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    FUNDAMENTOS DEELECTRICIDAD Y MAGNETISMO

    Profesor

    Hector Castro

    Oficina: Edif. 404, sala 353 ext. 13056

    email: [email protected]

    Pag. web Docente: http://www.docentes.unal.edu.co/hfcastros/

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    CIRCUITOS DE CORRIENTEALTERNA

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    1. Generalidades

    2. Corriente AC en resistencias

    3. Corriente AC en inductancias y

    condensadores

    4. Notacin de fasores

    5. Circuitos: RL, LC y RLC

    6. Transformadores7. Aplicaciones

    INDICE

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    1. GENERALIDADES

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    1. La corriente alterna es de uso practico y econmico ya que muchosdispositivos, como los generadores, motores y transformadores,funcionan con AC, debido a la Ley de Induccin de Faraday.

    2. El anlisis de los circuitos AC se facilita, matemticamente, con el usode la t eo ra de var iab le comp leja y los faso res.

    3. La generac in y t ransm isinde energa elctrica se facilita mediante

    el uso de la corriente alterna.

    GENERALIDADES

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    FUENTES DE CORRIENTE ALTERNA

    - Voltaje y corriente cambian polar idada la frecuencia f = w/2

    - La potencia disipada es s inusoida l, positiva

    - En la practica se usan valores eficaces de V, I, y P- Existen defasajesentre voltajes y corrientes

    - El voltaje AC sinusoidal se caracteriza por: amp l i tud, frecuenc ia y fase.

    - La amplitud de una seal se denomina valor pico: Vmx, Imx

    - Voltajes pueden ser f lotanteso referidos a t ierra

    GENERALIDADES

    I

    )sin()(

    )cos()(

    w

    w

    tItI

    tVtV

    mx

    mx

    V Valores instantneos de Ve I

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    2. CORRIENTE AC EN RESISTENCIAS

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    CORRIENTE AC EN RESISTENCIAS

    mxmt

    mx

    mx

    mxmxmx

    mx

    mx

    mx

    mx

    R

    Rmxs

    PPP

    RIR

    VIVP

    tPtItVtP

    R

    VI

    tIR

    tVtI

    RtItVtVtV

    2

    1

    )(cos)()()(

    )cos()(

    )(

    )()()cos()(

    22

    2

    w

    w

    w

    Vs VR

    - VRe IRestn en fase

    - P(t) es siempre positiva

    - Promedio de P(t) = Pmx

    Valores instantneos de V, I y P

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    CORRIENTE AC EN RESISTENCIAS

    )cos()(

    )cos()(

    tItI

    tVtV

    mx

    mxR

    w

    w

    VALORES INSTANTNEOS DE Ve I

    VRe Iestn en fase en la resistencia

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    POTENCIA AC EN RESISTENCIAS

    mxmtmx PPPtPtP 2

    1)(cos)(

    2 w

    t

    mx

    P

    P

    mxmx

    T

    mxt PdPdttPTtP 2

    1

    )(cos)(cos

    1

    )(

    2

    0

    2

    0

    2

    p

    w

    VALOR INSTANTNEO DE P

    VALOR MEDIO DE P

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    VALORES EFICACES

    SE DEFINEN POR COMPARACION CON VALORES DC

    Vrms

    Irms

    mx

    mx

    trms

    mx

    mx

    trms

    mxmxtrmsrms

    IItII

    VV

    tVV

    IVPIV

    7071.02

    )(

    7071.02

    )(

    2

    1

    2

    2

    Un circuito DC con valores: Vrms e Irms disipa la misma

    potencia media que el circuito AC actual.

    RMS = Rooth Mean Square (raz cuadrtica media): T

    trms

    dttXT

    XX

    0

    22 )(1

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    VALORES EFICACESEJEMPLO: PARA UNA SEAL DIENTE DE SIERRA

    Se utiliza a vece en electrnica una corriente cuya onda tiene forma de diente de

    sierra, como se ve en la figura anterior. En la regin0 < < , la corriente vienedada por = ( ) . Hallar (a) la corriente madia y (b) la corriente eficazcorrespondiente a esta forma de onda.

