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Aporte individual paso3 dewis moreno
1. ANÁLISIS DE CIRCUITOS
UNIDAD 3. PASO 3: ANÁLISIS DE CIRCUITOS RLC
PRESENTADO A:
DANIEL ESTEBAN SERRANO
Grupo:
100412_62
DEWIS DUAR MORENO COTTA
Código: 1047425765
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA
UNAD
CARTAGENA BOLÍVAR.
Abril 22 del 2017
2. Conceptos
Fasor. Es una cantidad que tiene una magnitud y una dirección; esta cantidad varía con el
tiempo.
Valor pico. Es el valor máximo o la amplitud de una onda sinusoidal de una corriente o un
voltaje alterno, tanto en su lado negativo como en su lado positivo.
Valor pico a pico (p-p). Es el doble del valor pico cuando los picos negativos y positivos son
simétricos.
Valor rms (raíz cuadrática media). También llamado valor efectivo es igual a 0.707 veces el
valor pico. Corresponde a la misma cantidad de corriente o voltaje continuos en potencia de
calentamiento.
Valor promedio. Es el promedio aritmético de una onda sinusoidal durante medio ciclo. Es
equivalente a 0.637 por el valor pico.
Imagen1.
Imagentomada de: Fundamentos de electricidad. Milton Gussow (Español).
Impedancia (Z). Propiedad eléctrica inherente a todos los materiales o componentes
electrónicos (combinación de una resistencia con una reactancia inductiva o capacitiva), que se
opone al paso de la corriente alterna a una frecuencia dada.
Es el cociente entre el voltaje alterno y la corriente alterna.
Reactancia capacitiva (𝑿 𝑪). La oposición al paso de la corriente alterna debido a la
capacitancia del circuito. Su unidad de medida es el ohm (Ω).
Se puede hallar por medio de la siguiente fórmula:
𝑿 𝒄 =
𝟏
𝟐𝝅𝒇𝑪
=
𝟎. 𝟏𝟓𝟗
𝒇𝑪
3. Dónde: 𝑓 = 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝐻𝑧 𝑦 𝐶 = 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝐹
Reactancia inductiva (𝑿 𝑳). La oposición al paso de la corriente alterna debido a la inductancia
del circuito. Su unidad de medida es el ohm (Ω).
Se puede hallar por medio de la siguiente fórmula:
𝑿 𝑳 = 𝟐𝝅𝒇𝑳 = 𝟔. 𝟐𝟖 ∗ 𝒇𝑳
Dónde: 𝑓 = 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝐻𝑧 𝑦 𝐿 = 𝑖𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝐻
Circuito trifásico (3 ɸ). Es la combinación de tres circuitos monofásico (1 ɸ), es decir de una
fase, cuya potencia viene de un generador de corriente alterna que produce tres voltajes distintos
pero iguales, cada uno de los cuales está 120° desfasado con respecto a los otros dos.
Imagen 2.
Imagentomada de: Fundamentos de electricidad. Milton Gussow (Español).
Conexión Y de in circuito trifásico. También llamado conexión estrella, es cuando
conectamos uno de los extremos de cada una de las líneas monofásicas (del circuito trifásico), a
un punto común o terminal N (neutro), y los otros extremos a la línea proveniente del sistema
trifásico. (Ver imagen 3).
Conexión Δ (delta) de in circuito trifásico. Es cuando conectamos las tres fases en serie para
formar un circuito cerrado. (Ver imagen 4).
4. Imagen 3.
Imagentomada de: Fundamentos de electricidad. Milton Gussow (Español).
Imagen 4.
Imagentomada de: Fundamentos de electricidad. Milton Gussow (Español).
5. CIRCUITO RLC
Imagen 1. Circuito original
Solución.
Primero establecemos las formulas a utilizar.
