CIRCUITO RLC EN MATLAB
1. INTRODUCCION
SimPowerSystems proporciona bibliotecas de componentes de
herramientas de anlisis para el modelado y simulacin elctricos de
potencia. Las bibliotecas incluyen modelos de componentes de energa
elctrica, incluidas las maquinas trifsicas, unidas elctricas y
componentes para aplicaciones tales como sistemas de transicin de
corriente alerta flexible y los sistemas de energa
renovable.SimPowerSystems modelos se pueden utilizar para
desarrollar el sistema de control y de rendimiento de nivel de
sistemas de prueba. Pueden parametrizar sus modelos utilizando
MATLABvariables y expresiones, y sistemas de control de diseo para
el sistema de energa elctrica en Simulink. 2. OBJETIVOS 2.1.
OBJETIVO GENERAL
Construir el circuito elctrico con la biblioteca Simulink.
2.2. OBJETIVO ESPECIFICO Analizar la grafica del circuito.
Analizar el funcionamiento del simulink. Armar el circuito en el
simulink.
3. MARCO TEORICO
3.1. CAPACITORUn capacitor est compuesta de dos terminales cuyo
propicito primario es introducir capacitancia a un circuito
elctrico. La capacitancia se define como la razn de carga
almacenada a la diferencia del voltaje entre dos placas o alambres
conductores.C
Q = carga almacenada.V= diferencia de potencial entre bornes.Un
capacitor en un elemento de dos terminales que consta de dos placas
conductoras separadas por un material no conductor.
3.2. BOBINA
Almacena energa en forma de campo magntico. Todo cable por el
que circula un corriente tiene a su alrededor un campo magntico,
siendo el sentido del flujo del campo magntico.Las bobinas se
oponen a los cambios bruscos de la corriente que circula por
ellas.
3.3. CIRCUITO RLC
3.3.1. DEFINICIONEnelectrodinmicauncircuito RLCes un circuito
lineal que contiene unaresistencia elctrica, unabobina(inductancia)
y un condensador(capacidad).Existen dos tipos de circuitos RLC,
enserieo enparalelo, segn la interconexin de los tres tipos de
componentes. El comportamiento de un circuito RLC se describen
generalmente por una ecuacin diferencial de segundo orden (en donde
loscircuitos RCoRLse comportan como circuitos de primero orden).Con
ayuda de ungenerador de seales, es posible inyectar en el
circuitooscilacionesy observar en algunos casos el fenmeno de
resonancia, caracterizado por un aumento del corriente (ya que la
seal de entrada elegida corresponde a la pulsacin propia del
circuito, calculable a partir de la ecuacin diferencia que lo
rige).3.3.2. CIRCUITO RLC EN PARALELO
El clculo de laimpedanciade un circuito RLC paralelo es
considerablemente ms difcil que el clculo de la impedancia del
circuitoRLC serie. Esto se debe a que cada rama del circuito tiene
su propio ngulo defasey estos no se pueden combinar de una manera
simple. La combinacin de ramas de impedancias paralelas, se realiza
de la misma manera que lasresistencias paralelas:
Pero aunque las magnitudes de las impedancias de cada rama se
puede calcular de:
3.4. CIRCUITOS DE POTENCIA Un circuito RLC se compone de los
elementos pasivos: resistencia, bobina y condensador.
Fuente de alimentacinRCL
FIGURA 1: CIRCUITO RLC. LAS LNEAS QUE UNEN LOS DISTINTOS
ELEMENTOS SE CONSIDERAN IDEALES (SIN RESISTIVIDAD, INDUCTANCIA NI
CAPACIDAD).
La resistencia representa la oposicin al paso de corriente, la
bobina el retardo en el cambio de intensidad y el condensador la
acumulacin de carga. Veremos el caso ms sencillo, el circuito RLC
en corriente continua, es decir, conectado a una fuente que
proporciona al circuito una tensin constante en el tiempo. Antes de
analizar la corriente que circula por l, veamos algunas
caractersticas de estos elementos que nos ayudarn en la
resolucin.3.5. MULTIMETROUnMultmetro, tambin
denominadopolmetro,testeromultitester, es un instrumento elctrico
porttil para medir directamente magnitudes elctricas activas
comocorrientesypotenciales(tensiones) o pasivas comoresistencias,
capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente
continua o alterna y en varios mrgenes de medida cada una. Los hay
analgicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya
funcin es la misma (con alguna variante aadida).
3.5.1. AMPERIMETRO
ESQUEMA 2: AMPERMETRO.
