Cambio de fase

PIEZAS Y MATERIALES

• Fuente de alimentación de CA de bajo voltaje
• Dos capacitores, 0.1 µF cada uno, no polarizados (catálogo de Radio Shack # 272-135)
• Dos resistencias de 27 kΩ

Recomiendo los condensadores de disco cerámico porque son insensibles a la polaridad (no polarizados), económicos y duraderos. ¡Evite los condensadores con cualquier tipo de marca de polaridad, ya que se destruirán si se alimentan con CA!

REFERENCIAS CRUZADAS

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 2, capítulo 1:“Teoría básica de CA”

Lecciones de circuitos eléctricos , Volumen 2, capítulo 4:"Reactancia e impedancia:capacitiva"

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

• Cómo los voltajes de CA fuera de fase no se suman algebraicamente, sino de acuerdo con la aritmética vectorial (fasorial)

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

ILUSTRACIÓN

INSTRUCCIONES

Construya el circuito y mida las caídas de voltaje en cada componente con un voltímetro de CA. Mida el voltaje total (suministro) con el mismo voltímetro. Descubrirá que las caídas de voltaje no sumar para igualar el voltaje total. Esto se debe a los cambios de fase en el circuito:la caída de voltaje a través de los condensadores está fuera de fase con la caída de voltaje a través de las resistencias y, por lo tanto, las cifras de caída de voltaje no se suman como cabría esperar. Teniendo en cuenta el ángulo de fase, hacen suman para igualar el total, pero un voltímetro no proporciona medidas de ángulo de fase, solo amplitud.

Intente medir la caída de voltaje en ambas resistencias a la vez. Esta caída de voltaje será igual a la suma de las caídas de voltaje medidas en cada resistencia por separado. Esto le indica que las formas de onda de caída de voltaje de ambas resistencias están en fase entre sí, ya que se suman de manera simple y directa.

Mida la caída de voltaje en ambos condensadores a la vez. Esta caída de voltaje, como la caída medida en las dos resistencias, será igual a la suma de las caídas de tensión medidas en cada condensador por separado. Asimismo, esto le indica que las formas de onda de caída de voltaje de ambos capacitores están en fase entre sí.

Dado que la frecuencia de la fuente de alimentación es de 60 Hz (frecuencia de energía doméstica en los Estados Unidos), calcule las impedancias para todos los componentes y determine todas las caídas de voltaje usando la ley de Ohm (E =IZ; I =E / Z; Z =E / I). Las magnitudes polares de los resultados deben coincidir estrechamente con las lecturas de su voltímetro.

SIMULACIÓN DE COMPUTADORA

Esquema con números de nodo SPICE:

Las dos resistencias de gran valor R _bogus1 y R _bogus1 están conectados a través de los capacitores para proporcionar una ruta de CC a tierra para que SPICE funcione. Esta es una "solución" para una de las peculiaridades de SPICE, para evitar que vea los condensadores como circuitos abiertos en su análisis. Estas dos resistencias son completamente innecesarias en el circuito real.

Netlist (crea un archivo de texto que contenga el siguiente texto, literalmente):

 cambio de fase v1 1 0 ac 12 sin r1 1 2 27k r2 2 3 27k c1 3 4 0.1u c2 4 0 0.1u rbogus1 3 4 1e9 rbogus2 4 0 1e9 .ac lin 1 60 60 * Voltaje a través de cada componente:. print ac v (1,2) v (2,3) v (3,4) v (4,0) * Voltaje entre pares de componentes similares .print ac v (1,3) v (3,0) .end 

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de trabajo de energía CA
• Hoja de trabajo de la fase de CA