𝒁 𝒄 =
𝟏
𝒋( 𝟐𝝅𝒇𝑪)
𝒁 𝑳 = 𝒋(𝟐𝝅𝒇𝑳)
Como: 𝟐𝝅𝒇 = 𝟑𝟏𝟒𝟏, 𝟔 𝒓𝒂𝒅/𝒔
𝒁 𝒄 =
𝟏
𝒋( 𝟑𝟏𝟒𝟏, 𝟔 𝑪)
𝒁 𝑳 = 𝒋(𝟑𝟏𝟒𝟏, 𝟔 𝑳)
Dónde:
𝒁 𝒄 = 𝑖𝑚𝑝𝑒𝑑𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑜𝑟
𝒁 𝑳 = 𝑖𝑚𝑝𝑒𝑑𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑜𝑏𝑖𝑛𝑎
𝒋 = 𝑝𝑎𝑟𝑡𝑒 𝑖𝑚𝑎𝑔𝑖𝑛𝑎𝑟𝑖𝑎
𝑪 = 𝑐𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝐹
𝑳 = 𝑖𝑛𝑑𝑢𝑐𝑡𝑎𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝐻
𝒇 = 𝑓𝑟𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝑒𝑛 𝐻𝑧
Llevamos todos los valores de los elementos del circuito a su unidad de medida sin prefijos.
6. Tabla 1. Valores y unidad base de los componentes.
Elemento Valor Valor en unidad
base Ω-F-H
R1 1.2 k Ω 1200 Ω
R2 12 Ω 12 Ω
R3 1.5 kΩ 1500 Ω
R4 120 Ω 120 Ω
R5 4.7 kΩ 4700 Ω
R6 10 kΩ 10000 Ω
C1 10 µF 0.00001 F
C2 1 µF 0.000001 F
C3 47 µF 0.000047 F
C4 10 nF 0.00000001 F
C5 33 µF 0.000033 F
L1 10 mH 0.01 H
L2 100 µH 0.0001 H
L3 1 mH 0.001 H
L4 15 mH 0.015 H
Entonces procedemos a hallar la impedancia en cada uno de los componentes.
Primeo para las resistencias.
𝒁𝑹𝟏 = 𝟏𝟐𝟎𝟎 Ω + 𝟎𝒋
𝒁𝑹𝟐 = 𝟏𝟐 Ω + 𝟎𝒋
𝒁𝑹𝟑 = 𝟏𝟓𝟎𝟎 Ω + 𝟎𝒋
𝒁𝑹𝟒 = 𝟏𝟐𝟎 Ω + 𝟎𝒋
𝒁𝑹𝟓 = 𝟒𝟕𝟎𝟎 Ω + 𝟎𝒋
𝒁𝑹𝟔 = 𝟏𝟎𝟎𝟎𝟎 Ω + 𝟎𝒋
Ahora para los capacitores.
𝒁𝑪𝟏 =
𝟏
𝒋( 𝟑𝟏𝟒𝟏, 𝟔 𝑪𝟏)
=
𝟏
𝒋( 𝟑𝟏𝟒𝟏, 𝟔 (𝟎. 𝟎𝟎𝟎𝟎𝟏 ))
=
𝟏
𝟎, 𝟎𝟑𝟏𝟒𝟏𝟔𝒋
𝒁𝑪𝟏 =
𝟏
𝟎, 𝟎𝟑𝟏𝟒𝟏𝟔𝒋
∗
−𝟎, 𝟎𝟑𝟏𝟒𝟏𝟔𝒋
−𝟎, 𝟎𝟑𝟏𝟒𝟏𝟔𝒋
=
−𝟎, 𝟎𝟑𝟏𝟒𝟏𝟔𝒋
−𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟗𝟖𝟔𝟗𝟔𝟓𝟎𝟓𝟔𝒋 𝟐
= −𝟑𝟏. 𝟖𝟑𝒋
𝒁𝑪𝟏 = 𝟎 − 𝟑𝟏. 𝟖𝟑𝒋
15. Imagen 12. Circuitocon Z11.
Ahora hallamos para Z12 (impedancia total).