    (a) El valor medio de cualquier magnitud en un cierto intervalo T es la integral dedicha magnitud en todo ese intervalo dividido por T. La corriente media es,pues

    =1 =1

    =

    2=

    12

    La corriente media es la mitad de la corriente mxima, como era de esperar.

    (b) La corriente al cuadrado tiene un valor medio de

    ()=1 =1

    =

    3=

    13

    Por tanto la corriente eficaz es:

    = 3 ,

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    VALORES EFICACES

    EJEMPLO: PARA UNA SEAL DIENTE DE SIERRA

    Im

    = I0/2

    Irms

    0.58I0

    Si quisiramos reemplazar la seal diente de sierra por un voltaje DC,que disipe la misma energa en una resistencia, se debe tomar VDC = Vrms

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    EJERCICIO

    W1922

    W96A83.2V34

    A83.212

    34

    V3448707.07071.0

    mmx

    rmsrmsm

    rms

    rms

    mxrms

    PP

    IVP

    V

    R

    VI

    VV

    Se conecta una resistencia de 12 a una FEM sinusoidal con

    valor de pico = 48 V. Hallar: (a) la corriente eficaz, (b) lapotencia media y (c) la potencia mxima. (Respuestas: (a)2,83 A, (b) 96 W, (c) 192 W)

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    CONSUMO DE ALGUNOSELECTRODOMESTICOS

    El suministro de corriente elctrica residencial en Colombia tiene lassiguientes caractersticas: VRMS = 110 VAC, f= 60 Hz. La siguiente tablailustra valores tpicos de corriente y potencia de algunos electrodomsticos.

    APARATO VOLTAJErms (V)

    CORRIENTErms (A)

    POTENCIA(W)

    Bombillo incand. 100W 110 0.91 100 W

    Horno Microondas 110 4.5 500 W

    Estufa elctrica1 puesto 110 13.6 1500

    Plancha grad. max. 110 13.6 1500

    Lavadora de ropa 110 10 1100

    Equipo sonido 110 3 330

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    3. CORRIENTE AC ENINDUCTANCIAS Y CONDENSADORES

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    CORRIENTE AC EN UNA INDUCTANCIA

    DC

    m

    m

    m

    Ls

    ItL

    VtI

    KdttLVtI

    tVLdt

    dI

    dtdILVV

    )sin()(

    )cos()(

    )cos(1

    w

    w

    w

    w

    sV

    L

    V

    0

    )2

    cos()sin()( p

    w

    w

    w

    w

    tL

    Vt

    L

    VtI

    mm

    - Hay un defasaje de p/2 = 90o entre VLe IL- El voltaje adelanta en 90o la corriente, en una inductancia pura.

    L

    rms

    rms

    X

    VI

    Valores instantneos de Ve I

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    )sin()(

    )cos(

    tL

    VtI

    tVV

    m

    mL

    w

    w

    w

    El voltaje adelanta 90o la corriente en una inductancia pura.

    CORRIENTE AC EN INDUCTANCIASVALORES INSTANTNEOS DE Ve I

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    POTENCIA AC EN UNA INDUCTANCIA

    0)(

    )2(2)(

    )()cos()()()()(

    tL

    mm

    L

    mmL

    LL

    tP

    tsen

    IV

    tP

    tsentIVtP

    tItVtP

    w

    ww

    La potencia disipada en una inductancia es oscilatoria,con frecuencia = 2w, y en promedio es CERO

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    LX

    X

    tV

    L

    tVtI

    L

    L

    w

    w

    )()()(

    REACTANCIA INDUCTIVA

    XL

    - Ley de Ohm (DC): I = V/R en AC: I = V/Z

    - El denominador es un tipo de resistencia AC impedancia(Z)

    Reactancia inductiva

    La reactancia inductiva es la impedancia (~ resistencia AC) de unainductancia

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    EJERCICIOEjemplo 28-2

    Se conecta una bobina con inductancia L=

    40 10

    ,a un generador de

    CA con FEM mxima de 120 V. Hallar la reactancia inductiva y la corrientemxima cuando la frecuencia es 60 Hz y cuando vale 2000 Hz.

