t)

0.0001

4−4 e Respuesta transitoria - Matlab Respuesta transitoria - Proteus Respuesta transitoria Matlab

Grafica Grafica

−t τ

=

−t

4−4 e 0.47

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Respuesta transitoria Proteus

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Fig. 1 Circuito RC en serie 2. Dado un circuito RL en serie, determine la expresión que define el comportamiento de la tensión en la resistencia, en función del tiempo, al excitar el circuito con una fuente de corriente continua de magnitud

+¿ V ¿ =4 voltios. (En t=0¿ la corriente en la bobina es cero).

-

Graficar en matlab la expresión del voltaje en la resistencia y comparar la gráfica con la simulación realizada en Proteus. R

1000

L 2.5mH

Respuesta transitoria - Matlab Respuesta transitoria - Proteus

Respuesta transitoria Matlab

Respuesta transitoria Proteus

τ=

V R (t)

L R

−t

4.901960784e-6

−t

4−4 e τ =4−4 e 0.47 Grafica Grafica

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Fig. 2 Circuito RL en serie 3. Dado circuito RLC de la figura, determine el valor de cada uno de los elementos de forma que la respuesta natural del sistema presente un comportamiento subamortiguado. Establecer la expresión que define el comportamiento de la tensión en el condensador, en función del tiempo, al excitar el circuito con una fuente de corriente continua de magnitud -

V ¿ =4

voltios (En

+¿ ¿ t=0 el condensador se encuentra descargado

y la corriente en la bobina es cero). Graficar en matlab la expresión del voltaje en el condensador y comparar la gráfica con la simulación realizada en Proteus. R

510

L 2.5Mh

Respuesta transitoria - Matlab Respuesta transitoria - Proteus Respuesta transitoria Matlab

C 1nF Grafica Grafica

V C (t)

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Respuesta transitoria Proteus

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Fig. 3 Circuito RLC en serie 4. Dado el circuito RLC de la figura, determine el valor de cada uno de los elementos de forma que la respuesta natural del sistema presente un comportamiento sobreamortiguado. Establecer la expresión que define el comportamiento de la tensión en el condensador, en función del tiempo, al excitar el circuito con una fuente de corriente continua de magnitud -

V ¿ =4

voltios (En

+¿ t=0¿ el condensador se encuentra descargado

y la corriente en la bobina es cero). Graficar en matlab la expresión del voltaje en el condensador y comparar la gráfica con la simulación realizada en Proteus. R

510

L 2.5Mh

Respuesta transitoria - Matlab Respuesta transitoria - Proteus

Respuesta transitoria Matlab

C

V C (t)

1nF Grafica Grafica

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Respuesta transitoria Proteus

Fig. 4 Circuito RLC en paralelo PROCEDIMIENTO 5. Con un medidor de parámetros, determine el valor de cada uno de los elementos pasivos que va implementar en los circuitos establecidos para la guía de laboratorio. Si los valores registrados por el equipo de medida, difieren de forma considerable a los valores establecidos en el trabajo previo, realice nuevamente las simulaciones correspondientes, actualizando el valor de cada parámetro. Elemento Resistencia Capacitor Inductancia

Valor 0.984ko 0441uf

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6. Implemente los dos circuitos eléctricos de primer orden en un Protoboard. Con un generador de señales, fije ( V ¿ ) como una señal cuadrada de 4 Volts pico y Frecuencia de 2kHz. Encienda el generador y por medio de un osciloscopio registre el transitorio de la tensión del condensador (Circuito RC) y la resistencia (Circuito RL), según sea el caso. Circuito Eléctrico Circuito RC Circuito RL

Gráfica de la Respuesta Transitoria

7. Para el circuito RC y RL determine el valor de la tensión en los siguientes tiempos τ , 4 τ y 5 τ . Compare los datos experimentales con los datos obtenidos en la simulación. Circuit o

RC

RL

-

Tiempo [sg]

Datos de la Simulación

2τ ,

3τ ,

Dato Experimental

τ 2τ 3τ 4τ 5τ τ 2τ 3τ 4τ 5τ

Establecer una expresión que determine el tiempo de establecimiento de un circuito de primer orden ___________________________________________________________________________________

8. Implemente los dos circuitos eléctricos de segundo orden en un protoboard. Con un generador de señales, fije ( V ¿ ) como una señal cuadrada de 4 Volts pico y Frecuencia de 2kHz. Encienda el generador y por medio de un osciloscopio registre el transitorio de la tensión del condensador para cada uno de los circuitos Circuito Eléctrico Circuito RLC serie Circuito RLC paralelo

-

Gráfica de la Respuesta Transitoria

Defina ¿qué es respuesta natural y respuesta forzada, en un circuito eléctrico? _______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________ -

Las formas en la respuesta transitoria de un sistema de segundo, en que se diferencian de un sistema de primer orden _______________________________________________________________________________________

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_______________________________________________________________________________________ -

¿Cuáles son las diferencias en la respuesta transitoria de un sistema de segundo orden subamortiguada y un sistema sobreamortiguda? _______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________

-

Dado un circuito RLC con fuentes independiente, ¿cómo define en cuáles casos se debe aplicar las ecuaciones de respuesta transitoria de circuitos RLC en serie o RLC en paralelo? _______________________________________________________________________________________

_______________________________________________________________________________________ 9. Conclusiones...