Anlisis de Transitorios

Anlisis de Transitorios

Anlisis de Circuitos en el TiempoEn este curso se van a analizar las respuestas transitorias en voltaje y/o corriente en los elementos bsicos de un circuito elctrico (Capacitor, Inductor y Resistor). Para ello se va a considerar el efecto que produce un interruptor o interruptores que estn colocados dentro de una red, estructura o circuito elctrico. Aunque los circuitos que se van a considerar tienen una apariencia muy elemental, tambin son de una gran importancia prctica. Las redes de esta forma se emplean en amplificadores electrnicos, sistemas de control automtico, amplificadores operacionales, equipos de comunicaciones y en otras muchas aplicacionesLa respuesta de una red elctrica est en funcin del tipo de elementos que la componen, stos como ya se conocen son tres elementos pasivos y dos activos. Los elementos pasivos son: Resistor, Capacitor e Inductor. Los elementos activos son: Fuente de Corriente y Fuente de Voltaje.

La manera en la que se van a representar y a considerar los elementos pasivos es la siguiente:

La forma en la que se van a representar y a considerar los elementos activos es la siguiente:

Las diferentes posiciones en que se representan los interruptores en un circuito elctrico; se muestra en las siguientes figuras. En la figura 1, se observa a un interruptor abierto; la figura 2 muestra a un interruptor cerrado y en la figura 3 se ven ejemplos de un interruptor de cambio de posicin.

Figura 1. Diferentes posiciones de un interruptor abierto.

Figura 2. Diferentes posiciones de un interruptor cerrado.

Figura 3. Diferentes posiciones de un interruptor de cambio de posicin.

Cuando un interruptor es operado; es decir, se cierra, se abre o pasa de una posicin a otra, produce en la red elctrica un transitorio de poca duracin, el cual va ha ser estudiado.

Al producirse un cambio de estado dentro de la red; esto es, de un estado permanente antes de accionar el interruptor, se pasa a un estado transitorio de poca duracin debido al cambio de posicin del interruptor y posteriormente a otro estado permanente ya que el interruptor permanece en la nueva posicin.

Se considera que en un estado permanente, el transitorio generado por el cambio de posicin del interruptor o interruptores se ha extinguido.

Puede darse el caso que al momento de operar los interruptores, los capacitores tengan carga y las bobinas contengan campos magnticos, esto va ha originar que circule corriente a travs de bobinas y capacitores. Bajo estas condiciones se dice que los capacitores y las bobinas llegan al cambio de estado con condiciones iniciales.

Las condiciones iniciales producen transitorios de poca duracin a los cuales le sigue un estado permanente. La suma de estos dos estados constituye la solucin del circuito y se considera una respuesta completa de la red elctrica.

El mtodo general que se va a emplear para analizar redes con interruptores es el siguiente:

I. Se analiza el circuito para tiempos menores que cero t0 (t=0+). En este caso el circuito que se tiene al realizar el cambio de posicin del interruptor o interruptores, tiene como caracterstica que en el aparecen nuevas corrientes y voltajes. Adems puede considerarse que la red elctrica esta nuevamente en un estado permanente debido a que el interruptor ya no se mueve de posicin. Condiciones InicialesNormalmente el valor de las condiciones iniciales de un elemento almacenador de energa (Capacitor o Bobina) que esta colocado en una red elctrica debe ser calculado; puede ser que se den como datos del problema que hay que resolver o tambin que no se tengan condiciones iniciales. nicamente en tiempos menores que cero t