Para que el polmetro trabaje como ampermetro (Esquema 2) es
preciso conectar una resistencia en paralelo con el instrumento de
medida (vnculo). El valor dedepende del valor en amperios que se
quiera alcanzar cuando la aguja alcance el fondo de escala. En el
polmetro aparecern tantas resistenciasconmutables como valores
diferentes de fondos de escala se quieran tener. Por ejemplo, si se
desean escalas de 10 miliamperios, 100 miliamperios y 1 amperio y
de acuerdo con las caractersticas internas el instrumento de medida
(vnculo), aparecern tres resistenciasconmutables.Si se desean medir
corrientes elevadas con el polmetro como ampermetro, se suelen
incorporar unasbornasde acceso independientes. Los circuitos
internos estarn construidos con cable y componentes adecuados para
soportar la corriente correspondiente.Para hallarsabemos que se
cumple:
Donde: es la intensidad mxima que deseamos medir (fondo de
escala). es la intensidad que circula por elgalvanmetro.la
corriente que pasa por la resistencia shunt ().
A partir de la relacin:
Que se deduce de laLey de Ohmllegamos al valor que debe tener la
resistencia shunt ():
De esta ecuacin se obtiene el valor deque hace que por
elgalvanmetropasenmA cuando en el circuito exterior circulan
mA.
3.5.2. VOLTIMETRO
ESQUEMA 3: VOLTMETRO.
Para que el polmetro trabaje comovoltmetro(Esquema 3) es preciso
conectar una resistencia en serie con elinstrumento de medida. El
valor dedepende del valor en voltios que se quiera alcanzar cuando
la aguja alcance elfondo de escala. En el polmetro aparecern tantas
resistenciasconmutables como valores diferentes de fondos de escala
se quieran tener. Por ejemplo, en el caso de requerir 10 voltios,
20 voltios, 50 voltios y 200 voltios, existirn cuatro resistencias
diferentes. Para conocer el valor de la resistencia que debemos
conectar utilizamos la siguiente expresin:
Que se desprende directamente de esta:
Lo que llamamoses la intensidad que hay que aplicar al polmetro
para que la aguja llegue a fondo de escala.
3.6. MATLABEs una herramienta de software matemtico que ofrece
unentorno de desarrollo integrado(IDE) con un lenguaje de
programacin propio (lenguaje M). Est disponible para las
plataformasUnix,WindowsyMac OS X.Entre sus prestaciones bsicas se
hallan: la manipulacin dematrices, la representacin de datos y
funciones, la implementacin dealgoritmos, la creacin de interfaces
de usuario (GUI) y la comunicacin con programas en otroslenguajesy
con otros dispositivoshardware. El paquete MATLAB dispone de dos
herramientas adicionales que expanden sus prestaciones, a saber,
Simulink (plataforma de simulacin multidominio) y GUIDE (editor de
interfaces de usuario - GUI). Adems, se pueden ampliar las
capacidades de MATLAB con lascajas de herramientas (toolboxes); y
las de Simulink con lospaquetes de bloques(blocksets).Es
unsoftwaremuy usado en universidades y centros de investigacin y
desarrollo. En los ltimos aos ha aumentado el nmero de
prestaciones, como la de programar directamenteprocesadores
digitales de sealo crear cdigoVHDL.3. MATERIALES Y/O EQUIPOS
Computadora personal Software Matlab Biblioteca Simulink Gua de
usuario de SimPowerSystems4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.Para
realizar el presente laboratorio primero se debe entrar a nuestra
gua de SimPowerSystems de la siguiente manera
Entrar al programa Matlab R2012 haciendo click solamente en el
icono
Hacer click en el botn Simulink para ingresar a la gua y sus
respectivas bibliotecas
Hacer click en el botn Help de la librera simulink y buscar la
gua de SimPowerSystems
Hacer click en Users Guide y hacer click en la primera opcin que
dice Getting Started
Hacer click en Users Guide y despus en la opcin que diceBuilding
and Simulating a Simple Circuit
Despus de encontrar la gua realizar los pasos que se indican en
la gua
Para ingresar a las libreras escribir powerlib y se conseguirn
los elementos para nuestro circuito
Armar el circuito que se muestra en la figura
Para armar el circuito se debe realizar lo siguiente.
Primero debemos hacer click en File / new model para abrir un
nuevo cuadro esquemtico para poder realizar nuestro circuito
Primero al entrar al powerlib se mostraran los diferentes
componentes de aqu sacamos los componenets que necesitamos
empesamos por buscar un fuente alterna en electrical sources
Hacemos click en AC Voltage Source y arrastramos a nuestro
cuadro esquemtico
Y haciendo doble click en nuestra fuente AC es como cambiamos su
valor y colocamos 424.4e3 * sqrt (2) esto es para colocar un valor
eficaz y e3 significa que son exponente a la 3 ya que en el
circuito nos pide que la fuente sea 424.4kv e introduzca la
amplitud, fase, y los parmetros de frecuencia de acuerdo con los
valores indicados enel circuito .
