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SIMULACION DE CIRCUITOS CON MULTISIM TECNOLOGIA INDUSTRIAL I 1º TRIMESTRE

I.E.S. BACHILLER SABUCO DEPARTAMENTO DE TECNOLOGIA 1



1.INTRODUCCION

El programa de simulación eléctrica y electrónica Multisim puede entenderse como

una versión mejorada de su hermano pequeño Electronic Workbench. Utilizaremos este

programa durante este curso para el aprendizaje de los circuitos de corriente continua y de

corriente alterna. No obstante también se puede utilizar para electrónica analógica y digital.

En estos apuntes se van a describir las pantallas y los componentes de lo que consta el

programa para poder realizar simulaciones de tanto circuitos de corriente continua como

alterna.

2. PANTALLA PRINCIPAL

La pantalla principal de Multisim muestra en su parte superior un menú y una barra de

botones, para acceder a algunas funciones sin tener que entrar dentro del menú. Dichas barras

se pueden activar o desactiva entrando en “View” y seleccionando “tollbars”. Las barras de

componentes y de instrumentos se activan desde la barra de herramientas.



El programa Multisim posee una gran base de datos de diferentes componentes

electronicos, ofreciendonos la posibilidad de crear nuevos componente. Una manera sencilla

de localizarlos, es selecionandolos desde la barra de componentes. Dicha barra esta situada

por defecto a la izquierda de la pantalla principal y nos permite acceder a diferentes paleras

donde encontraremos el componente que buscamos. Si no aparece la barra de componentes,

se puede activar selecionando la opción “Component Bars” que forma parte de la función

“View” situada en el panel del menú.

En el lateral derecho superior se encuentra el INTERRUPTOR O/1, el cual permite aplicar o

quitar la corriente eléctrica al circuito que hemos dibujado, en el área de trabajo, con la

finalidad de ponerlo en funcionamiento o apagarlo. Ubique la flecha del mouse en el

interruptor y haga un clic con el botón izquierdo del mouse. Si el interruptor se halla en la

posición de apagado, pasará a la posición de encendido y viceversa.

La barra de componentes posee una serie de casilleros que se muestran desplegados en la

página siguiente y son:

1. (Sources). Casillero de fuentes de alimentación.

2. (Basic). Casillero de componentes básicos.

3. (Diodes). Casillero de diodos.

4. (Transistors). Casillero de transistores.



5. (Analog). Casillero de circuitos integrados analógicos.

6. (TTL). Casillero de circuitos integrados digitales TTL.

7. (CMOS). Casillero de circuitos integrados digitales CMOS.

8. (Misc. Digital). Casillero Digital.

9. (Mixed). Casillero Mixto (ADC_DAC, 555, PLL, etc.)

10. (Indicators). Casillero de indicadores.

11. (Misc). Casillero de miscelánea (TIL, VHDL, VERILOG_HDL).

12. (Controls). Casillero de circuitos integrados de control.

13. (RF). Casillero de componentes para alta frecuencia.

14. (Electro_Mechanical). Casillero de dispositivos electromecánicos.

15. (Instrument). Casillero de instrumentos.

2.1 DIBUJAR UN CIRCUITO EN MULTISIM

SELECCIÓN DE COMPONENTES

El primer paso para dibujar un circuito es seleccionar los componentes. Se pincha

sobre el icono correspondiente al tipo de componente que queremos seleccionar y nos

aparecerá una pantalla con las diferentes opciones que nos brinda el programa.

Por ejemplo vamos a montar un circuito elemental: una fuente de tensión (una pila),un

interruptor y una resistencia (y que por cierto el programa denomina en terminología

americana, resistor).

En primer lugar

pinchamos con el ratón

sobre el icono de la barra de

componentes

correspondiente a las

fuentes de tensión. A

continuación nos aparecerá

una pantalla tal como la que

se muestra a continuación:



Vamos a elegir una fuente de tensión de corriente continua, por tanto DC_POWER. Una vez

elegida Si observamos en la figura, se ha seleccionado en Group la palabra Sources, que

traducida al español quiere decir “fuentes”. En principio no debes preocuparte por que

aparecen muchos más elementos dentro de Family , se ha escogido dentro de la familia de

fuentes POWER_SOURCE. En función, nos indica lo que es o la función que puede realizar en

el circuito, en este caso DC Voltage Source (Fuente de tensión de corriente continua).

