Este documento presenta una práctica de laboratorio sobre transitorios de primer y segundo orden en circuitos eléctricos. Se describe el montaje del circuito utilizando resistencias, condensadores, una bobina y un generador de ondas. Se explican las mediciones con osciloscopio para determinar las tensiones durante los transitorios de primer y segundo orden y calcular valores como la inductancia de la bobina.

1. 2º Ingeniería Industrial curso 2005-2006 Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden

2. Introducción Transitorios de 1er y 2º orden Presentación del circuito Montaje del circuito Elementos Circuito Determinación de tensiones Transitorio 1er orden Transitorio 2º orden Mediciones con el osciloscopio Determinación experimental de L Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden

3. Cte de tiempo El condensador evoluciona desde su valor inicial hasta el nuevo régimen permanente siguiendo una exponencial Respuesta forzada=permanente Respuesta natural=transitorio Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden Introducción

4. Introducción Presentación del circuito: El objetivo de la presente práctica es el estudio de los transitorios de 1 er y 2º orden que se producen en los circuitos debido a cambios topológicos o de los valores de las fuentes que alimentan al mismo. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden Doff Don 1er orden 2º orden serie 2º orden paralelo

5. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden Montaje del circuito: Elementos Resistencias: Condensadores: C1 y C2 Generador de Ondas Voltímetro Diodo: Bobina:

6. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden A R Diodo C1 C2 Montaje del circuito L B medida

7. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden Determinación de tensiones. Transitorio 1er orden Pinchando en A: Doff: 1er orden Medidas a realizar V

8. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden Determinación de tensiones. Transitorio 2º orden Pinchando en B: Don: 2º orden paralelo Medidas a realizar Doff: 2º orden serie N

9. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden Mediciones con el osciloscopio Una vez conectados los canales 1 y 2 del osciloscopio se obtendrá una imagen como la de la figura Lo primero que habrá que conseguir es centrar ambas señales a la misma referencia. Para ello se anularán ambas señales poniéndolas a tierra

10. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden Seguidamente se ajustarán ambos canales al nivel de tensión 0 mediante los mandos POSITION de los ejes Y de los canales 1 y 2. Ahora se pueden visualizar ambos canales, que estarán ya perfectamente calibrados. En ambos la posición DC, con objeto de no filtrar la señal.

11. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden Para medir el canal 2, en cuya señal estamos interesados, se pondrá el selector de canales en el canal 2. Se observa dos partes distintas en la señal, que corresponden a los dos transitorios que se producen en el nudo B. Nos centraremos en lo que sigue en la medida del transitorio que aparece dentro del recuadro señalado. Para medir el otro, sólo habría que conmutar el mando SLOPE, y repetir los pasos que se indican para éste transitorio. Hay que tener en cuenta, que el otro caso la primera sobreoscilación va en sentido negativo.

12. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden En primer lugar se amplia la escala de tiempos, SEC/DIV, para ver la señal con más detalle. Para medir el nivel de tensión del primer pico, se utiliza la rejilla del osciloscopio a modo de regla. Se lleva el cero de la señal a la parte inferior de la pantalla con el mando POSITION del canal 2. Para ello, habrá que anular la señal (como se hizo en el punto 2) y desplazarla hasta la parte inferior de la pantalla (como se hizo en el punto 3). Una vez hecho esto, se vuelve a activar la señal (como se hizo en el punto 4).

13. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden A continuación, se puede ampliar la escala de la señal usando el mando VOLTS/DIV hasta la posición deseada. En el caso de la figura, se observa que el pico de la señal, V0 , está a 9 cuadros del nivel fijado como 0. Como el mando señala .2 V, se tiene entonces 9x.2=1.8 V. Para medir la diferencia de tensión, por ejemplo entre el primer y el quinto pico, podemos ampliar más todavía la señal, utilizando el mismo mando que antes.

14. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden Como la señal se sale del cuadro, podemos con el mando POSITION centrarla en la pantalla. En este caso, al igual que antes, se observa que entre ambos picos (1 y 2), hay nueve cuadros de diferencia. Como el mando del canal 2 señala .1 V/DIV, se tiene DV=9x0.1=0.9 V. Para medir el tiempo entre ambos picos, se desplaza la señal en la dirección del eje X con objeto de utilizar la rejilla de la pantalla a modo de regla. En este caso, se utiliza el mando POSITION de desplazamiento horizontal. Como entre ambos picos existen 8 cuadros y el mando de SEC/DIV señala 50 ms, se tiene Dt=8x50mS=400ms. N será igual al número de ciclos entre ambos máximos. Δ V N Δ t

15. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden Ajuste de la fuente de tensión Generador de ondas

16. Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden Determinación experimental de L R L El módulo de la tensión de la bobina conocida la tensión de la fuente me permite determinar la inductancia de la bobina. Este valor se considera el dato de partida en el problema teórico.

17. 2º Ingeniería Industrial curso 2005-2006 Prácticas de Teoría de Circuitos: Transitorios de 1 er y 2º orden