Este documento explica cómo usar fasores para determinar la respuesta de un sistema a diferentes frecuencias. Define un fasor como un número complejo que representa la amplitud y fase de una función senoidal. Explica que los fasores facilitan el análisis de la respuesta en frecuencia de circuitos al mostrar cómo varían la amplitud y fase de la salida con la frecuencia. Muestra cómo representar funciones senoidales mediante fasores y cómo usar la transformada de Laplace y funciones de transferencia para determinar la salida de un sistema para una entrada senoidal de
2. 1.2 USO DE LOS FASORES
PARA DETERMINAR LA
RESPUESTA A UNA
FRECUENCIA DE UN SISTEMA.
¿ Que es un fasor?
El fasor es un número complejo que presenta
información sobre la amplitud y el ángulo de
fase de una función senoidal.
El concepto del fasor se establece a partir de
la identidad de Euler, la cual relaciona el
exponencial de un número complejo con la
función trigonométrica.
3. .
1.2 USO DE LOS FASORES PARA DETERMINAR LA
RESPUESTA A UNA FRECUENCIA DE UN SISTEMA
• La técnica de fasores facilita mucho el análisis de la respuesta
en frecuencia de los circuitos, es decir, la forma en que varían
la amplitud y fase de la salida con respecto a los cambios de
frecuencia
4. 1.2 USO DE LOS FASORES PARA
DETERMINAR LA RESPUESTA A UNA
FRECUENCIA DE UN SISTEMA
• Definición de fasor.
• • En corriente alterna representaremos las funciones
sinusoidales u(t), i(t) mediante fasores equivalentes.
5. 1.2 USO DE LOS FASORES PARA
DETERMINAR LA RESPUESTA A UNA
FRECUENCIA DE UN SISTEMA
• Recordando que una función de transferencia G(s) de un
sistema genera puede representarse como:
𝐺 𝑠 = 𝐾(𝑠−𝑧1) 𝑠−𝑧2 ⋯ 𝑠−𝑧𝑚
𝑠−𝑝1 𝑠−𝑝2 ⋯ 𝑠−𝑝𝑛
Donde k es la ganancia; 𝑧1, 𝑧2, 𝑧𝑚
son los ceros del sistema y 𝑝1, 𝑝2, 𝑝𝑛
son los polos.
6. 1.2 USO DE LOS FASORES PARA
DETERMINAR LA RESPUESTA A UNA
FRECUENCIA DE UN SISTEMA
• Como 𝐺 𝑠 = 𝜃0
𝜃1
• La salida esta dada:
𝜃𝑂 𝑠 = 𝐾(𝑠−𝑧1) 𝑠−𝑧2 ⋯ 𝑠−𝑧𝑚
𝑠−𝑝1 𝑠−𝑝2 ⋯ 𝑠−𝑝𝑛
𝜃𝑖(s) ec.1.1
𝜃𝑂 𝑠
Si la entrada es una señal senoidal. 𝜃𝑖 = asenω𝑡 Donde a es
amplitud de la entrada y 𝜔 la frecuencia angular en rad/s.
7. 1.2 USO DE LOS FASORES PARA
DETERMINAR LA RESPUESTA A UNA
FRECUENCIA DE UN SISTEMA
Aplicando Transformada de Laplace:
𝜃𝑖 = 𝑎𝜔
𝑠2+𝜔2
Aplicando a la ecuación 1 tenemos:
𝜃𝑂 𝑠 = 𝐾(𝑠−𝑧1) 𝑠−𝑧2 ⋯ 𝑠−𝑧𝑚
𝑠−𝑝1 𝑠−𝑝2 ⋯ 𝑠−𝑝𝑛
𝑎𝜔
𝑠2+𝜔2
Esta ecuación la podemos resolver
aplicando fracciones parciales.
8. 1.2 USO DE LOS FASORES PARA
DETERMINAR LA RESPUESTA A UNA
FRECUENCIA DE UN SISTEMA
La salida en estado estable es senoidal con la misma frecuencia
angular que la entrada 𝐺(𝑗𝜔) es la magnitud de la
función de transferencia 𝐺(𝑠), su desplazamiento de fase 𝜑 (si esta
existe); cuando s se reemplaza por j se denomina función de
respuesta en frecuencia.
𝜃𝑂 = 𝑎 𝐺(𝑗𝜔) sen 𝜔𝑡 + 𝜑
9. 1.2 USO DE LOS FASORES PARA
DETERMINAR LA RESPUESTA A UNA
FRECUENCIA DE UN SISTEMA
• Ejemplo :
• Considere la función de transferencia:
𝐺(𝑠) =
1
𝑠+2 haciendo s = j
𝐺 𝑗𝜔 =
1
𝑗 𝜔+ 2
multiplicado ambos miembros por el complejo
conjugado (−𝑗𝜔 + 2)
𝐺 𝑗𝜔 = −𝑗𝜔+2
= 2
− 𝑗𝜔
𝜔2+4 𝜔2+4 𝜔2+4
EQ. 3
10. 1.2 USO DE LOS FASORES PARA
DETERMINAR LA RESPUESTA A UNA
FRECUENCIA DE UN SISTEMA
• La ecuación 3 proporciona la función de trasferencia en
frecuencia como un número complejo de la forma 𝑥 + 𝑗𝑦 , por
tanto la magnitud 𝐺 𝑗𝜔 es:
𝐺(𝑗𝜔) =
2
𝜔2+4
2
+
𝜔
𝜔2+4
2
=
𝜔2+4 2
4+𝜔2 1
𝜔2+4
11. 1.2 USO DE LOS FASORES PARA
DETERMINAR LA RESPUESTA A UNA
FRECUENCIA DE UN SISTEMA
• La fase esta dada por:
12. 1.2 USO DE LOS FASORES PARA
DETERMINAR LA RESPUESTA A UNA
FRECUENCIA DE UN SISTEMA
• Puesto que la tangente es negativa entonces 𝜑 es el ángulo de
retraso con respecto a la entrada entre 270 𝑦 3600 (tercer
cuadrante)