Fuente de Alimentación CA de Bajo Voltaje: Componentes y Mejores Prácticas para Circuito de Desfase de Fase

COMPONENTES Y MATERIALES

• Fuente de alimentación CA de bajo voltaje
• Dos capacitores, 0,1 µF cada uno, no polarizados (Radio Shack #272-135)
• Dos resistencias de 27 kΩ

Recomiendo capacitores de disco cerámico porque son insensibles a la polaridad (no polarizados), económicos y duraderos. Evita capacitores con cualquier tipo de marca de polaridad, ¡pues serán destruidos al alimentarlos con CA!

 

REFERENCIAS CRUZADAS

Lessons In Electric Circuits, Volumen 2, capítulo 1: "Teoría Básica de CA"

Lessons In Electric Circuits, Volumen 2, capítulo 4: "Reactancia e Impedancia — Capacitiva"

 

OBJETIVOS DE APRENDIZAJE

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

 

DIAGRAMA ESQUEMÁTICO

 

 

ILUSTRACIÓN

 

 

INSTRUCCIONES

Construye el circuito y mide las caídas de voltaje a través de cada componente con un voltímetro CA. Mide el voltaje total (de alimentación) con el mismo voltímetro. Descubrirás que las caídas de voltaje no suman igual al voltaje total. Esto se debe a los desfases de fase en el circuito: el voltaje caído a través de los capacitores está fuera de fase con el voltaje caído a través de las resistencias, y por tanto las cifras de caída de voltaje no se suman como se esperaría. Tomando en cuenta el ángulo de fase, sí suman igual al total, pero un voltímetro no proporciona mediciones de ángulo de fase, solo amplitud.

Intenta medir la caída de voltaje a través de ambas resistencias a la vez. Esta caída de voltaje sí será igual a la suma de las caídas medidas a través de cada resistencia por separado. Esto te dice que las formas de onda de caída de voltaje de ambas resistencias están en fase entre sí ya que se suman simple y directamente.

Mide la caída de voltaje a través de ambos capacitores a la vez. Esta caída de voltaje, como la medida a través de las dos resistencias, sí será igual a la suma de las caídas medidas a través de cada capacitor por separado. Del mismo modo, esto te dice 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 60 Hz (frecuencia de energía doméstica en Estados Unidos), calcula impedancias para todos los componentes y determina todas las caídas de voltaje usando la Ley de Ohm (E=IZ ; I=E/Z ; Z=E/I). Las magnitudes polares de los resultados deberían coincidir estrechamente con tus lecturas de voltímetro.

 

SIMULACIÓN POR COMPUTADORA

 

Esquemático con números de nodo SPICE:

 

Las dos resistencias de gran valor R_bogus1 y R_bogus1 están conectadas a través de los capacitores para proporcionar un camino CC a tierra de modo que SPICE funcione. Esto es una "solución" para una de las rarezas de SPICE, para evitar que vea los capacitores como circuitos abiertos en su análisis. Estas dos resistencias son totalmente innecesarias en el circuito real.

Netlist (crea un archivo de texto conteniendo el siguiente text, textualmente):

desfase 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 a través de pares de componentes similares
.print ac v(1,3) v(3,0)
.end

 

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de Trabajo de Potencia CA
• Hoja de Trabajo de Fase CA