Una de las aplicaciones practicas en la vida diaria de los circuitos magneticamente acoplados es el transformador, aqui dejamos un corto video para entender mejor su funcionamiento.
martes, 28 de septiembre de 2010
APLICACION: el anillo de thomson
el anillo de thomson es una muestra aplicada de la fuerza magnetica, es el fundamento de lalevitacion magnetica, tiene muchas aplicaciones en la tecnologia como el maglev o tambien conocidos como trenes de levitacion magnetica.
el anillo de thomson es un aro al cual le exponemos un campo magnetico soobre un nucleo de hierro producido por una bobina que esta sometida a un corriente variable en el tiempo.entonces el campo magnetico de la bobina induce una corriente sobre el aro en sentido contrario generando esta corriente un campo que se opone al inicial haciendo que el aro levite. como muestra la figura
para observar el comportamiento del anillo de thomson podemos aplicar los siguientes applets, donde el primero muestra las formas de onda del campo magnetico, la fuerza de levitacion y la corriente, y el segundo presenta elcomportamiento de la corriente en el anillo, la fuerza sobre este y la corriente en la bobina
para obtener mas informacion sobre el anillo de thomson y trabajar con os applet visite las siguientes paginas
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/anillo/anillo.htm
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/anillo2/anillo2.htm
para finalizar dejamos el siguiente video para que vea una aplicacion fuerte de los campos inducidos.
para ver este video haga clik aqui
el anillo de thomson es un aro al cual le exponemos un campo magnetico soobre un nucleo de hierro producido por una bobina que esta sometida a un corriente variable en el tiempo.entonces el campo magnetico de la bobina induce una corriente sobre el aro en sentido contrario generando esta corriente un campo que se opone al inicial haciendo que el aro levite. como muestra la figura
para observar el comportamiento del anillo de thomson podemos aplicar los siguientes applets, donde el primero muestra las formas de onda del campo magnetico, la fuerza de levitacion y la corriente, y el segundo presenta elcomportamiento de la corriente en el anillo, la fuerza sobre este y la corriente en la bobina
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| applet 1 |
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| applet 2 |
para obtener mas informacion sobre el anillo de thomson y trabajar con os applet visite las siguientes paginas
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/anillo/anillo.htm
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/anillo2/anillo2.htm
para finalizar dejamos el siguiente video para que vea una aplicacion fuerte de los campos inducidos.
COEFICIENTE DE TRANSFORMACION
El coeficiente de transformacion es una constante que me relaciona las tensiones, corrientes e impedancias de la bobina en el primario respecta a la bobina secundaria, es de vital importancia debido a que me muestra en cuando aumena o disminuye la tension de una bobina a otra, tambien podemos hacer transformacion de impedancias fijando los valores que queremos tener y encontrando el coeficiente, este coeficiente se representa con la letra a y en los transformadores los encontramos especificados como 1: a, las formulas para un transformador ideal en terminos de el coeiciente de transformacion son las siguientes
I2 / I1= 1/a , V2 / V1 = a , Zi = Z l / a^2
donde el coeficiente dos indica la corriente y tension en la bobina 2, y Zl es la impedancia de salida.
para observar como la corriente en las bobinas cambian debido al coeficiente de transformacion tenemos el siguiente applet
donde El circuito primario es una bobina formada por N=100 espiras de radio a=3.5 cm de radio
El circuito secundario es una espira de radio b que está situada a una altura z sobre la bobina que especificamos en el applet, junto con el valor pico de la corriente del circuito primario, y el factor de transformacion que para la figura es de 4 , el applet nos arroja el valor pico de la corriente en el secundario con su desfase.
para trabajar con el applet haga click aqui o dirijase a la pagina http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/acoplados1/acoplados1.htm
I2 / I1= 1/a , V2 / V1 = a , Zi = Z l / a^2
donde el coeficiente dos indica la corriente y tension en la bobina 2, y Zl es la impedancia de salida.
