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Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales [Seleccione la fecha] LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II INFORME N° 6: RESONANCIA EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS LINEALES 2013-II Universidad Nacional de Ingeniería Facultad de Ingeniería Mecánica

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Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

[Seleccione la fecha]

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

INFORME N° 6:

RESONANCIA EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS LINEALES

2013-II

Universidad Nacional de Ingeniería

Facultad de Ingeniería Mecánica

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Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

ContenidoOBJETIVOS....................................................................................................................................3

MARCO TEÓRICO..........................................................................................................................4

RESONANCIA............................................................................................................................4

RESONANCIA EN SERIE. (Circuito serie RLC):............................................................................6

RESONANCIA EN PARALELO. (Circuito serie RLC):....................................................................6

MATERIALES UTILIZADOS.............................................................................................................7

PROCEDIMIENTO..........................................................................................................................9

Circuito N°1..............................................................................................................................9

Circuito N°2............................................................................................................................10

Circuito N°3............................................................................................................................11

CUESTIONARIO...........................................................................................................................12

Observaciones y conclusiones....................................................................................................26

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Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

OBJETIVOS

Evaluar y analizar en forma experimental las características de resonancia en

circuitos eléctricos lineales.

Medir la frecuencia de resonancia en un circuito serie RLC.

Estudiar las características de la respuesta de frecuencia de un circuito

resonante serie.

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MARCO TEÓRICO

RESONANCIA

La resonancia es una condición definida específicamente para un circuito que contiene elementos R, L y C. Para exponerlo se hace una comparación gráfica de la magnitud y el ángulo de cierta función compleja respecto a la frecuencia f(Hz) o frecuencia angular w(rad/s).

Dado el circuito serie RLC de la Fig.1, al que alimentamos con una tensión alterna senosoidal de la forma:

v=V m sen (ωt ),

Cuyo valor eficaz es V, generando una corriente alterna sinusoidal de valor eficaz I, por lo que:

I=V /Z, donde Z es la impedancia del circuito para una frecuencia determinada.

Las caídas de tensión y la corriente serán:

V R=I∗R ,V L=I∗X L ,V C=I∗XC

I=VZ

= V

√R2+( XL−XC )2

Tenga presente que si cambia la frecuencia del generador (dejando V constante), la corriente Iy las caídas de tensión en R , L y C cambiarán.

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Tomando a Icomo referencia por el ser el elemento común en el circuito serie, los diagramas de fases serán:

Fig. a

En la figura a se muestra un diagrama de fase que representa un circuito Inductivo, ya que V L>V C, ó, lo que es lo mismo: X L> XCen el triángulo de impedancia.

Fig. b

En la figura b se muestra un diagrama de fase que representa un circuito Capacitivo, ya que V L<V C, ó, lo que es lo mismo: X L< XC en el triángulo de impedancia.

Fig. c

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En la figura c se muestra un triángulo de potencia para un circuito Inductivo (V L>V C). El cateto opuesto representa la energía media por unidad de tiempo almacenada en el campo magnético del inductor. (O en el campo eléctrico del capacitor).

RESONANCIA EN SERIE. (Circuito serie RLC):

En el circuito serie RLC es interesante tratar el caso cuando V L=V C en el diagrama de fase (o cuando X L=XC en el triángulo de impedancia), es decir cuándo el ángulo de fase ϕ es cero (ϕ= 0 ⇒cos ϕ= 1).

Por definición, un circuito serie que contiene elementos resistivos y reactivos es resonante cuando el factor de potencia del circuito, cos ϕ, vale 1. En este caso se cumple que:

X L=XC⟹2π f 0 L= 12π f 0C

⟹ f 0=1

2π √LC

La frecuencia f 0 es la frecuencia de resonancia del circuito serie RLC.

RESONANCIA EN PARALELO. (Circuito serie RLC):

En un circuito RLC donde la bobina y condensador se conecten en paralelo la impedancia del conjunto (Zp) será la combinada en paralelo de ZL y ZC

Zp=

j∗Lω∗1jωC

j∗Lω+1

jωC

=j∗Lω

1−ω2 LC= j

1−ω2LC= j X p

Siendo Xp la reactancia del conjunto, su valor será:

X p=Lω

1−ω2 LC

En resonancia se cumple: 1−ω2LC=0 , se sabe :ω=2 π f 0

⟹ f 0=1

2 π √LC

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MATERIALES UTILIZADOS

1 generador de ondas sinusoidales: 10Hz-1MHz

1 maqueta de condensadores

3 Multímetros

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1 inductancia 112.86 mH y 13.2 Ω

1 resistencias variables

Conductores

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PROCEDIMIENTOCircuito N°1Armar el siguiente circuito:

Regular el auto-transformador a 160 V u otro voltaje que le indique el profesor.

