CIRCUITOS RESONANTES RCL
Cuando
una fuerza se aplica repetidamente a un sistema con la frecuencia natural del
mismo el resultado es la aparición de oscilaciones de gran amplitud. Este
fenómeno se llama resonancia.
En electrónica, la resonancia
eléctrica es el fenómeno que se produce al coincidir la frecuencia propia de un
circuito con la frecuencia de una excitación externa.
Un circuito resonante está formado
por una bobina, una resistencia y un capacitor el cual se alimenta de una
corriente alterna. Hay dos tipos de circuitos
resonantes: uno es el circuito resonante serie y el otro es el circuito
resonante paralelo.
Circuito
resonante en serie.
Cuando
se conecta un circuito RLC en serie, alimentado por una señal alterna (fuente
de tensión de corriente alterna), se presenta que:
En el condensador
aparecerá una reactancia capacitiva, dada por:
XC= 1/2πfC y en la bobina una
reactancia inductiva, dada por: XL=2π fL donde:
·
π = 3.14159
·
f = frecuencia en Hertz
Como
se puede ver los valores de estas reactancias depende de la frecuencia de la
fuente. A mayor frecuencia, XL es mayor, pero XC es menor y viceversa. Hay una
frecuencia para la cual el valor de la XC y XL son iguales. Esta frecuencia se
llama frecuencia de resonancia y se obtiene de la siguiente fórmula:
FR = 1 / (2 x π x (L x C)1/2).
Se presenta la igualdad entre XC y
XL, denominada como FRECUENCIA DE RESONANCIA la cual se obtiene a partir de:
FR= 1/(2π √LC).
En resonancia la XC
y XL son iguales en magnitud y opuestas en signos se presenta un desfase de
180º lo que causa cancelación del efecto de ambas, provocando un cortocircuito
en la entrada y salida, dando así una máxima tensión de salida e igual a
aquella tensión que ingresa al circuito.
El ancho de banda (BW) y el factor de
calidad (Q)
Los circuitos resonantes son utilizados para seleccionar las
bandas de frecuencias y así mismo rechazar otras. Cuando se está en la
frecuencia de resonancia la corriente por el circuito es máxima.
El ancho de banda de un circuito en serie no es más que la
diferencia entre las dos frecuencias. BW=F2-F1 El factor de calidad (Q) se
encuentra dado según sea el caso por: Q= XL/R ó XC/R
Y en los
circuitos paralelos se establece que: Q = RP / XC ó RP / XL sera el factor de
calidad ya sea en relación a un elemento inductivo o capacitivo.
Circuito resonante en paralelo
Para un circuito
paralelo en RLC la resonancia es la frecuencia a la cual la impedancia es
máxima. Sin embargo se presenta un caso en donde el condensador y la
inductancia suelen ser despreciables; es allí cuando se presenta la admitancia,
la cual se asimila con impedancia (Z) ya que ambas permite una relación entre
tensión – corriente, sin embargo la admitancia se encuentra definida por el inverso
de la impedancia para un elemento especifico del circuito, la cual permite
facilidad al paso de la corriente de un circuito. La ecuación de la admitancia
(Y) está dada por la ecuación: Y= 1/Z.
Cuando la frecuencia suele ser menor a
la resonancia, el valor de la reactancia capacitiva es alto y la inductiva es
baja, cuando se presenta el caso que la frecuencia se eleva en comparación de
la resonancia la frecuencia inductiva alcanza valores superiores mientras que
la capacitiva disminuye.
Por tener el mismo voltaje en el circuito paralelo la corriente se puede hallar en base a la ley de Ohm:
I= V/R
Se puede deducir que la corriente en la resistencia se encuentra en fase con la tensión, la corriente está atrasada 90º en relación al voltaje y la corriente del condensador está en adelanto del 90º.
Por tener el mismo voltaje en el circuito paralelo la corriente se puede hallar en base a la ley de Ohm:
I= V/R
Se puede deducir que la corriente en la resistencia se encuentra en fase con la tensión, la corriente está atrasada 90º en relación al voltaje y la corriente del condensador está en adelanto del 90º.