para observar como la corriente en las bobinas cambian debido al coeficiente de transformacion tenemos el siguiente applet
El circuito secundario es una espira de radio b que está situada a una altura z sobre la bobina que especificamos en el applet, junto con el valor pico de la corriente del circuito primario, y el factor de transformacion que para la figura es de 4 , el applet nos arroja el valor pico de la corriente en el secundario con su desfase.
para trabajar con el applet haga click aqui o dirijase a la pagina http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/acoplados1/acoplados1.htm
INDUCCION MUTUA
Con frecuencia el flujo a través de un circuito varía con el tiempo como consecuencia de las corrientes variables que existen en circuitos cercanos. Se produce una fem inducida mediante un proceso que se denomina inducción mutua, es decir si tenemos una corriente traves de una bobina esta genenera un campo magneico que atrabieza la superficie de la bobina, que llamamoa flujo magnetico debido a la corriente de la bobina 1 y superficie 1 o autoinductancia, y al acercar una bobina dos el flujo de la bobina 1 atravieza la superficie de la bobina dos generando una corriente a travez de ella, entonces lo llamamos un flujo magnetico generado por la corriente de la bobina 1 debido a la superficie 2 o inductancian mutua, esta se representa con la letra M.y es el principio del transformador.
un circuito acoplado magneticamente se representa a continuacion.
para saber mas sobre inductancia mutua y el transformador haga click aqui
o dirijase a la pagina http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/acoplados/acoplados.htm
para calcular el valor de la inductancia mutua podemos aplicar el siguiente applet, donde ingresamos los valores de los radios de las bobinas y la distancia de separacion entre ellas, el valor de la inductancia mutua esta dado en unidades de μ0=4π·10-7 .
para trabajar con el applet y adquiri mas informacion haga click aqui o dirijase a la pagina http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/acoplados1/acoplados1.htm
un circuito acoplado magneticamente se representa a continuacion.
o dirijase a la pagina http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/acoplados/acoplados.htm
para calcular el valor de la inductancia mutua podemos aplicar el siguiente applet, donde ingresamos los valores de los radios de las bobinas y la distancia de separacion entre ellas, el valor de la inductancia mutua esta dado en unidades de μ0=4π·10-7 .
AUTOINDUCCION EN UN CIRCUITO RL
En un circuito existe una corriente que produce un campo magnético ligado al propio circuito y que varía cuando lo hace la intensidad. Por tanto, cualquier circuito en el que exista una corriente variable producirá una fem inducida que denominaremos fuerza electromotriz autoinducida, en un circuito RL es un ejemplo sencillo de ver la autoinduccion.si tenemos una inductancia, y al hacer variar la corriente a travez de ella sabemos que genera un flujo magmetico propio del elemento que es variable tambien en el tiempo y esto por ley de faraday crea una fuente de tension que se opone a la tension que alimenta el circuito.
esto podemos representarlo como se muestra en la figura
en la parte derecha encontramos el circuito RL con sus elementos comunes y en la parte izquierda vemos su representacion mediante fem inducida.
la fem que se induce tiene como en los condensadores un tiempo que se carga y en el que se descarga para ver la forma de onda de la fem inducida podemos ir al siguiente applet
donde ingresamos los valores de frecuencia, el valor de la fem de alimentacion el valor de la resistencia y el valor de la autoinductancia.
para tener mas informacion y para trabajar con el applet ingresen a la siguiente pagina
haga click aqui o visite http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/autoinduccion/autoinduccion.htm
esto podemos representarlo como se muestra en la figura
la fem que se induce tiene como en los condensadores un tiempo que se carga y en el que se descarga para ver la forma de onda de la fem inducida podemos ir al siguiente applet
donde ingresamos los valores de frecuencia, el valor de la fem de alimentacion el valor de la resistencia y el valor de la autoinductancia.
para tener mas informacion y para trabajar con el applet ingresen a la siguiente pagina
haga click aqui o visite http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/elecmagnet/induccion/autoinduccion/autoinduccion.htm
lunes, 20 de septiembre de 2010
Aplicaciones de circuitos resonantes y filtros
Los circuitos resonantes y los filtros se usan ampliamente, en particular en la electrónica, los sistemas de potencia y de comunicación. Por ejemplo un filtro rechazabanda puede utilizarce para eliminar el ruido de la línea de potencia de 60 Hz en circuitos de comunicaciones.