Determinar analíticamente la capacitancia del condensador (C0) para la cual ocurre resonancia.

Co=62.34 uF

Conectar los condensadores en serie y/o paralelo hasta que se obtenga una capacitancia C 0, luego medir la corriente I y los voltajes VC, VL y VR.

Variar la capacitancia del banco de condensadores hasta obtener 5 valores menores de C0 y 5 valores mayores de C0, para cada caso medir corriente I y los voltajes VC, VL y VR.

Los datos obtenidos fueron:

Tabla N° 1

N° C (F) Vent VR(V) VL (V) VC (V) I (A)1 4.96 160 20.68 14.75 170.60 0.32062 10.12 160 44.10 30.10 178.50 0.68373 20.20 160 86.10 58.23 175.10 1.33494 30.32 160 113.20 76.60 152.80 1.75505 40.50 160 125.50 85.50 126.60 1.94576 62.50 160 130.80 88.00 82.70 2.02797 70.80 160 129.30 88.10 74.20 2.00478 81.20 160 128.60 87.80 65.02 1.99389 90.60 160 128.20 87.40 56.98 1.9876

10 101.00 160 126.90 86.20 51.09 1.967411 111.00 160 126.10 85.80 46.30 1.9550

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X L= j 42.55ΩR=64.5Ω

XC=− j 534.79Ω

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Circuito N°2Se arma el siguiente circuito

En el generador de ondas, seleccionar ondas sinusoidales y una tensión de salida de 5V.

Variar la frecuencia de salida del generador de ondas desde 0.1kHz hasta 3.5kHz en intervalos de 0.2kHz y cercanos a la resonancia en intervalos de 0.1kHz.

f 0=212.72 Hz

C=4 .96 μF

Los datos obtenidos fueron:

Tabla N° 2

N° f Vent VR VL VC I calc1 40.00 5 0.434 0.207 5.246 0.00642 76.77 5 0.886 0.735 5.550 0.01353 101.65 5 1.224 1.337 5.850 0.01964 139.01 5 1.795 2.698 6.370 0.03265 173.69 5 2.324 4.380 6.620 0.05046 212.72 5 2.585 5.990 6.040 0.06447 243.93 5 2.475 6.542 5.036 0.05688 275.86 5 2.224 6.610 3.984 0.04509 305.40 5 1.978 6.500 3.200 0.0368

10 325.26 5 1.832 6.410 2.790 0.0326

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L=0.11286 HR=64.5Ω

C=4.96uF

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Circuito N°3Implementar el siguiente circuito

Para realizar este circuito, el voltaje de entrada fue de 1.5 V y los valores de los otros parámetros, fueron los siguientes:

L=0.11286 H

RL¿¿

R=50.3Ω

C=2.87uF

f o=279.65Hz

Variar la frecuencia de salida del generador de ondas desde 0.1kHz hasta 3.5kHz en intervalos de 0.2kHz y cercanos a la resonancia en intervalos de 0.1 kHz.

Los datos obtenidos fueron:

Tabla N° 3

N° f (Hz) Vent VR (V) VC=VL

1 100.05 1.504 0.721 1.174

2 200.50 1.501 0.263 1.427

3 301.00 1.512 0.095 1.485

4 402.45 1.505 0.288 1.464

5 500.20 1.506 0.456 1.428

6 701.10 1.510 0.723 1.326

7 900.50 1.508 0.908 1.208

8 1104.00 1.505 1.043 1.093

9 1298.50 1.507 1.142 0.996

10 1501.00 1.500 1.210 0.901

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0.11286 H

50.3Ω

2.876uF

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CUESTIONARIO

a) A partir de los resultados obtenidos en el caso I, graficar VL, VC e I en función de “C”.

