Práctica S6: Circuitos eléctricos de 2º orden 1. Objetivos 2. Material

Circuitos eléctricos de 2º orden: Práctica S6
Práctica S6: Circuitos eléctricos de 2º orden
1. Objetivos
Los objetivos de la práctica son:
1.-
Utilizar el simulador Pspice para el estudio de la respuesta transitoria en circuitos de primer orden.
2.-
Uso de fuentes lineales por tramos.
3.-
Uso de interruptores controlados por la corriente y por la tensión.
2. Material necesario
El material para realizar la práctica es el siguiente:
1
1
1
1
Ordenador PC o compatible con Windows 95.
Copia del programa de simulación Pspice de Microsim, versión de evaluación o de estudiante.
Impresora
Disco de 1.4Mb
3. Generalidades
3.1 Fuente de pulsos exponenciales
Para definir en el simulador Pspice, un generador cuya forma de onda está constituida por una función exponencial, se
deben de indicar los coeficientes y constantes de tiemp o que se indican a continuación. Según la figura, las ecuaciones y
los valores que se utilicen, se puede definir una exponencial creciente, una exponencial decreciente o ambas, formando un
pulso. La sintaxis es:
V(nombre) (nudo +) (nudo -) EXP((valor inicial V1) (valor de pulso V2) (t.subida TD1) (cte.subida) (t.caída TD2) (cte.caída))
vg ? V1
0 ? t ? TD1
? ?t ? TD1 ?
?
?
?1
vg ? V1 ? ?V2 ? V1 ?? 1 ? e
TD1 ? t ? TD2
?
?
?
? ?t ? TD1 ?
? ?t ? TD2 ?
?
?
?1 ?
?2 ?
vg ? V1 ? ?V2 ? V1 ?? 1 ? e
? ? ?V1 ? V2 ??1 ? e
? TD2 ? t ? Tfinal
?
?
?
?
Donde EXP determina un generador de pulsos exponenciales, definido por los 6 parémetros colocados entre paréntesis.
Estos parámetros son:
??Valor inicial de tensión V1
??Valor máximo alcanzado por el pulso V2
??Instante en el que comienza la exponencial creciente
??Constante de tiempo de la exponencial creciente
??Instante en el que comienza la exponencial decreciente
??Constante de tiempo de la exponencial decreciente
Un ejemplo de este tipo de generador es:
Vg 1 0 EXP(3 10 50e-3 0.1 400e-3 0.2)
1
Práctica S6: Circuitos eléctricos de 2º orden
3.2 Modelización para el uso de interruptores
Es posible incluir interruptores en un circuito. Para reflejar en la descripción del circuito esta posibilidad, es necesario:
1.
Hacer la descripción del interruptor como un elemento del circuito.
La apertura o cierre del interruptor es comandada por una tensión o una intensidad, por tanto, existen dos tipos
diferentes de interruptores cuyo formato es el siguiente:
a) Interruptor controlado por tensión
S(nombre)
(nudo1)
(nudo2)
(nudo control +)
(nudo control -)
(nombre modelo)
Donde:
?? El campo nombre es el nombre del interruptor.
?? Los campos nudo1 y nudo2, son los puntos del circuito a los que está conectado.
?? Los campos nudo control + y nudo control -, son los puntos entre los que se establece la tensión que
controla al interruptor.
?? El campo nombre modelo es el nombre del modelo que caracteriza al interruptor.
Por ejemplo:
S1
3
4
1
2
Int1
Con esta línea identificamos un interruptor controlado por tensión, de nombre 1 conectado entre los puntos 3 y 4,
controlado por la tensión V(1,2), según el modelo de nombre Int1.
b) Interruptor controlado por corriente
W(nombre)
(nudo1)
(nudo2)
V(nombre)
(nombre modelo)
Donde:
?? El campo nombre es el nombre del interruptor.
?? Los campos nudo1 y nudo2, son los puntos del circuito a los que está conectado.
?? El campo V(nombre), es el nombre de una fuente de tensión por la que circula la corriente que controla al
interruptor.
?? El campo nombre modelo es el nombre del modelo que caracteriza al interruptor.
Por ejemplo:
W1
3
4
V2
Int1
Con esta línea identificamos un interruptor controlado por corriente, de nombre 1 conectado entre los puntos 3 y
4, controlado por la corriente en el generador V2, según el modelo de nombre Int1.
2.
Crear un modelo del interruptor
Para definir un modelo del interruptor se utiliza la sentencia de control .MODEL, cuyo formato es:
.MODEL
.MODEL
(nombre modelo)
(nombre modelo)
VSWITCH
ISWITCH
(parámetro=valor)
(parámetro=valor)
Donde:
?? El campo nombre modelo es el nombre del modelo, ha de ser el mismo que se utilizó al describir el interruptor.
?? Al final, entre paréntesis, los parámetros que caracterizan al dispositivo que se modela, que para los
interruptores se relacionan en la siguiente tabla con el valor asignado por defecto:
Parámetro
RON
ROFF
VON
VOFF
ION
IOFF
2
Definición
Resistencia si está encendido (cerrado)
Resistencia si está apagado (abierto)
Valor de tensión para el encendido
Valor de tensión para el apagado
Valor de corriente para el encendido
Valor de corriente para el apagado
Valor por defecto
1.0
1e+6
1.0
0.0
1e-3
0.0
Circuitos eléctricos de 2º orden: Práctica S6
Por ejemplo:
.MODEL
Int1
VSWITCH
(RON=0.01
VON=10)
Con esta línea se crea el modelo de nombre Int1, que corresponde a un interruptor controlado por tensión, que se
cerrará cuando la tensión de control alcance el valor de 10 voltios con una resistencia de 0.01 ? .
4. Procedimiento
1.
2.
Obtener con Probe la respuesta transitoria de un circuito paralelo RLC sin fuentes, con los valores indicados en la tabla,
para cuatro casos diferentes. Imprimir la gráfica de las corrientes en el circuito e indicar el tipo de comportamiento de
cada caso.
Resistencia
Bobina
Condensador
iL(0)
v C(0)
Tiempo
Circuito 1
0.67 ?
1H
0.5 F
2A
10 V
4s
Circuito 2
1?
1H
0.25 F
-6 A
5V
3s
Circuito 3
16.67 ?
0.1 H
0.001 F
-0.6 A
10 V
0.15 s
Circuito 4
-
0.1 H
0.001 F
-0.6 A
10 V
0.15 s
Obtener con Probe la respuesta transitoria del circuito de la figura, imprimiendo la gráfica de la tensión en el
condesador, vC(t), para t>0. Suponer condiciones de estado estable para t=0-, manteniendo durante 10s el conmutador
en la primera posición y 5s más en la segunda posición.
4?
t=10
1H
6e ?3 t V
1
4
v
6?
10V
3.
F
Obtener con Probe la respuesta transitoria del circuito de la figura, imprimiendo la gráfica de la tensión en el condesador
vC(t) y la corriente en la bobina iL(t). Las condiciones iniciales son nulas y los conmutadores actúan en el instante
t=10s. R=3? , L=1H, C=0.5F e i=2A.
t=10
L
t=10
iL
i
C
vC
R
10V
3