El filtrado de las señales en los sistemas de comunicaciones es necesario para seleccionar la señal deseada , entre una gran cantidad de señales, en el mismo rango (como en el caso de receptores de radio), y para minimizar también los efectos de ruido e interferencia en la señal deseada.
Receptor de radio
Los circuitos resonantes en serie y en paralelo se emplean comúnmente en los receptores de radio y de televisión para sintonizar las estaciones y separar la señal de audio de la onda portadora de radiofrecuencia. En un radio AM las ondas de amplitud moderada se reciben por medio de la antena. Entonces se necesita un circuito resonante (o un filtro pasabanda) para sintonizar solo una de las ondas entrantes. Dado que la señal elegida es débilse amplifica por etapas para tener una onda de audiofrecuencia; despues de su paso por otros amplificadores llega hasta el amplificador de audio que genera la señal deseada.
Extraido de Alexander Sadiku Fundamentos de circuitos eléctricos tercera edición McGraw Hill
<<Applets relacionados.
*En esta página se encuentra un applet con el que se calcula la frecuencia fo (Hz), frecuencia de resonancia wo (rad/s) y el factor de calidad Q (adimensional).Se deben ingresar los valores R, L y C mayores que cero, la respuesta tiene tres cifras significativas.
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001603/lecciones/cap5/cap5lec2/cap5lec2.htm
http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/ingenieria/2001603/lecciones/cap5/cap5lec2/cap5lec2.htm
*Existen otras aplicaciones interesantes para los circuitos resonantes. En esta dirección se encuentra un applet con el que se puede determinar la velocidad de la luz mediante un circuito resonante
*En esta se encuentra un applet que representa un analizador de espectro el cual funciona de manera similar a un receptor de radio AM superheterodino, pero la salida en este caso va a una pantalla CRT en lugar de un altavoz.
http://translate.google.com.co/translate?hl=es&langpair=en%7Ces&u=http://education.tm.agilent.com/index.cgi%3FCONTENT_ID%3D15
domingo, 19 de septiembre de 2010
CIRCUITO RESONANTE RLC
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| Click aquí para ver este video. |
En el siguiente video se observa un circuito RLC conformado por un condensador variable (C), un solenoide (L), y bombilla de 200W (R) conectados en serie a 120 VAC. La inductancia de la bobina se puede variar mediante la inserción de un núcleo de hierro, y la capacitancia se puede variar por una hilera de interruptores. Al variar la inductancia y la capacitancia se puede lograr la resonancia del circuito, donde los flujos de corriente máxima ocurren a través de la resistencia (bombilla) ya que en resonancia como los valores de XC y XL son iguale se cancelan y en el circuito RLC la impedancia que ve la fuente es el valor de la resistencia que es en este caso la bombilla.
Tomado de:http://techtv.mit.edu/videos/771
APPLET PARA DIAGRAMAS DE BODE
Los diagramas de bode representan el espectro de frecuencia de las señales y de los sistemas , por esta razón son herramienta tan importante.En un sistema el diagrama de magnitud del bode indica la ganancia que tendra una señal de entrada en la salida a determinada frecuencia, a su vez en el diagrama de fase se mostrará el desfase de la señal de entrada, en la pagina que se verá a continuación se presenta un applet para calcular ese diagrama, no es necesario factorizar la funcion de transferencia, solo la dejamos en forma de polinomio y ponemos sus índices.
