resolución de circuitos ca
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Describe la aplicación de los fasores al análisis de los circuitos de caTRANSCRIPT
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TEORÍA DE CIRCUITOSRESOLUCIÓN DE CIRCUITOS CA
Jorge Luis JaramilloPIET EET UTPL septiembre 2011
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Créditos
Esta presentación fue preparada estrictamente como material de apoyo a la jornada presencial del curso de Teoría de Circuitos, del programa de Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones que se imparte en el Universidad Técnica Particular de Loja.
La secuencia de contenidos corresponde al plan docente de la asignatura, y, para la elaboración se han utilizado aportes propios del docente, y, una serie de materiales y recursos disponibles gratuitamente en la web.
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Resolución de circuitos ca
• Fasores• Relaciones fasoriales de los elementos de un circuito ca.• Aplicación de los fasores al análisis de circuito de ca.• Discusión y análisis
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Resolución de circuitos ca
•Fasores
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La expresión matemática para describir a una onda senoidal, esta dada por:
x(ωt) = Xm*sen(ωt + θ)
En dónde,
x(t), puede representar v(t) ó i(t).Xm, es la amplitud o valor máximo, es la frecuencia angulart , es el argumento de la función senoΘ, es la fase
Fasores
Introducción
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La expresión x(ωt) = Xm*sen(ωt + θ), utilizando identidades trigonométricas, puede ser presentada como:
x(t) = Xm*sen(ωt + θ)x(t) = Xm*(senωt*cosθ + cosωt*senθ)
x(t) = A senωt + B cosωt
En dónde,
A = Xm*cosθB = Xm*senθ
Entonces:
Fasores
Introducción
22 BAXM AB1tan
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Por otra parte, la ecuación de Euler liga las funciones temporales senoidales con los números complejos:
ejωt = cosωt + jsenωt, En donde:
R(ejωt) = cosωtIm(ejωt) = senωt
Así por ejemplo, si la función que describe el voltaje puede expresarse como:
v(t) = Vmejωt,
entonces ésta magnitud puede ser representada trigonométricamente como:
v(t) = Vmcosωt + jVmsenωt
y, la intensidad de corriente podrá ser expresada como:
i(t) = Imej(ωt + φ)
Fasores
Introducción
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Al analizar la expresión compleja del voltaje o del amperaje, es posible afirmar que el factor ejωt puede ser “eliminado” y centrar la atención en la magnitud y en la fase. Esta representación compleja se denomina fasor.
En términos generales, se conoce como fasor a un vector giratorio que puede ser empleado para representar a una función sinusoidal.
Fasores
Introducción
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Resolución de circuitos ca
•Relaciones fasoriales de los elementos de un circuito ca.
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De acuerdo a la Ley de Ohm, en el circuito se cumple que:
v(t) = Ri(t)
Lo que, expresado en magnitudes complejas, equivale a:
Relaciones fasoriales de los elementos de un circuito ca
Resistor
)()( iv tjm
tjm eRIeV
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Al analizar la expresión:
Se puede afirmar que θv = θi, lo que significa que la corriente y el voltaje para este circuito están en fase.
Relaciones fasoriales de los elementos de un circuito ca
Resistor
)()( iv tjm
tjm eRIeV
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En la bobina se cumple que:
Lo que, expresado en magnitudes complejas, equivale a:
Que también puede ser representada como:
Relaciones fasoriales de los elementos de un circuito ca
Inductor
dt
tdiLtv
)()(
iv jm
jm eLIjeV
)90( iv jm
jm eLIeV
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Al analizar la expresión:
Se puede afirmar que θv = θi +90o, lo que significa que la corriente y el voltaje están fuera de fase en 90º. Se dice que el voltaje adelanta a la corriente en 90º, o, que la corriente esta atrasada respecto al voltaje en 90º.
Relaciones fasoriales de los elementos de un circuito ca
Inductor
)90( iv jm
jm eLIeV
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En el capacitor se cumple que:
Lo que, expresado en magnitudes complejas, equivale a:
Que también puede ser representado como:
Relaciones fasoriales de los elementos de un circuito ca
Capacitor
dt
tdvCti
)()(
vi jm
jm eCVjeI
)90( vi jm
jm eCVeI
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Relaciones fasoriales de los elementos de un circuito ca
Capacitor
Al analizar la expresión:
Se puede afirmar que θi = θv +90o, lo que significa que la corriente y el voltaje están fuera de fase en 90º. Se dice que la corriente adelanta al voltaje en 90º, o, que el voltaje esta atrasado de la corriente en 90º.
)90( vi jm
jm eCVeI
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Relaciones fasoriales de los elementos de un circuito ca
Resumen
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Resolución de circuitos ca
•Aplicación de los fasores al análisis de los circuitos de ca.
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La impedancia se define como la razón entre el voltaje fasorial y la corriente fasorial, y, se simboliza con la letra Z.
La impedancia es una cantidad compleja cuya dimensión esta dada en ohm. La impedancia no es un fasor
Un inductor se representa en el dominio del tiempo por su inductancia L, y, en el dominio de la frecuencia por su impedancia jωL.
Un capacitor tiene una capacitancia C en el dominio del tiempo, y, una impedancia 1/jωc en el dominio de la frecuencia
Las impendancias se tratan como resistencias, pero sin olvidar que son magnitudes complejas.
Aplicación de los fasores a la resolución de circuitos de ca
Impedancia
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Resolver el circuito RL planteado, a través del uso de fasores.
Aplicación de los fasores a la resolución de circuitos de ca
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Al plantear la LKV a la malla, se obtiene:
Al reemplazar el voltaje y el amperaje por los fasores respectivos, se obtiene:
O, lo que se lo mismo:
Aplicación de los fasores a la resolución de circuitos de ca
tVtiRdttdi
L m cos)()(
tjtjtj eeRedt
dL VII
tjtjtj eeReLj VII
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Aplicación de los fasores a la resolución de circuitos de ca
Imagen tomada del sitio web de la Biblioteca de la Universidad de la Rioja
AC
)(ti
k5.1 k1
F6
1Vtsen )3000(40
H3
1
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DISCUSIÓN Y ANÁLISIS