Gráfico 1. VR vs C

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.000.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00f(x) = − 0.0208819513298708 x² + 3.16478437005069 x + 19.7677676836839

C (uF)

VR (V

)

Gráfico 2. VL vs C

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.000.00

10.00

20.00

30.00

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

90.00

100.00

f(x) = − 0.0140258753987666 x² + 2.1317141448391 x + 13.8176858914947

C (uF)

VL (V

)

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Gráfico 3. VC vs C

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.000.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

180.00

200.00

f(x) = 0.0002472001 x³ − 0.0373938985 x² − 0.0495915326 x + 179.36711215

C (uF)

VC (V

)

Gráfico 4. I vs C

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.000.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

f(x) = − 0.00032375118340885 x² + 0.0490664243418712 x + 0.306477018351686

C (uF)

I (V)

b) Determinar teóricamente el valor de “C” necesario para que se produzca la resonancia y compararlo con los resultados experimentales. Mencionar comentarios.

Para un circuito RLC serie en resonancia se debe cumplir la siguiente relación:

X L=XC

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ω⋅L= 1ω⋅C

Siendo: ω=2⋅π⋅f

Despejando C:

C= 1

(2⋅π⋅f )2⋅L

Reemplazando valores:

L=0.11286 H

RL¿¿

R=65.5Ω

f =60Hz

Co=62.34 μF

Podemos corroborar este valor obtenido, al observar la tabla N° 1, en la cual la intensidad de corriente es máxima para cuando la Capacitancia es 62.5 uF, lo cual se corrobora con la teoría.

N° C (F) Vent VR(V) VL (V) VC (V) I (A)1 4.96 160 20.68 14.75 170.60 0.3202 10.12 160 44.10 30.10 178.50 0.6833 20.20 160 86.10 58.23 175.10 1.3344 30.32 160 113.20 76.60 152.80 1.7555 40.50 160 125.50 85.50 126.60 1.9456 62.50 160 130.80 88.00 82.70 2.0277 70.80 160 129.30 88.10 74.20 2.0048 81.20 160 128.60 87.80 65.02 1.9939 90.60 160 128.20 87.40 56.98 1.987

10 101.00 160 126.90 86.20 51.09 1.96711 111.00 160 126.10 85.80 46.30 1.955

c) Calcular teóricamente el “Q” del circuito resonante a continuación, a partir del grafico de I vs C medir los valores de capacidad correspondientes a los puntos de media potencia. Con estos valores evaluar las correspondientes frecuencias de

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media potencia (o extremos de la banda f1 y f2) y finalmente calcular el “Q” experimental, usando la fórmula:

Q=

fresonanciaf 1−f 2

Para el circuito 2

Cálculo del Q teórico del circuito 2:

Q=2πEnergiaMaximaAlmacenada

EnergiaDisipadaporCiclo

La energía total almacenada es constante para un circuito en resonancia, cuando el voltaje de la capacitancia es cero, la corriente por la inductancia es máxima y toda la energía almacenada está en la inductancia. Cuando el voltaje de la capacitancia es máximo, la corriente por la inductancia es cero y toda la energía almacenada está en la capacitancia.

La función de excitación de la corriente es:

i (t )=imcos (ω0t )

La máxima energía almacenada es:

W =12

Li2=L Im

2

2

La energía disipada por ciclo es la potencia promedio dividida entre la frecuencia fo, entonces:

Q=2πEnergia Maxima AlmacenadaEnergia Disipada por Ciclo

=2πL Im

2

IM2 R / f 0

=2 π f 0LR

=ω0L

R

Q=ω0L

R= 1

ω0RC…(*)

Reemplazando valores en (*):

Q=2π∗212.72∗0.1128677.7

Q=1.9414

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Calculo del Q experimental apartir de la gráfica I vs f del circuito 2:

Gráfica 5. I vs f

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.000.0000

0.0100

0.0200

0.0300

0.0400

0.0500

0.0600

0.0700

f (Hz)

I (A)

En la figura: A una corriente menor (70.7% de la máxima), la frecuencia F1 se llama frecuencia baja de corte o frecuencia baja de potencia media.

La frecuencia alta de corte o alta de potencia media es F2. El ancho de banda de este circuito está entre estas dos frecuencias y se obtiene con la siguiente fórmula: f2-f1

Por lo tanto:

Para la corriente para las frecuencias de baja y alta potencia será:

70.7% Imax=0.707*0.0644=0.0455

Ahora evaluando, las frecuencias de baja y alta para la potencia media, reemplazando tendremos:

Q=f 0

f 2−f 1=212.72277. 4−157 .3

=1.7712

El error se debe a que la grafica es una representación de los valores obtenidos al haber realizado la medición, estos valores en muchos casos presentan cierto error en la medición, lo que trae como consecuencia que el valor real sea distinto al valor teórico.