También aparece el símbolo según la norma (ANSI) que es americana.

y pulsando sobre OK nos aparecerá en el área de trabajo con un flecha de tal modo que

podemos mover dicha flecha y situar el componente dentro del area de trabajo en el lugar que

nosotros consideremos conveniente.

En el casillero de fuentes (Sources); empezando por el lado superior izquierdo, encontramos el

símbolo de tierra, GND o punto común seguido por el símbolo de la batería y otros más.

Despues de colocar los componentes se

han de conectar. Para esto hay que hacer “clic” con

el botón izquierdo del raton sobre el extremos del

componente y arrastar el ratón hasta el punto al

que se quiera unir.

Como se observa el componente aparece por defecto como V1 (pués es la primera fuente de

tensión que colocamos en el circuto) y un valor de 12 V. ¿Cómo podemos cambiar estos

valores?. Por ejemplo a un valor de 6 V.

Pinchando dos veces sobre el componente aparecerá una pantalla como esta donde podremos

modificar varias cosas:



La etiqueta (label): V1 y sobre todo el valor

(Value). En nuestro caso se lo

modificaremos a un valor de 6 V y le

daremos a aceptar.

Nota: De momento no preocuparse de los

demás parámetros. Multisim es un

programa muy completo.

Del mismo modo vamos a colocar un interruptor (dentro de la familia de SWITCH) se elegirá un

SPST (guíate por el símbolo ANSI).

Y por ultimo una resistencia eléctrica (resistor) en el que multisim nos da muchos valores

reales de resistencias. He elegido una de 2 ohm con una tolerancia del 5 %.

En el casillero de componentes básicos (Basic), observamos el símbolo de la resistencia,

condensador, bobina, transformador y otros símbolos más. Note el término VIRTUAL que

aparece en la columna de la derecha, en los símbolos de la resistencia, condensador, bobina y

otros más, a diferencia de los mismos símbolos de la columna izquierda y que no contienen

dicho término.

Cuando se selecciona una resistencia;

por ejemplo de la columna de la

izquierda que no contiene el término



VIRTUAL, aparece una pantalla adicional con todos los valores comerciales de dicho

componente y que nosotros debemos de seleccionar de acuerdo al requerimiento del circuito

diseñado.

En caso de necesitar componentes con valores no comerciales, se deberá de seleccionar el

símbolo del componente pero que contenga el término VIRTUAL, con la finalidad de poder

colocarle el valor que queramos. El término VIRTUAL, también lo encontrará en otros

componentes y dispositivos como los diodos, transistores BJT, etc.

GIRAR (ROTAR) COMPONENTES

El giro o rotación de un componente,

involucra un movimiento de 90 grados

en el sentido de las agujas del reloj (90

Clockwise); esto es: de izquierda a

derecha del componente

seleccionado. El movimiento también puede ser

de 90 grados en el sentido contrario a las agujas

del reloj (90 CounterCW); es decir, de derecha a

izquierda.

Se observa una cosa en este circuito, la resistencia

nos vendría mejor a la hora de enlazar los

componentes que estuviera en posición vertical, es decir, ¿podemos girarla?. Si, para ello, hay

que ponerse encima del componente (en este caso el resistor) y con el botón derecho elegir la

opción 90 Clockwise (en el sentido de las agujas del reloj)



Después de colocar los componentes se han de conectar. Para esto hay que hacer “clic” con el

botón izquierdo del ratón sobre el extremo del componente y arrastrar el ratón hasta el punto

al que se quiera unir.

VOLTEADO VERTICAL Y HORIZONTAL DEL COMPONENTE

Para el volteado vertical u horizontal, se procede de manera similar que el giro o rotación del

componente pero; en este caso se debe de seleccionar la opción de Flip Vertical (volteado

vertical) o Flip horizontal (volteado horizontal).

Para apreciar la diferencia entre el giro o rotación y el volteado, emplearemos el símbolo del

transistor, en el ejemplo siguiente:

ALAMBRADO DEL CIRCUITO

Para esta ocasión, ubique una batería (extráigala del

casillero de fuentes) y tres resistencias (del casillero de

componentes básicos) en el área de trabajo. Gire las

resistencias (se recomienda el giro en sentido antihorario)

y desplace los componentes hasta que el circuito quede

como se muestra en el dibujo de la derecha.

Ahora, alambraremos o conectaremos el polo positivo de la

batería con el extremo superior de una de las

resistencias, del modo siguiente:



Repita los pasos anteriores para unir los demás

componentes hasta que el circulo quede este modo.