𝑍12 = 𝑍𝑅1 + 𝑍11 = 1200 + 10,44 − 3,9𝑗 = 1210,44 − 3,9𝑗
𝒁𝟏𝟐 = 𝟏𝟐𝟏𝟎, 𝟒𝟒 − 𝟑, 𝟗𝒋
Imagen 13. Circuitocon Z12.
Para hallar la resistencia total del circuito usamos el teorema de Pitágoras:
𝒓 = √ 𝒂 𝟐 + 𝒃 𝟐
Entonces reemplazando el valor que hallamos de la impedancia total, tenemos:
𝑹𝑻 = √(𝟏𝟐𝟏𝟎, 𝟒𝟒) 𝟐 − (𝟑, 𝟗𝒋) 𝟐
16. 𝑹𝑻 = √𝟏𝟒𝟔𝟓𝟏𝟔𝟒, 𝟗 + 𝟏𝟓, 𝟐𝟏 = √𝟏𝟒𝟔𝟓𝟏𝟖𝟎, 𝟏𝟏 = 𝟏𝟐𝟏𝟎, 𝟒𝟒
𝑹𝑻 = 𝟏𝟐𝟏𝟎, 𝟒𝟒
Como los 12V que nos muestra el circuito es valor Pico, debemos tomar el valor Eficaz
(RMS), para ello tenemos:
𝑽𝒓𝒎𝒔 = 𝑽𝒑 ∗ 𝟎. 𝟕𝟎𝟕 = 𝟏𝟐𝑽 ∗ 𝟎. 𝟕𝟎𝟕 = 𝟖, 𝟒𝟖𝟒𝑽
𝑽𝒓𝒎𝒔 = 𝟖, 𝟒𝟖𝟒𝑽
Ahora, hallamos la corriente total por la ley de Ohm.
𝑰𝑻 =
𝑽𝑻
𝑹𝑻
=
𝟖, 𝟒𝟖𝟒𝑽
𝟏𝟐𝟏𝟎, 𝟒Ω
= 𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝑨
𝑰𝑻 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟕 𝑨 = 𝟕 𝒎𝑨
Hallamos el valor de la corriente con su parte imaginaria.
𝑰𝑻 =
𝑽𝑻
𝒁𝑻
=
𝟖, 𝟒𝟖𝟒𝑽
𝟏𝟐𝟏𝟎, 𝟒𝟒 − 𝟑, 𝟗𝒋
𝑰𝑻 =
𝑽𝑻
𝒁𝑻
=
𝟖, 𝟒𝟖𝟒𝑽
𝟏𝟐𝟏𝟎, 𝟒𝟒 − 𝟑, 𝟗𝒋
∗
𝟏𝟐𝟏𝟎, 𝟒𝟒 + 𝟑, 𝟗𝒋
𝟏𝟐𝟏𝟎, 𝟒𝟒 + 𝟑, 𝟗𝒋
=
𝟏𝟎𝟐𝟔𝟗, 𝟑𝟕 + 𝟑𝟑, 𝟎𝟖𝒋
𝟏𝟒𝟔𝟓𝟏𝟔𝟒, 𝟗𝟗𝟑𝟔 + 𝟏𝟓, 𝟐𝟏
𝑰𝑻 =
𝟏𝟎𝟐𝟔𝟗, 𝟑𝟕 + 𝟑𝟑, 𝟎𝟖𝒋
𝟏𝟒𝟔𝟓𝟏𝟖𝟎, 𝟐𝟎
= 𝟗, 𝟗𝟏 ∗ 𝟏𝟎−𝟑
+ 𝟑, 𝟏𝟗 ∗ 𝟏𝟎−𝟓
𝒋
𝑰𝑻 = 𝟕 ∗ 𝟏𝟎−𝟑
𝑨 + 𝟐, 𝟐𝟓 ∗ 𝟏𝟎−𝟓
𝒋
Ahora hallamos el desfase de la corriente vs el voltaje, usamos la siguiente ecuación:
𝝋 = 𝑻𝒂𝒏−𝟏
(
𝒙
𝒚
)