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0.0455

157.3 277.4

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d) A partir de los resultados obtenidos en el caso II, graficar R, XL, XC, φ , I, VR, VL y VC en

función de la frecuencia f (φ es el ángulo de desfasaje entre I y V).

Gráfica 6. (R+r), XL y XC vs f

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.000.0000

100.0000

200.0000

300.0000

400.0000

500.0000

600.0000

700.0000

800.0000

900.0000

f(x) = 32087.6901394949 x -̂0.999999999999999

f(x) = 0.709120293768287 x

(R+r)(XL)Linear ((XL))(Xc)Power ((Xc))

f (Hz)

R, X

L, Xc

Igualando la ecuación de tendencia de la reactancia capacitiva55455⋅X−1 y la ecuación de

tendencia de la reactancia inductiva 0 .7091⋅X se puede obtener la frecuencia de resonancia:

32088⋅X−1=0 .709⋅X

X=212.74Hz

Nota:

(R+r ) :resistenciatotal del circuito

X L :reactanciainductiva

X C :reactancia capacitiva

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Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

Gráfica 7. Ángulo vs f

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.00

-100

-80

-60

-40

-20

0

20

40

60

80

f (Hz)

∅ Desfase

entre I y

V

En este grafico podemos comentar que la línea de tendencia del ángulo phi justo interseca al eje x en la frecuencia de resonancia ya que cuando el circuito esta en resonancia tiene un comportamiento resistivo; también observamos que el ángulo de desfasaje es directamente proporcional a la frecuencia ya que la reactancia inductiva aumenta y la capacitiva disminuye cuando la frecuencia aumenta.

Gráfica 8. I vs f

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.000.0000

0.0100

0.0200

0.0300

0.0400

0.0500

0.0600

0.0700

f (Hz)

I

En este grafico podemos comentar que la corriente es máxima cuando ocurre la resonancia ya que las reactancias inductivas y capacitivas se cancelan entonces la impedancia total es mínima.

Gráfica 9. VR, VL vs f

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Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

0.00 50.00 100.00 150.00 200.00 250.00 300.00 350.000.000

1.000

2.000

3.000

4.000

5.000

6.000

7.000

VRVLVc

F (Hz)

VR, V

L, Vc

En este grafico podemos comentar que la resonancia se da en la intersección entre los voltajes capacitivos e inductivos, así como en VR máximo. La intersección de las gráficas VL y Vc, debería ser un poco más hacia la derecha ya VL medido es ligeramente mayor por el voltaje de la resistencia interna.

e) A partir de los resultados obtenidos en el circuito N° 3, evaluar IR, IL e IC. Graficar estos valores en función de la frecuencia. En la misma hoja, graficar los valores de V C en función de la frecuencia.

Cálculo de la corriente que pasa por la resistencia

Tabla N° 4

R (ohm) VR(V) IR(mA)

50.3 0.721 14.334

50.3 0.263 5.237

50.3 0.096 1.905

50.3 0.289 5.738

50.3 0.456 9.074

50.3 0.723 14.374

50.3 0.908 18.052

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Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

50.3 1.043 20.736

50.3 1.142 22.704

50.3 1.210 24.056

Cálculo de la corriente que pasa por el inductor

Tabla 5

f (Hz) XL r(ohm) ZL VL(V) IL (mA)

100.05 70.947 13.2 72.165 1.174 16.268200.50 142.179 13.2 142.790 1.427 9.994301.00 213.445 13.2 213.853 1.485 6.944402.45 285.385 13.2 285.691 1.464 5.124500.20 354.702 13.2 354.948 1.428 4.023701.10 497.164 13.2 497.339 1.326 2.666900.50 638.563 13.2 638.699 1.208 1.891

1104.00 782.869 13.2 782.980 1.093 1.3961298.50 920.793 13.2 920.887 0.996 1.0821501.00 1064.390 13.2 1064.471 0.920 0.864

Cálculo de la corriente que pasa por el condensador

Tabla 6

f (Hz) Xc (ohm) VC(V) Ic(mA)

100.05 554.270 1.174 2.118200.50 276.582 1.427 5.159301.00 184.235 1.485 8.060402.45 137.793 1.464 10.625500.20 110.865 1.428 12.881701.10 79.097 1.326 16.764900.50 61.582 1.208 19.616