ELIMINAR CONEXIONES DEL CIRCUITO



ENDEREZAR LOS CABLES

El cableado irregular o desalineado, mayormente es

causado porque el componente se encuentra fuera de la

línea de trazado. Para solucionar este problema, proceda

de la manera siguiente:

ETIQUETA Y VALOR DE LOS COMPONENTES

Cuando seleccionamos un componente y lo colocamos en el

área de trabajo, automáticamente el programa Multisim le

coloca una etiqueta que es secuencial. Por ejemplo; en el caso

de las resistencias, el etiquetado es: R1, R2, R3, etc; para los

condensadores es: C1, C2, C3, etc. y lo mismo ocurre con los

demás componentes.

Podemos cambiar el valor del componente pero se

recomienda NO variar la etiqueta; por ello es

necesario dibujar el circuito de izquierda a derecha

y de arriba hacia abajo, como se muestra en el

gráfico de la izquierda.

Para cambiar el valor de un componente proceda

así:



Básicamente en Multisim 7 las pantallas son esencialmente las mismas a las anteriores,

pero te las mostramos aquí:

EJEMPLO:

Vamos a describir la forma de dibujar el circuito serie-paralelo siguiente:



COMPONENTES VIRTUALES

Se llaman así a aquellos componentes cuyo valor no existe comercialmente; por

ejemplo, en el circuito mostrado, las resistencias R1, R3 y R4 son componentes virtuales; en

cambio, las resistencias R2, R5 y R6 son componentes reales o comerciales.

Cabe resaltar que un circuito; para efectos de análisis, puede tener componentes

virtuales (y/o) comerciales. pero la secuencia de la etiqueta siempre se mantiene.

Para la práctica de selección y cambio de valor de los componentes virtuales,

dibujaremos el circuito mostrado.



CAMBIO DE LOS VALORES VIRTUALES



EL MULTIMETRO (MULTIMETER)

El Multisim posee un promedio de once instrumentos; pero en esta oportunidad

vamos a describir el más popular de ellos que es el multimetro o multitester (o como se suele

conocer en España el polímetro).

El multimetro es del tipo digital con capacidad para medir voltajes de corriente

continua (DC o CC) o corriente alterna (CA o AC), intensidades de corriente continua y

corriente alterna así como la pérdida en decibelios (dB) entre dos puntos de un circuito.

El multimetro es de autorango; es decir, no se requiere especificar el rango de

medición.



MEDIDAS CON EL MULTIMETRO

AMPERIMETRO

Esta opción mide la intensidad de la corriente que circula en un punto o nodo del

circuito. El amperímetro debe de conectarse en serie, en el punto del circuito que se

desea medir.

Tenga cuidado con la polaridad del instrumento. Recuerde que la corriente eléctrica

circula del lado positivo hacia el lado negativo de la batería.



El amperímetro SÍ está conectado correctamente porque el valor medido es POSITIVO.

El amperímetro NO está conectado correctamente porque el valor medido es NEGATIVO.

VOLTIMETRO

En esta posición, el multimetro o polímetro mide el voltaje existente entre dos puntos del

circuito. El voltímetro debe de conectarse en paralelo con el elemento en que se

desea medir el voltaje.



El voltímetro NO está conectado correctamente porque el valor medido es NEGATIVO.

OHMIMETRO

Nos permite medir la resistencia existente entre dos puntos del circuito. Para realizar una

medición correcta, se deben de desconectar las fuentes de voltaje del circuito.

Puede observarse que la resistencia es diferente según los terminales del circuito del que se

quiera medir la resistencia equivalente. En la siguiente figura R1, R2 y R3 están en serie y el

equivalente serie está en paralelo con R4 ((R1+R2+R3)//R4).



En cambio en la figura siguiente la resistencia equivalente es (R1+R4)//(R2+R3).

En el caso de que se quiera medir la resistencia equivalente de un circuito que tenga

fuentes de tensión o de intensidad, primero se han de desconectar y después conectar el

polímetro. Recordar que desconectar una fuente de tensión equivale a cortocircuitarla. En la

siguiente figura se muestra como habría que conectar el polímetro si quisiéramos medir la

resistencia Thevenin o equivalente del circuito anterior entre los terminales A y B.