𝝋 = 𝑻𝒂𝒏−𝟏
(
𝟐, 𝟐𝟓 ∗ 𝟏𝟎−𝟓
𝟕 ∗ 𝟏𝟎−𝟑
) = 𝑻𝒂𝒏−𝟏( 𝟑, 𝟐𝟏 ∗ 𝟏𝟎−𝟑) = 𝟎, 𝟏𝟖𝟑
𝝋 = 𝟎, 𝟏𝟖𝟑 °
17. Por último hallamos la potencia del circuito.
𝑷 = 𝑽 ∗ 𝑰 ∗ 𝑪𝒐𝒔( 𝝋)
𝑷 = 𝟖, 𝟒𝟖𝟒𝑽 ∗ 𝟎, 𝟎𝟎𝟕 𝑨 ∗ 𝑪𝒐𝒔( 𝟎, 𝟏𝟖𝟑) = 𝟎, 𝟎𝟓𝟗𝟑𝟖𝟖 ∗ 𝟎, 𝟗𝟗𝟗𝟗 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟗𝟑 𝑾
𝑷 = 𝟎, 𝟎𝟓𝟗𝟑 𝑾 = 𝟓𝟗, 𝟑 𝒎𝑾
Tabla 2. Valores hallados del circuito.
Impedancia
Total 𝟏𝟐𝟏𝟎, 𝟒𝟒 Ω− 𝟑, 𝟗𝒋
Resistencia
Total 𝟏𝟐𝟏𝟎, 𝟒𝟒 Ω
Voltaje
Eficaz 𝟖, 𝟒𝟖𝟒𝑽
Corriente
Total
𝟕 ∗ 𝟏𝟎−𝟑
𝑨 + 𝟐, 𝟐𝟓 ∗ 𝟏𝟎−𝟓
𝒋
𝟕 𝒎𝑨
Desfase de la corriente vs Voltaje
(𝝋) 𝟎, 𝟏𝟖𝟑 °
Potencia
Total
𝟎, 𝟎𝟓𝟗𝟑 𝑾
𝟓𝟗, 𝟑 𝒎𝑾
18. CONCLUSIÓN
Para comprender y desarrollar de forma correcta cada una de las actividades tanto teóricas como
prácticas de esta unidad, es fundamental la conocer la definición de los conceptos que interviene
en ella. Estos conceptos se convirtieron en los cimientos que nos posibilitaron cumplir con el
análisis y solución del problema.
Podemos concluir que con el desarrollo en el análisis del circuito, nos apropiamos de facultades
para resolver un circuito RLC mixto de corriente alterna, hallando las reactancias capacitivas e
inductivas, sus impedancias y operar con números complejos, para encontrar cada uno de los
valores imaginarios y reales de las unidades de medida que intervienen en dicho circuito, sin
dejar aparte nuevamente las leyes de ohm.
19. BIBLIOGRAFÍA
Gussow. Milton. (2000) Fundamentos de electricidad. Iztapalapa, México: McGraw-Hill.
Pallás. Ramón. (2006) Instrumentos electrónicos básicos. Barcelona, España: Marcombo.
Recuperado de:
https://books.google.com.co/books?id=pMfgL_SimNQC&pg=PA253&dq=impedancia&hl=es-
419&sa=X&ved=0ahUKEwiqs-
S3oqLTAhUBWSYKHeiwACUQ6AEIKzAC#v=onepage&q=impedancia&f=false
Fernández de Ávila, Susana, and Hidalgo García, Rafael. (2013). Fundamentos teóricos para
analizar circuitos. Alicante, ES: ECU. Tema 1, página 1. Recuperado de:
http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/reader.action?ppg=13&docID=10757937&t
m=1472241883431
Cathey, Jimmie J. Dispositivos electrónicos y circuitos. Washington D. C., US: McGraw-Hill
Interamericana, 1991. ProQuest ebrary. Web. 22 December 2016.Recuperado de:
http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2077/lib/unadsp/detail.action?docID=10498501&p00=circuit
os+electronicos