1104.00 50.231 1.093 21.7601298.50 42.707 0.996 23.3221501.00 36.945 0.920 24.904

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Page 21: INFORME 6 - RESONANCIA.docx

Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

Gráfica 9. IR, IL, IC y VC vs f

0.00 200.00 400.00 600.00 800.00 1000.001200.001400.001600.000

5

10

15

20

25

30

IRILVcIc

f (Hz)

IR, I

L, iC

, Vc

Observamos que la corriente en el condensador y la corriente en la bobina son iguales en el punto de resonancia porque las reactancia en ambos se igualan); aunque la grafica de IL debería ser ligeramente mayor ya que internamente la bobina poseía una resistencia interna que hacía que la corriente que la atravesaba fuera menor. También observamos que la corriente de la resistencia en la resonancia es mínima debido a que para la resonancia la impedancia de la rama RC en paralelo es máxima..

f) Calcular teóricamente, la frecuencia de resonancia y compararla con la obtenida experimentalmente. Comentar las causas que originaron la diferencia entre dichos valores.

Para el circuito II

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Page 22: INFORME 6 - RESONANCIA.docx

Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

Circuito RLC en serie, sabemos que para que ocurra la resonancia debe cumplir, que la parte compleja debe ser igual a cero; dicho de otro modo la reactancia capacitiva e inductiva deben anularse.

Tomando fasorialmente la Impedancias tenemos:

Z=R+r+ j X L− j XC

Z=R+r+ jωL− j(1 /ωC )

En Resonancia: → ωL− 1ωC

=0 → ω2LC−1=0

ω=√ 1LC

…(I)

Además:

ω=2πf …. (II)

Remplazando de (I) y (II), tenemos:

fresonancia= 12π √LC

L=0.11286 H

C=4.96uF

Reemplazando valores obtenemos:

f o=212.72Hz

Para el circuito III

Circuito RLC en serie y en paralelo respectivamente, sabemos que para que ocurra la resonancia debe cumplir que la parte compleja debe ser cero y debe ser máximas respectivamente; dicho de otro modo la reactancia capacitiva y inductiva deben anularse (para el caso del circuito paralelo la suceptancia total es la que debe anularse).

Tomando fasorialmente la Impedancia y la Admitancias respectivamente, y despreciando la resistencia interna de la bobina tenemos:

Y=Y R+Y L−Y C

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Page 23: INFORME 6 - RESONANCIA.docx

Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

Y= 1R∠0 º

=G∠0 º

G= 1R

Y L=1

jωL=− j( 1ωL )=( 1ωL )∠−90 º

BL=1

ωL

Y C=1

− j1

ωC

=− jωC=ωC∠90 º

Bc=ωC

De lo anterior tenemos, tomando fasorialmente:

Y=G+BL−BC=G− j1

ωL+ jωC

Y=G+ j(ωL− 1ωL )

Análogamente que en el caso RLC en serie:

ωL= 1ωC

→ ωL− 1ωC

=0 → ω2LC−1=0

ω=√ 1LC

…(III)

Además:

ω=2πf …. (IV)

Remplazando de (III) y (IV), tenemos:

fresonacia= 12π √ 1

LC

Entonces para el caso II Y III se tiene:

L=0.11286 H

C=2.87uF

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Page 24: INFORME 6 - RESONANCIA.docx

Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

fo= 12 π √ 1

2.87 x10−6112.86 x 10−3=279 .65Hz

Observación:

En los circuito 1 y 2, se usaron distintos valores de capacitancia. En el caso de usar capacitancias iguales para la resonancia serie y paralelo los valores obtenidos serian exactamente iguales.

g) Evaluar teóricamente el “Q” del circuito resonante, indicando el método seguido y compararlo con el valor obtenido a partir de los resultados experimentales.

Sabemos que el “Q“(factor de calidad) es la medida de la capacidad de almacenamiento de energía de un circuito en relación con su capacidad de disipación de energía, matemáticamente tenemos:

Q=2πEnergiaMaximaAlmacenada

EnergiaDisipadaporCiclo

Donde observamos que Q es un cociente adimensional.

Para el caso de resonancia en serie

La energía total almacenada es constante para un circuito en resonancia, cuando el voltaje de la capacitancia es cero, la corriente por la inductancia es máxima y toda la energía almacenada está en la inductancia. Cuando el voltaje de la capacitancia es máximo, la corriente por la inductancia es cero y toda la energía almacenada está en la capacitancia.