    La reactancia inductiva a 60 Hz es:

    = = 2 = 2 60 40 10

    = 15,1 y a 2000 Hz vale= = 2 = 2 2000 40 10 = 503

    El valor mximo de la corriente a estas frecuencias es:

    ,==120 15,1 = 7,95

    ,=

    =120

    503

    = 0,239

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    CORRIENTE AC EN UN CONDENSADOR

    sV

    CV

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    C

    X

    XVCVI

    tItII

    tCVI

    dt

    dVC

    dt

    dQI

    tVC

    QVV

    C

    C

    mmm

    mm

    m

    C

    mCs

    w

    w

    pww

    ww

    w

    1

    )2

    cos()sin(

    )sin(

    )cos(

    La corriente en uncondensador adelantaal voltaje en/2

    CORRIENTE AC EN UN CONDENSADOR

    Reactancia capacitiva

    Valores instantneos de Ve I

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    CORRIENTE AC EN UN CONDENSADOR

    )2

    cos(

    )cos(

    p

    w

    w

    tII

    tVV

    m

    mC

    VALORES INSTANTNEOS DE Ve I

    La corriente en un condensadorideal adelanta al voltaje en p/2

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    CX

    X

    tVtVCtI

    C

    C

    w

    w

    1

    )()()(

    CORRIENTE AC EN UN CONDENSADOR

    REACTANCIA CAPACITIVA: XC

    Reactancia capacitiva

    La reactancia capacitiva es la impedancia (~ resistenciaAC) de un condensador

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    POTENCIA AC EN UN CONDENSADOR

    0)(

    )2sin(

    2

    1)(

    )cos()sin()(

    tC

    mmC

    mmCCC

    tP

    tIVtP

    ttIVIVtP

    w

    ww

    La potencia disipada en un condensador es oscilatoria,de frecuencia = 2w, y su promedio temporal es CERO

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    EJEMPLO 28-3Un condensador de 20 F se conecta a un generador que tiene una femmxima de 100 V. Hallar la reactancia capacitiva y la corriente mxima

    cuando la frecuencia es 60 Hz y cuando es 5000 Hz.La reactancia capacitiva a 60 Hz vale

    = 1= 12

    = 2(60 )(20 10

    )

    = 133 y a 5000 Hz resulta ser= 1=

    12

    = 2(5000 )(20 10)= 1,59 La corriente mxima es entonces

    ,==100 133 = 0,752

    ,==100 1,59 = 62,9

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    4. NOTACION DE FASORES

    ASO S

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    FASORESUN FASOR ES UN VECTOR QUE ROTA A LA FRECUENCIA ANGULAR w

    Esta representacin permite ilustrar las fases de las diferentes seales

    )cos()(

    )2

    cos()(

    )cos()(

    w

    p

    w

    w

    tVtV

    tty

    ttx

    mx

    El sistema coordenado gira a la frecuencia angular w

    w

    FASORES

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    FASORES

    REPRESENTACION FASORIAL DE UN VOLTAJE ALTERNO

    FASORES

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    FASORESVOLTAJES EN INDUCTANCIA Y CAPACITANCIA

    )

    2

    cos()(

    )2

    cos()(

    )cos()(

    )cos()(

    pw

    pw

    w

    w

    tVtV

    tVtV

    tVtV

    xVtVtV

    CmxC

    LmxL

    RmxR

    mxmxs

    sV

    Representacin fasorial para un circuito R-L-C. La corriente se halla a

    una fase respecto al voltaje de la fuente (referencia).

    FASORES

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    FASORESVOLTAJES EN: R, L, C

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    5. CIRCUITOS LC Y RLC

    C C O C

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    CIRCUITO LCSIN FUENTE (OSCILADOR LIBRE)

    C inicialmentecargado

    CIRCUITO LC

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    CIRCUITO LCSIN FUENTE

    =Aplicando las reglas de las mallas de Kirchhoff al circuito con los signossupuestos de Qe I, se tiene

    + = 0Sustituyendo I por dQ/dt en esta ecuacin, obtenemos

    +

    = 0

    La ecuacin anterior tiene la misma forma que la correspondiente a laaceleracin de una masa atada a un resorte:

    + = 0

    CIRCUITO LC

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    CIRCUITO LCSIN FUENTE

    FRECUENCIA NATURAL DE OSCILACIN

    OSCILADOR LIBRE=

    1

    = =

    =

    = cos( )

    = =

    1

    CIRCUITO LC

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    CIRCUITO LCSIN FUENTE

    Para hallar la corriente se deriva la siguiente ecuacin

    = cos( )y se obtiene:

    == ( )Si se escoge que las condiciones iniciales sean = e = 0ent = 0, la constante de fasees nula y = . Las soluciones sonentonces

    = cos = sen =

    En donde= .