La frecuencia resonante de un circuito
paralelo la define:
Wo = 1/(2π √LC)
[√((R^2 lC-L)/(R^2 cC-L))]
Cabe resaltar que para valores pequeños de las resistencias de la inductancia y del condensador
[√((R^2 lC-L)/(R^2 cC-L))]
=1 lo que permite que la frecuencia resonante en paralelo sea igual a la frecuencia resonante en serie es decir: W=1/(2π √LC).
[√((R^2 lC-L)/(R^2 cC-L))]
Cabe resaltar que para valores pequeños de las resistencias de la inductancia y del condensador
[√((R^2 lC-L)/(R^2 cC-L))]
=1 lo que permite que la frecuencia resonante en paralelo sea igual a la frecuencia resonante en serie es decir: W=1/(2π √LC).
EL TRANSFORMADOR COMO ELEMENTO DE ACOPLAMIENTO
El transformador es un elemento que
transfiere energía de un circuito a otro, es decir, transporta un voltaje o
corriente variable utilizando el principio de inductancia magnética. Su función
principal es la de reducir o aumentar el voltaje o corriente de acuerdo a
nuestras necesidades.
Un transformador posee dos
bobinados, uno primario y uno secundario que se enrollan sobre un núcleo
magnético común, formado por chapas magnéticas apiladas.
El bobinado primario se conecta a la
tensión de entrada y por el secundario obtendremos la tensión de salida. El
mismo transformador puede actuar como elevador o reductor.
De manera totalmente general, puede
afirmarse que se producirá un acoplamiento entre dos circuitos siempre que
exista algún camino por el que alguno de ellos pueda ceder energía al otro.
El acoplamiento inductivo o magnético, por tanto, se
produce debido a las inductancias mutuas que existen entre un circuito y la
fuente de interferencia. Siempre que existe un conjunto de conductores
recorridos por corrientes eléctricas se presenta un fenómeno de inducción
magnética entre todos ellos.
El acoplamiento magnético es la manifestación de la
existencia de los campos magnéticos, y estos existen siempre que haya
corrientes eléctricas. Por lo tanto, cualquier conductor de un equipo genera un
campo magnético, y sus variaciones pueden incidir sobre cualquier circuito
cercano que presente un área en la que se induce una fuerza electromotriz.
Esquema de principio del
acoplamiento inductivo. Cualquier variación en la corriente del conductor I
crea una variación de campo magnético que induce una f.e.m. en un circuito
próximo.
Referencias Bibliográficas
Excelente información y muy bien explicado. Gracias
ResponderBorrarMuy bien explicado, ojalá suban más información de temas diferentes.
ResponderBorrarbuena información.solo faltó algunas aplicaciones de el transformador como elemento de acoplamiento pero lo demás esta bien.
ResponderBorrarBien explicado, sólo faltó algún ejemplo
ResponderBorrarBien explicado, sólo faltó algún ejemplo
ResponderBorrarBuena información, gracias por compartir
ResponderBorrarExcelente info, muy digerible. Gracias.
ResponderBorrarMuy buen post
ResponderBorrarExcelente informacion, justo lo que necesitaba!
ResponderBorrarmuy buena informacion, me servira de mucho ya que actualmete estoy llevando circuitos de corriente alterna, gracias
ResponderBorrarMuy bien explicado, falto mencionar que siempre se debe considerar el acoplamiento mutuo ya que siempre que exista, altera los resultados esperados
ResponderBorrarMuy bien explicado, falto mencionar que siempre se debe considerar el acoplamiento mutuo ya que siempre que exista, altera los resultados esperados
ResponderBorrarMuy buen aporte, aunqueun video o un buen ejemplo hubieran servido de mucho pero de igual manera, buen trabajo compañero.
ResponderBorrarMuy buena información, me ayudó bastante :D
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