7/24/2019 T2Resistivos nodos marcados Daniel.pdf

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Taller de Simulacin de circuitos resistivos II

Andrs Pavas1,

Programa de Adquisicin y Anlisis de Seales Electromagnticas - PAAS-UN, Ciudad Universitaria, Unidad Camilo Torres, Bloque B5Ofic 307

Diego Nicols Lpez R.2,

Ingeniera Elctrica-Monitor

Abstract

En el presente documento se plantean las directrices para la resolucin de circuitos resistivos que pueden representarsecomo una fuente prctica de tensin la cual ya incluye de manera real sus prdidas internas. La gran mayora de las redeslineales pueden reducirse a una fuente de tensin en serie con un resistor o bien como una fuente de corriente en paralelocon un resistor, dicho teorema de reduccin simplifica los anlisis de redes permitiendo caracterizar las condiciones deoperacin de las cargas conectadas a estos de manera ms efectiva a partir del teorema de mxima transferencia depotencia el cual garantiza la operacin eficiente de la carga logrando aprovechar los recursos que aporta una fuente deenerga.

Keywords: Transformacin, Fuente prctica, Transferencia de energa, Punto de operacin.

1. Introduccin

El taller sera resuelto en equipos de tres personas. Cadaequipo de trabajo deber resolver de manera analtica los

circuitos propuestos y presentar las soluciones respectivas.Como resultado del taller los equipos de trabajo entregarnun informe con las siguientes partes:

1. Solucin analtica de cada problema.

2. Despliegue grfico de las soluciones de cada circuito

3. Despliegue grfico del modelo de cada circuito imple-mentado en el programa de simulacin de circuitoselctricos que cada equipo decida emplear.

4. Despliegue grfico de las soluciones provistas por elprograma de simulacin. Se debe mencionar qu pro-grama de simulacin se uso.

5. Relacin de resultados encontrados.6. Anlisis de cada ejercicio

7. Descripcin breve de errores cometidos en el desarro-llo del taller y como fueron solventados. Cada grupodebera presentar un resumen de esta parte en la cla-se.

8. Conclusiones

AutoresEmail addresses: fapavasm@unal.edu.co (Andrs Pavas),

dnlopezr@unal.edu.co (Diego Nicols Lpez R.)1A. Pavas es Profesor Auxiliar de la Universidad Nacional de Co-

lombia2D. N. Lpez es estudiante de dcimo semestre de la Universidad

Nacional de Colombia

Los estudiantes disponen de una amplia variedad deprogramas para realizar las simulaciones, entre ellos secuentan:

Quite Universal Circuit Simulator-QUCS

Versiones diversas de Spice como ORCAD y PSpice

SymPowerSystems de Matlab

ATP/EMTP

Los informes debern presentarse en formato *.pdf conun tamao mximo de 2 MB, debidamente marcados y pa-ginados. En la evaluacin del informe se tendrn en cuentaaspectos tcnicos y no tcnicos como:

Redaccin y ortografa.

Coherencia en la composicin de los distintos prra-fos.

Claridad en la explicacin y descripcin de los pro-cesos desarrollados.

Claridad en la elaboracin y explicacin de grficas.

2. Ejercicio 1 - Equivalente Thvenin

Este ejercicio fue tomado de la referencia [2](ver Apn-dice A2, Ejercicio A2.2)

Resolver lo siguiente:

Preprint submitted to Circuitos Elctricos I - 2013-I 5 de mayo de 2013

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+10 V

30

I1

10

I3

30

I2

2

I4

2

I6

30

I5

RL

Figura 1: Circuito del ejercicio 1

1. Hallar las corrientes y tensiones en todas las ramasy nodos del circuito y sustentar su resultado con lasimulacin en QUCS

2. Determine el equivalente Thvenin visto por el resis-tor variable y el valor en ohmios de la carga variablepara tener una mxima transferencia de potencia.En el esquimtico del tem anterior puede simulareste circuito. Para realizar la simulacin debe hallaranalticamente dicho valor de RL.

3. Describa brevemente cul es la importancia del teo-

rema de mxima transferencia de potencia y cmopuede ser materializado en la prctica

4. Suponga que RL es una carga no lineal y tiene unacaractersticavL = i

2

L. A partir del equivalente Th-venin de la red determine la tensin y corriente a lacual opera la carga, estos valores caracterizan elpun-to de operacin de la carga. Realice una grfica dev contra i ilustrando este hecho. Qu porcentaje depotencia excede o falta en la carga no lineal para lamxima transferencia de potencia del segundo tem?

3. Ejercicio 2 - Transformacin de fuentes-Eq. Nor-

ton

Este ejercicio es una combinacin de los ejercicios de[1] (ver problemas cap. 5, ejercicios 63 y 84) en el cualse tiene una red que alimenta un calentador especial cuyafuncin de temperatura depende de la potencia.

Resolver lo siguiente:

1. Halle el equvalente Norton visto por la carga RL apartir de un anlisis de malla. Corrobore sus resulta-dos mediante una simulacin en Qucs calculando enun tabla los valores de la tensin de circuito abier-to (tensin Thvenin), la corriente de cortocircuito(corriente Norton) y la resistencia vista por la carga

5 A

+

3io2

RL10

io

Figura 2: Circuito del ejercicio 2

2. Halle el equivalente Thvenin transformando la fuen-te de corriente. Investigue o plantee una solucin pa-ra este caso

3. La carga RL es una sustancia metlica con una re-sistividad de 50 cm con forma cilndrica el cualrepresenta un calentador especial. La temperatura

del calentador es una funcin de la potencia repre-sentada por T = 200P0,25 C donde P es la poten-cia que se que se proporciona al calentador en watts.Si la temperatura es independiente de la resistencia,determnela si se tiene una mxima transferencia depotencia. Sustente sus resultados mediante la simu-lacin en Qucs de la fuente prctica del segundo temjunto con la carga realizando los alculos pertienen-tes en una ecuacin para determinar la temperatura.

4. Ejercicio 3 - Eq. Thvenin-Aplicacin

Este ejercicio es tomado de [1] (captulo 5, problema86) y propone un diseo para la implementacin de focospara iluminacin a partir del teorema de mxima transfe-rencia de potencia.

Tres focos elctricos de 45 Walambrados originalmen-te en una configuracin en Y con una fuente de 120 V acconectada en cada puerto se vuelve a alambrar como unared en , no se usa la conexin neutra o central. Si laintensidad de cada luz es proporcional a la potencia quetoma, disear un circuito de potencia de 120V ac de ma-nera que las tres luces tengan la misma intensidad en laconfiguracin en . Verificar su diseo con Qucs al compa-rar la potencia extrada por cada luz de su circuito (cuyo

modelo es un resistor con un valor de resistencia elegidode manera apropiada), con la potencia que cada una ex-traera conectado en Y. Indague cul sera la resistenciade un foco de 45 Wen condiciones normales de operacin,ya sea halgeno o incandescente en las pginas web de losfabricantes.

Referencias

[1] Hayt, W. H., Kemerly, J. E., Durbin, S. M.Analisis de Circuitosen Ingenieria. Septima Edicion. McGraw Hill. 2007.

[2] DeCarlo, R. A., Lin, P. M.Linear Circuit Analysis. Second edi-tion. Oxford university Press. 2001.

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