    CIRCUITO LC

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    CIRCUITO LCSIN FUENTE

    = cos = sen =

    CIRCUITO LC

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    CIRCUITO LCSIN FUENTE: ENERGIA

    =12=12

    Sustituyendo Q por cos, tenemos para la energa elctrica

    =2

    Esta energa elctrica oscila entre su valor mximo 2y cero. Laenerga magntica almacenada en la bobina es

    =12

    CIRCUITO LC

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    CIRCUITO LCSIN FUENTE: ENERGIA

    Sustituyendo ahora el valor de la corriente

    = sen = tenemos

    =12 L() =12 =

    2En donde hemos utilizado= 1 . La anergia magntica tambinoscila entre su valor mximo de 2 y cero. La suma de lasenergas elctrica y magntica es la energa total, que es constante enel tiempo:

    = + =

    2 +2 =

    2

    CIRCUITO LC

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    CIRCUITO LCENERGIA

    Ue Um2

    = + =

    2 +2 =

    2

    CIRCUITO LC

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    CIRCUITO LCEJEMPLO 28-4

    Se carga a 20 V un condensador de 2 F y luego se conecta a una bobina de 6H. (a) Cul es la frecuencia de oscilacin? (b) Cul es el valor mximo de la

    corriente?(a) La frecuencia de oscilacin depende nicamente de los valores de la

    capacitancia y de la inductancia:

    =2= 12

    = 12 (6 10)(2 10)= 4,59 10b) El valor mximo de la corriente esta relacionado con el valor mximo de la

    carga por:

    = =La carga inicial sobre el condensador es

    = = 2 20 = 40 Por consiguiente

    =

    40

    (6 )(2)= 11,5

    CIRCUITO RLC

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    CIRCUITO RLCSIN FUENTE (OSCILADOR LIBRE)

    CIRCUITO RLC

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    CIRCUITO RLCSIN FUENTE

    OSCILADOR AMORTIGUADO+

    + = 0

    ++ = 0

    + + = 0

    El primer termino, = , es anlogo a la masamultiplicada por la aceleracin, = ; elsegundo, Q/C, es anlogo a la fuerza resultante kx; y el tercero,

    = , es anlogo al termino de amortiguamiento =

    . En la oscilacin de una masa unida a un resorte.

    CIRCUITO RLC

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    CIRCUITO RLC

    SIN FUENTE

    + + = 0

    CIRCUITO RLC

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    CIRCUITO RLCTRES CASOS DE AMORTIGUACIN:

    Sub-amortiguado, crticamente amortiguado ysobre amortiguado

    CIRCUITO RLC

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    CIRCUITO RLC

    )cos(t-)( 1e w tItI mx

    22

    01 ww

    L

    R

    LC 2

    ;1

    0 w

    OSCILADOR SUBAMORTIGUADO

    La amplitud disminuyeexponencialmente a medida

    que se disipa la energa.

    = factor de amortiguacin

    = Frecuencia natural del sistema

    La amplitud decrececon

    CIRCUITO RLC

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    CIRCUITO RLCSIN FUENTE OSCILADOR

    SUBAMORTIGUADO

    CIRCUITO RLC

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    CIRCUITO RLCSIN FUENTE OSCILADOR

    SOBREAMORTIGUADO

    Figura 28-14 Grafico de Q enfuncin de tpara el circuito LCRde la figura 28-12 cuando R estan grande que las oscilacionesestn sobre amortiguadas.

