Seguridad Y Resguardo

OBJETIVOS:


Al finalizar este Trabajo de Laboratorio, el alumno estará en capacidad de:


Definir y diferenciar correctamente el Estado Transitorio y Estacionario de un circuito RC, RL y RLC.


Definir y determinar correctamente la Constante de Tiempo (τ ) de Carga y de Descarga de un circuito RC, RL y RLC.


Definir y determinar correctamente elTiempo de Vida Media o Semivida ( t1/2) de un circuito RC, RL y RLC.


Determinar la Carga Q(t), la Corriente i(t), el voltaje V(t) y la Energía almacenada en una Resistencia, un condensador o en una Inductancia en cualquier instante de tiempo durante los procesos de carga o de descarga en un circuito RLC.


Graficar correctamente, a partir de una serie de datos obtenidosexperimentalmente, la carga almacenada, la corriente circulante, el voltaje y la energía almacenada en un condensador y en una inductancia y la energía disipada en una resistencia en función del tiempo.


Determinar correctamente la ecuación que describe el comportamiento de un elemento R, L o C, a partir de una gráfica de Carga, Corriente, Voltaje o Energía almacenada( o disipada) en funcióndel tiempo.


Determinar correctamente el Modelo Matemático que describe el comportamiento de un circuito de primer y segundo orden durante los procesos de carga y de descarga.


Determinar teórica y experimentalmente la frecuencia angular de resonancia ( ωo) y la frecuencia angular amortiguada(ωd) y el factor de amortiguamiento (ζ) en un circuito de segundo orden.Explicar correctamente las condiciones bajo las cuales un circuito de segundo orden se encuentra en estado sobreamortiguado, críticamente amortiguado y subamortiguado.


Determinar correctamente la respuesta de un circuito RLC en estado sobreamortiguado, críticamente amortiguado y subamortiguado.


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FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.
El estado o régimentransitorio de un circuito, es un intervalo de tiempo muy pequeño (∆t) ( período de transición ) en el cual una magnitud física cualquiera [ eléctrica ( voltaje, corriente, carga, energía ó potencia)] cambia desde un valor máximo a un valor mínimo ó viceversa. Este estado culmina cuando el elemento o componente eléctrico estudiado alcanza el régimen permanente. Estado este, donde ya alcanzó el valormáximo o mínimo de la magnitud analizada ( carga, corriente ó voltaje ) en el caso eléctrico.
Un circuito antes de llegar al régimen permanente ó situación estacionaria pasa por un periodo de transición durante el cual tensiones y corrientes varían hasta llegar a la condición de equilibrio impuesta por la red. En general, cualquier proceso muy pequeño de conexión/desconexión hará que existanfenómenos transitorios. Éstos, aunque generalmente son de corta duración, pueden producir problemas serios en el funcionamiento de los circuitos.
Este régimen transitorio viene condicionado por los componentes que almacenan energía: bobinas y condensadores, resortes, etc. El análisis se realiza resolviendo las ecuaciones diferenciales que resultan de aplicar las leyes de Newtón, Kirchhoffy determinando las constantes de integración que resultan de las condiciones iniciales del problema estudiado..
Este método es sencillo de aplicar en circuitos simples de 1er orden y 2º orden, pero es complicado para sistemas de orden superior en los cuales se hace necesario aplicar el método de las Transformadas de Laplace.

La Ecuación Diferencial y las Condiciones Iniciales.

En elcaso eléctrico, tras aplicar las leyes de Kirchhoff a los circuitos de 1º y 2º orden obtendremos ecuaciones diferenciales de la forma:
Sistema de Primer Orden : A df(t)/dt + B f(t) = g(t)
Sistema de Segundo Orden : A d2 f(t)/dt2 + B df(t)/dt + C f/t) = g(t)
Donde los coeficientes a, b, c son constantes.
La solución general o completa de una ecuación diferencial lineal con...