La función de excitación de la corriente es:

i (t )=imcos (ω0t )

La máxima energía almacenada es:

W =12

Li2=LIm

2

2

La energía disipada por ciclo es la potencia promedio dividida entre la frecuencia fo, entonces:

Q=2πEnergia Maxima AlmacenadaEnergia Disipada por Ciclo

=2πL Im

2

IM2 R / f 0

=2 π f 0LR

=ω0L

R

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Page 25: INFORME 6 - RESONANCIA.docx

Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

Q=ω0L

R= 1

ω0RC

Reemplazando valores:

Q=ω0L

R= 1

ω0RC= 12π∗212.72∗77.7∗4.96∗10−6

=1.9413

Además en la pregunta c, determinamos que el valor real del factor de calidad Q, fue:

Qreal=f 0

f 2−f 1=212.72277 .4−157 .3

=1 .7712

Para el caso de resonancia en Paralelo

Como la energía puede almacenarse solamente en el inductor o en el capacitor, y puede disiparse solo en el resistor, Q puede expresarse en términos de la energía instantánea asociada con cada uno de los elementos reactivos, y con la potencia promedio disipada por el resistor:

Q=2π[W L (t)+WC (t )]

PR T

Si la función de excitación de la corriente es:

i (t )=imcos (ω0t )

El voltaje será:

v (t )=Ri (t)=R Imcos (ω0 t)

La energía almacenada en el capacitor es:

W c ( t )=12

C V 2=Im2 R2C2

co s2(ω0t )

La energía instantánea en el inductor es:

W L (t )=12

L( 1L∫0t

vdt)2

=Im2 R2C2

sen2(ω0 t)

La energía total instantánea almacenada es:

W ( t )=W L ( t )+WC ( t )=Im2 R2C2

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Page 26: INFORME 6 - RESONANCIA.docx

Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

Este valor es constante y además es también el valor máximo, en el resistor; la potencia promedio absorbida es:

PR=12

Im2 R

Para un periodo:

PRT= 12 f 0

Im2 R

Reemplazando para el Factor de Calidad:

Q=2πEnergia Maxima AlmacenadaEnergia Disipada por Ciclo

=2πIm2 R2C /2Im2 R/2 f 0

=2 π f 0 RC=ω0 RC

Q=ω0CR= Rω0 L

Con algunas sustituciones se obtienen expresiones equivalentes

Q=R √CL

= RXC

= RX L

Analizamos para la resonancia en paralelo:

QTeorico=1

ω0RC= 1

1757.068 x77.7 x 2.87 x10−6=2.5522

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Page 27: INFORME 6 - RESONANCIA.docx

Resonancia en Circuitos Eléctricos Lineales

Conclusiones

Para los casos I y II, el voltaje VL medido no representa al voltaje de la inductancia pura, sino de la inductancia más su resistencia interna. Por lo tanto al analizar V R en la resonancia, para el circuito serie, este no cumple con la relación VRtot = V sino que es algo menor; para que dicha relación se cumpla debemos considerar además de VR la caída de potencial en la resistencia interna de la bobina (Vr).

Para un circuito RLC en serie, cuando la frecuencia de la alimentación sea menor a f0, la impedancia total será capacitiva, mientras que si la frecuencia de alimentación es mayor a f0, la impedancia total es inductiva.

En todo circuito RLC en serie, cuando se presenta la resonancia, la reactancia equivalente se hace nula, por lo que la corriente en el circuito es máxima. Esto también lo podemos interpretar como que en la resonancia, el voltaje y la corriente están en fase (corriente circula sólo por R).

En todo circuito RLC en paralelo, cuando se presenta la resonancia, la reactancia equivalente es máxima, por lo que la corriente en el circuito es mínima. También el voltaje y la corriente están en fase.

Se puede observar que el factor de calidad es mejor a menor ancho de banda. (el circuito es más selectivo).

En los circuitos RLC paralelo, puede ocurrir que la corriente en los elementos reactivos sea mayor que la corriente de alimentación. Este fenómeno se aprecia especialmente en frecuencias cercanas a la de resonancia.

Se observa que cuanto mayor es el factor de calidad del circuito, menor es el ancho de banda, con lo que aumenta la selectividad.

El factor de calidad define la mayor o menor aptitud que tiene un circuito para separar el resto de las frecuencias respecto de la de resonancia.

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