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UNIDAD CENTRAL DEL VALLE DEL CAUCA
CIRCUITOS ELECTRICOS II
LABORATORIO 5
ANALISIS TRANSITORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS


OBJETIVOS

● Analizar las condiciones inicial y final en un circuito RC.
● Realizar mediciones de la constante de tiempo de un circuito RC.
● Comprobar experimentalmente la tensión transitoria en circuitos RC.
● Obtener los diferentes tipos de respuesta en uncircuito RLC.
● Determinar el tiempo de establecimiento para los diferentes tipos de respuesta en un circuito RLC.


ACTIVIDADES PREVIAS

● Analizar y obtener las expresiones matemáticas para la tensión y corriente del capacitor en cada de los circuitos de la práctica.
● Realizar la simulación en ORCAD, obteniendo la tensión y la corriente en el condensador, para cada circuito de la práctica.Obtener las constantes de tiempo y los tiempos de establecimiento en los casos correspondientes.
● Llevar al laboratorio los circuitos montados en protoboard.
● Nota: Los valores de los elementos en los circuitos de las figuras presentadas son sugeridos.

EQUIPOS NECESARIOS

● Multímetro digital.
● Osciloscopio.
● Generador de funciones.
● Fuente de tensión DC.
● Protoboard,interruptor, resistencias, inductor, capacitores electrolíticos y cerámicos, potenciómetro de 100Ω y 1kΩ.(Elementos que hay que traer)


INTRODUCCIÓN

Existen numerosos fenómenos en los que el valor de la magnitud física que los caracteriza (la respuesta de interés) evoluciona de un estado estable a otro a través de un régimen transitorio. Esto es, la respuesta aumenta, o disminuye, siguiendo uncomportamiento en el tiempo que depende de la facilidad con la que la energía se transforma y/o se transfiere de un elemento a otro. En sistemas de primer orden, el término transitorio tiene la forma exponencial αe-t/τ, donde τ tiene dimensiones de tiempo y se denomina constante de tiempo.
En sistemas bien diseñados, el transitorio decae con el tiempo y se puede considerar que desaparece después de5τ; mientras que τ corresponde el tiempo que tardaría en desaparecer el transitorio si continuara disminuyendo a la misma rata con la que empieza a decrecer; es decir, si el transitorio se comportara como una línea recta que tiene la misma pendiente que la recta tangente a la curva de respuesta en el instante inicial. El conocimiento de esto permite determinar de forma aproximada la constante detiempo a partir de la imagen de respuesta que se obtiene en un osciloscopio.
Otra interpretación de τ se da al evaluar la respuesta en el instante t=τ. Se ve que: en una constante de tiempo la respuesta disminuye hasta alcanzar el 36.8% de su valor inicial, si el valor final es inferior al inicial; o aumenta hasta alcanzar el 63.2% del valor final, si éste es superior al inicial. El valor de τtambién se puede determinar en forma gráfica a partir de lo enunciado.
El proceso de carga y descarga de un condensador, la desintegración de un elemento radioactivo y la amortiguación de una onda son fenómenos típicamente transitorios. En esta práctica se trabajarán ejemplos de carga y descarga de un condensador; así como se analizará el comportamiento de un circuito RLC, como ejemplo de unsistema de segundo orden. En esos sistemas no se habla de constante de tiempo, sino de frecuencias. Sin embargo, para determinar el tiempo en el que se puede suponer que la respuesta transitoria ha desaparecido, se utiliza el concepto de tiempo de establecimiento.


ACTIVIDADES DE LABORATORIO

a. Circuito RC:

1. Realizar el montaje de la Figura 1

FIGURA 1
Nota: La duración del pulso altoes igual al tiempo bajo.
1. Determinar la frecuencia de la fuente, de tal manera que el condensador se cargue con un valor de tensión igual al de la fuente.
2. Por medio del osciloscopio medir la tensión en el condensador y determinar la constante de tiempo.
3. Medir indirectamente la corriente del circuito y determinar la constante de tiempo.
4. Contrastar con los valores obtenidos...