APLICACIÓN DE LAS LEYES DE KIRCHOFF UTILIZANDO MULTISIM

Sea el siguiente circuito formado por varias mallas las cuales a su vez tienen

resistencias y fuentes de tensíon. Se pide calcular mediante la utilización del programa

multisim las intensidades que circulan por las distintas ramas y las tensiones a que se

encuentran las distintas resistencias. No olvidar que este circuito se puede calcular de forma

teorica aplicando bien el método de las leyes de Kirchoff o el método de las malla de Kirchoff.

Vamos a calcular las intensidades a través de Multisim. Bastará por tanto seleccionar el

aparato de medida MULTIMETER (multímetro o polímetro) y colocar tantos como necesitemos

en serie con la rama donde queramos medir la intensidad. Recuerda que para hacer esta

medida debemos abrir el circuito, es decir, debemos eliminar un conductor e insertar el

amperímetro en serie con esa

rama.

Esto se observa en la siguiente

figura:



y por tanto se conectará del siguiente modo el amperímetro:

Del mismo modo actuaríamos en las demás ramas donde queremos medir la

intensidad de corriente eléctrica.

Activando el interruptor, obtendremos los valores de las corrientes en cada rama, tal

como puede observarse en la siguiente figura:

I1=1.582 A

I2=2.255 A

I3=-672.528 mA

I4=5.189 A

I5=2.555 A

I6=4.516 A



Medidas de las tensiones de los receptores (resistencias)

Para realizar estas medidas volveremos a utilizar el aparato MULTIMETER (Multimetro o

polímetro) conectado como voltímetro y por tanto colocado en paralelo con la resistencia a

medir. En este caso se observará que no es necesario abrir el circuito, tal como puede verse en

la siguiente figura:

V1=12.659 V

V2=-11.275 V

V3=2.934 V

V4=-1.345 V

V5=-5.380 V

V6=18.066 V



Obsérvese que los valores negativos de las tensiones indican simplemente que se han

conectados los terminales positivo y negativo del polímetro de forma contraria. Bastará

invertir esta conexión para obtener el mismo valor absoluto pero con el signo positivo.

También podemos medir la tensión entre dos puntos cualesquiera del circuito. Por

ejemplo vamos a medir las siguientes tensiones, VAC ; VAB; VCB. Dichos valores se muestran en

la siguiente figura:

VAC = -11.17 V

VAB = 5.936 V

VCD = 11.936 V



Aunque la potencia se puede medir de forma indirecta, utilizando un voltímetro y un

amperímetro, y después

realizar una

multiplicación de ambos

valores, Multisim nos

proporciona ambos en

un nuevo aparato de

medida denominado

WATIMETER

(Watimetro) y que como

se observará es un

conjunto de voltímetro y

amperímetro (cuatro

hilos; dos para el

voltímetro a conectar en

paralelo y dos para el

amperímetro a conectar

en serie con el circuito)

Obsérvese la siguiente

figura:



APLICACIÓN DEL TEOREMA DE THEVENIN CON MULTISIM

Recordando el teorema de Thevenin: “Una red con dos terminales a los que está

conectada una resistencia de carga es equivalente a (se puede sustituir por) un generador de

f.e.m ETH y de resistencia interna RTH :

Veamos como se calcula el generador equivalente, es decir su f.e.m. ETH y su

resistencia interna, RTH.

CALCULO DE ETH

ETH es igual a la diferencia de

potencial entre los terminales de la

resistencia de carga, cuando está se suprime y

dejamos los terminales A y B a “circuito

abierto”.



CALCULO DE RTH

RTH es igual a la resistencia equivalente entre dichos terminales al anular (cortocircuitar) las

fuerzas electromotrices de la red.

Por tanto una vez hallado el generador de Thevenin podríamos calcular la intensidad

que pasa por la resistencia de carga, RC

Veamos un ejemplo de aplicación utilizando el programa Multisim. Por tanto vamos a

aprender a calcular la RTH y la fuente de Thevenin ETH.



En el circuito de la figura, determinar la intensidad de corriente que atraviesa la

resistencia Rc=10 , hallando el equivalente de Thévenin entre los terminales A y B.

Calculo de VTH

Dejamos en circuito abierto los terminales A y B, es decir quitamos la resistencia RC y

medimos la tensión entre los puntos A y B.

Por tanto: VTH=240 V

Calculo de RTH

Tenemos que cortocircuitar las fuentes (en este caso se sustituyen por un conductor) y

calcular la resistencia equivalente entre A y B.



Y para obtener el valor de la intensidad que circula por la resistencia RC de 100

ohmios, bastará medir con un amperímetro en serie con la misma.

La intensidad que circulará será I=1,846 A

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