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTE

    OSCILADOR FORZADO YAMORTIGUADO

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTE

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTE

    Solucin forzada o deestado estacionario

    cos

    = 0

    Utilizando = /y ordenando se tiene

    +

    +

    = cos

    Esta ecuacin es anloga a la ecuacin correspondiente a laoscilacin forzada de una masa en un muelle:

    + + = cos

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTE

    Impedancia total

    fase

    = cos La corriente mxima es:

    = + ( )=

    En donde

    = + ( )

    =

    =

    cos ( )

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTESOLUCIN POR FASORES

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTESOLUCIN POR FASORES

    Si representamos la fem aplicada, cos, como un factor que tieneel mdulo , tenemos

    = + + En funcin de los mdulos= + + = (,)+ , ,

    Pero = , = y = . As pues,

    = + ( )=

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTESOLUCIN POR FASORES

    =+ =

    =

    = cos =cos ( )

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTESOLUCIN POR FASORES

    + ( )

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTEPOTENCIA DISIPADA EN LA RESISTENCIA

    =

    = cos ( )

    Promediando sobre uno o varios ciclos y sabiendo que()=, obtenemospara la potencia media

    =()Como

    = , puede escribirse

    = = ()Como= cos , la potencia media suministrada al circuito puede escribirseas

    =

    cosEn funcin de los valores eficaces,= / 2 y= / 2, la potenciamedia vale

    = cos La cantidad

    cos se denomina factor de potencia del circuito RLC. En la

    resonanciaes cero y el factor de potencia vale 1.

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTEPOTENCIA DISIPADA EN LA RESISTENCIAPuede expresarse la potencia en funcin de la frecuencia angular. En el triangulode la figura anterior se tiene cos =Haciendo uso de este resultado y como= , se tiene para la potencia media

    = A partir de la definicin de impedancia Z, tenemos

    = + = 1+

    =

    1

    + =

    + en donde hemos utilizado= 1/. Utilizando esta expresin de, obtenemospara la potencia media en funcin de:

    =

    +

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTERESONANCIA

    = +

    = =1

    = 1= = 2

    R pequeoQ largo

    R largoQ pequeo

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTERESONANCIA

    La corriente alcanzasu valor mximo enla frecuencia deresonancia.

    La resitenciaaumenta, delpunto de incrementode la potencia media

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTERESONANCIA: FACTOR DE CALIDADSe defini el factor Q para un oscilador mecnico como

    = 2/ , siendo

    E la energa total del sistema yla energa perdida en un ciclo. Vimos que = 2/, en donde m es la masa, b la constante de amortiguamiento y Tel periodo. Como= 2/, el factor Q en el caso de un oscilador mecnicoamortiguado y forzado viene dado por:

    =

    Puede definirse de forma semejante el factor Qcorrespondiente a un circuitoRLC. Como L es anlogo a la masa m y R a b, el factor Q de un circuito RLCviene dado por

    =2=

    Cuando la resonancia es razonablemente estrecha (Q es mayor que 2 o 3), el

    factor Q puede aproximarse por

    = =

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTEEJERCICIO 28-7

    Un circuito serie RLC con L=2 H, C=2 F y R=20 esta conectado a un generador

    de frecuencia variable, con una fem mxima de 100 V. (a) Hallar la frecuencia deresonancia. Hallar (b) la corriente mximay (c) el ngulo de fasecuandola frecuencia del generador es de f= 60 Hz.

    (a) La frecuencia de resonancia es

    =2=

    12 =

    12 12 )(2 10)= 79,6

    (b) Cuando la frecuencia del generador es 60 Hz, est bastante por debajo de lafrecuencia de resonancia. Las reactancias capacitivas e inductivas a 60 Hz son:

    =1=

    12(60 )(2 10)= 1326

    = = 2 60 2 = 754 La reactancia total es = 754 1326 = 572 . Es un valor mucho mayorque el de la resistencia, cosa que siempre ocurre cuando se est lejos del laresonancia.

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTEEJERCICIO 28-7

    La impedancia es:

    = + = (20 )+(572 )= 572 Puesto que(20)es despreciable frente a(572). La corriente mxima es pues,

    =

    =100 572 = 0,175

    Este valor es pequeo en comparacin conen la resonancia, que vale (100V)/(20 ) = 5 A.