Por ejemplo se tiene: H(S) = 1 / S+1 entonces en numerador será [1] y el denominador [1 1 ]como muestra la figura:
Para trabajar con el applet abrir la pagina que se muestra a continuacion, la grafica de color azul es la ganancia y la de rosado la fase.Click aquí
RESONANCIA DE CIRCUITO RLC EN SERIE
Conocer las respuestas de frecuencia en un circuito es de vital importancia debido a la cantidad de aplicaciones en las ramas de control y comunicaciones.En la página que se indicará enseguida se muestran dos applets, el primero representa los desfases de corriente y tensión para un circuito RLC haciendo variar los valores de la capacitancia e inducancia y el segundo muestra las graficas de corriente vs frecuencia y potencia vs frecuencia mostrando la de resonancia y como es la curva de fase.
El circuito que utiliza el applet es el mostrado en la siguiente figura.
El circuito que utiliza el applet es el mostrado en la siguiente figura.
El primer applet me muestra la forma del desfase de las ondas de corriente y tensión.
Para trabajar con los applets ingrese la siguiente página .Click aquí.
lunes, 6 de septiembre de 2010
Instalaciones eléctricas domésticas
En Estados Unidos, la mayor parte de la iluminación y aparatos del hogar operan con corriente alterna monofásica 120V 60Hz. La compañía de energía abastece a los hogares con un sistema de ca de tres conductores.
En los sistemas de distribución la tensión de línea de por ejemplo:
12000 V se reduce gradualmente a 120/240 V con un transformador que tiene tres conductores, 2 vivos y un neutro. Las dos tensiones de 120V son de fase opuesta y por lo tanto suman cero. Es decir:
VW=0V/0°,VB=120V/0°,VR=120/180°=-VB
VBR=VB-VR=2VB=240/0°
En estos sistemas todos los elementos se conectan en paralelo; los equipos que consumen grandes corrientes se conectan a la línea de 240V.
A causa de los riesgos de la electricidad la instalación eléctrica residencial se reglamenta por normas locales y el NEC (National Electrical Code). Para evitar problemas se usan aisladores, conexiones a tierra, fusibles e interruptores.
Los códigos modernos de electricidad exigen un tercer conductor para una tierra aparte. Como el conductor neutro, el conductor de tierra no conduce electricidad, pero permite que los aparatos dispongan de una conexión a tierra independiente.
En la conexión de un receptáculo con una línea de 120 Vrms y a tierra, la línea neutra se conecta a tierra en muchos puntos críticos. Aunque la línea a tierra parece redundante, la conexión a tierra es importante por muchas razones:
-proporciona una trayectoria conveniente a tierra a los relámpagos que impactan la línea eléctrica
-las tierras minimizan el riesgo de choque eléctrico, el cual se debe al paso de corriente de una parte del cuerpo a otra.
Referencias Alexander-Sadiku
Fundamentos de circuitos eléctricos
tercera edición Mc Graw Hill 2006
domingo, 5 de septiembre de 2010
Simulaciones en PSPICE
La simulación de circuitos se ha convertido en una herramienta indispensable para el ingeniero pues es una aplicación de software con la que se puede realizar análisis y síntesis de circuitos electricos, permitiendo así conocer de antemano los resultados, valores de voltaje y de corriente, que se presentarán en los dispositivos de un circuito, sin inicialmente ser necesaria la implementación física del mismo. De este modo ORCAD SPICE que es una compilación de programas de diseño y simulaciónelectrónica proporciona bastantes ayudas en el área y el siguiente enlace proporciona información útil a la hora de simular circuitos trifásicos en este.Click aquí.
Transformación de las cantidades de fase en los vectores espaciales
Cuantificar la magnitud de las fases es de gran importancia para poder implementar soluciones efectivas, en el siguiente applet se presenta una herramienta útil que mostrará en forma gráfica las cantidades de fase utilizando el concepto de Vector Espacial. Para visualizarlo ingresar al siguiente enlace Vectores.
Tomado de:
| Seminario interactivo de electrónica de potencia (iPES) |
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