    (c) El ngulo de faseviene dado por

    = =572 20 = 28,6 = 88

    Un ngulo de fase negativo indica que la corriente adelante a la tensin del

    generador.

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTE

    EJERCICIO 28-8

    Hallar las tensiones mximas en la resistencia, la bobina y elcondensador en la resonancia en el caso del circuito del ejemplo 28-5

    En la resonancia, la impedancia es igual a la resistencia R = 20 .Como la fem mxima es 100 V, la corriente mxima es

    = =100 20 = 5

    Por tanto, la tensin mxima aplicada a la resistencia es

    ,= = 5 20 = 100

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTEEJERCICIO

    La frecuencia de resonancia hallada en el ejemplo 28-4 era

    f= 79,6 Hz. Las

    reactancias inductiva y capacitiva en la resonancia son

    = L = 2 79,6 Hz 2 H = 1000

    =

    1

    C=

    1

    2(79,6 Hz)(2 10F)= 1000 Ambas reactancias son iguales, como era de esperar, puesto que se hallaba lafrecuencia de resonancia al igualarlas. Por ello, la tensin mxima que apareceen la bobina es

    ,= = 5 1000 = 5000 y en el condensador

    ,= = 5 1000 = 5000

    La siguiente figura (28-19) muestra el diagrama de fases para estas tensiones.

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTE

    EJERCICIO

    Figura 28-19 Las tensionesque aparecen en la bobina yen el condensador de uncircuito LCR serie estnsiempre desfasadas en 180.En la resonancia tienen elmismo valor, de modo que susuma es cero, y as la sumade las tensiones en los treselementos es igual a VR. en

    este ejemplo, la cada mximade tensin en la resistencia es100 V, mientras que lastensiones en la bobina y en elcondensador son 5000 V.

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTE

    EJERCICIO: FILTRO PASA-BAJA

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTEEJERCICIO: FILTRO PASA-BAJA

    Ejemplo 28-9

    Una resistencia R y un condensador C se encuentran es serie con un generador que tiene unatensin dada por= cos . Hallar la tensin en el condensador en funcin de lafrecuencia.La impedancia total del circuito es:

    = + En donde

    = 1/. La corriente eficaz es, entonces,

    = =

    + La tensin eficaz de salida que aparece en el condensador es

    = = + = (1 )

    + (1 )= + 1

    En la siguiente figura se ve el cociente entre la tensin de salida y la de entrada en funcin dela frecuencia. Este circuito recibe el nombre de filtro pasa baja RC, porque se transmitencon mayor amplitud las frecuencias de bajas de entrada que las altas.

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTE

    EJERCICIO: FILTRO PASA-BAJA

    2

    1

    1

    )(

    )(

    RCrmsV

    rmsV

    app

    C

    w

    CIRCUITO RLC CON FUENTE

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    CIRCUITO RLC CON FUENTE

    6. TRANSFORMADOR

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    6. TRANSFORMADOR

    Fsico Americano (1856-1943)Tesla naci en Croacia, pero pasola mayor parte de su vida

    profesional como creador enEstados Unidos. l fue una figuraclave en el desarrollo de AC,transformadores de alto voltaje yel transporte de energa elctricausando lneas de transmisin AC.Tesla estaba en desacuerdo conlas ideas de Thomas Edison, quien

    estaba comprometido con el usode la transmisin de energa DC.

    TRANSFORMADOR

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    TRANSFORMADOR

    DIAGRAMA ESQUEMATICO

    TRANSFORMADOR CON NUCLEO DE HIERRO

    Bobina primaria o

    PrimarioNo. espiras: Np

    rea seccin: ACorriente: IpVoltaje: Vp

    Bobina secundaria o

    SecundarioNo. espiras: Ns

    rea seccin: ACorriente: IsVoltaje: Vs

    NcleoMaterial: metal ferromagntico, o airePermeabilidad: ,rea seccin: A ,Flujo magntico: f,Longitud: l

    TRANSFORMADOR

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    TRANSFORMADOR

    TRANSFORMADOR

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    TRANSFORMADOR

    SIMBOLO DE CIRCUITO

    TRANSFORMADOR

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    TRANSFORMADORPRINCIPIO DE

    FUNCIONAMIENTO Voltaje AC aplicado a la bobina del primario genera corriente AC en el

    primario.

    Corriente AC en el primario crea Flujo Magntico (f) en la bobinaprimaria.

    El Flujo magntico circula por todo el ncleo ferromagntico, con pocasprdidas.

    Variacin temporal del flujo en la bobina del secundario induce fuerzaelectromotriz.

    Si hay carga conectada al secundario se genera una corrienteelctrica AC

    TRANSFORMADOR

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    FORMULAS BASICAS:

    SOLENOIDE

    aReluctanci

    FMM

    rizMagnetomotFuerzaFMM

    2

    A

    l

    NLIl

    IAN

    NBA

    NIBl

    l

    NIB

    NIdlBC

    C

    m

    m

    m

    m

    m

    TRANSFORMADOR

    TRANSFORMADOR

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    FORMULAS: NCLEO CERRADO

    ncleoelporcircula:cte

    NBA

    NIBl

    NIdlB

    core

    C

    core

    m

    m

    TRANSFORMADOR

    TRANSFORMADOR

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    RELACIN DE VOLTAJES

    s

    p

    s

    p

    ss

    pp

    N

    N

    v

    v

    dt

    dNv

    dt

    dNv

    p

    p

    ss v

    N

    Nv

    TRANSFORMADOR

    TRANSFORMADOR

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    RELACIN DE CORRIENTES

    p

    s

    p

    s

    s

    p

    sp

    sss

    ppp

    N

    N

    V

    V

    I

    I

    PP

    IVP

    IVP

    p

    s

    p

    s IN

    NI

    TRANSFORMADOR

    TRANSFORMADOR

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    TRANSFORMACIN DE IMPEDANCIA

    s

    s

    p

    s

    s

    p

    P

    p

    P

    s

    p

    s

    p

    p

    s

    s

    p

    I

    V

    N

    N

    N

    N

    I

    VZ

    N

    N

    V

    V

    N

    N

    I

    I

    ;

    Zs

    Zp

    CIRCUITO EQUIVALENTEVISTO DESDE LA FUENTE

    s

    s

    p

    P ZN

    NZ

    2

    La impedancia del secundario (carga) vista (reflejada) desde el

    primario se transforma por el cociente de vueltas al cuadrado

    TRANSFORMADOR

    TRANSFORMADOR

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    PRUEBA DE CIRCUITO ABIERTO

    s)(histeresi

    hierrodelperdidas~

    n)(excitaci

    (nominal)

    p

    exp

    op

    P

    II

    VV

    TRANSFORMADOR

    TRANSFORMADOR

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    PRUEBA DE CORTO CIRCUITO

    secundario

    delperdidas~

    (nominal)

    pc

    osc

    P

    II

    TRANSFORMADOR

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    7. APLICACIONES

    APLICACIONES

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    APLICACIONES

    1. Generacin, transmisin y distribucin de energaelctrica

    2. Filtrado de seales

    3. Circuitos Integrador y derivador

    4. Sintonizacin por circuito resonante5. Resonadores

    6. Electricidad trifasica

    7. Uso domstico

    8. Usos industriales

    1. GENERACION TRANSMISISON YDISTRIBUCION

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    DISTRIBUCION

    2. FILTRADO DE SEALES

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    2. FILTRADO DE SEALES

    3. CIRCUITOS INTEGRADOR YDERIVADOR

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    DERIVADOR

    INTEGRADOR DERIVADOR

    dttVRC

    V

    RC

    inC )(

    1

    1w

    dt

    tdVRCV

    RC

    in

    R

    )(

    1

    w

    4. SINTONIZACION POR CIRCUITO RESONANTE

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    5. RESONADORES

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    7. USO DOMESTICO

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    Timbres Vibradores Electromagnticos Transformadores de tensin

    Motores sincrnicos yasincrnicos

    Alumbrado Estufas Licuadoras

    Alumbrado Neveras, lavadoras

    8. USOS INDUSTRIALES

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    6. ELECTRICIDAD TRIFASICA

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