Cambiar el nombre de esta fuente de AC a Vs para realizar el
cambio solo hacer doble click donde indica el nombre y escribir
Entre de nuevo a la librera de powrlib y leugo haga click en
elements para ingresar a la librera de elementos o componentes
despus buscar Parallel RLC Branchbloque, que se puede encontrar en
la biblioteca de elementos depowerlib, establecer sus parmetros,
como se muestra en elcircuito , y despus cambiar el nombre a
Z_eq.
El Rs_eq resistencia del circuito se puede obtener desde el
bloque de rama de RLC en paralelo.Duplicar el bloqueo de rama RLC
paralelo, que ya est en el esquema del circuito Seleccione R para
el parmetro Type Poder y establezca el parmetro R segnel circuito
Se debe seleccionar R en la siguiente tabla
Una vez que el cuadro de dilogo se cierra, observe que los
componentes L y C han desaparecido para que el icono muestra ahora
una sola resistencia.Y se debe cambiar el Nombre a esta por Rs_eq
.
Para Cambiar el tamao de los diversos componentes y bloques de
interconexin arrastrando las lneas de salidas a las entradas de los
bloques como cualquier imagen
Para completar el circuito delcircuito a modelar, es necesario
agregar una lnea de transmisin y un reactor shunt.Agregue el
interruptor adelante enSimulacin Transitorios El modelo de una lnea
con parmetros distribuidos uniformemente C R, L, y por lo general
consiste en un retardo igual al tiempo de propagacin de las ondas a
lo largo de la lnea, una buena aproximacin de la lnea con un nmero
finito de estados se puede obtener en cascada varios circuitos de
PI, cada uno representando una pequea seccin de la lnea.Una seccin
de PI consiste en una rama RL serie C y dos ramas de derivacin.El
modelo de precisin depende del nmero de secciones PI utilizados
para el modelo.Copie lalnea de seccin PIcuadra de la biblioteca de
elementos en elesquema del circuito y armar como indica en la
figura
Como se puede ver en la imagen se debe llenar es tabla con esos
valore
una resistencia en serie con un inductor.Se puede usar unPoder
Serie RLCbloque para modelar el reactor shunt, pero entonces tendra
que calcular manualmente y ajuste los valores de R y L del factor
de calidad y potencia reactiva que se especifica en elCircuito
Por lo tanto, debemos especificar bien las potencias activa y
reactiva absorbidas por el reactor shunt.Y se debe colocar en sus
valor la siguiente tablaVn424.4e3 V
fn60 Hz.
P110e6/300 W (factor de calidad=300)
QL110e6vars
Qc0
Tenga en cuenta que, como se especifica ninguna potencia
reactiva capacitiva, el capacitor desaparece como se ve en la
figura
Se necesita un bloque de medicin de voltaje para medir el
voltaje en el nodo B1.Este bloque se encuentra en la biblioteca de
Medidas depowerlib.Copie y nombrarlo U1.Conecte su aportacin
positiva a la B1 y su entrada negativa Para buscar estos
componentes se debe buscar la librera skins y dentro de esta se
debe buscar scoupe que es nuestro osciloscopio y tambin en search
solo escribimos grain para buscar nuestras ganancias o para medir
las ganancias y conectar a estos de la siguiente manera
Se coloca Gain para buscar el medidor de nuestra ganancia
Para buscar nuestro voltmetro se debe colocar en la librera
Measurement y colocar el siguiente componente
para trabajar con cantidades normalizadas (por unidad de
sistema).La tensin se normaliza dividiendo el valor en voltios por
un voltaje de base correspondiente al valor de pico de la tensin
nominal del sistema.En este caso, el factor de escalaKes
.ahora armamos por ltimo el siguiente circuito para su
medicin
Aadir un bloque PowerGUI a su modelo.El objetivo de este bloque
se discute este paso es muy importante ya que si no se aade este
dispositivo nuestro circuito no funcionara para colocar el cuadro
se debe buscar en:
SeleccioneSimulacin>Ejecutar.Abra los bloques Alcance y
observar los voltajes en los nodos B1 y B2.Mientras se ejecuta la
simulacin, abrir el Vs.cuadro de dilogo bloque y modificar la
amplitud.Observar el efecto en los dos mbitos.Tambin puede
modificar la frecuencia y la fase.
Y lo que obtenemos es en nuestro primer multmetro se mide:
En nuestro segundo multmetro se mide:
Cambiando nuestro VPK
Cambiando nuestro voltaje de entrada del circuito la seal de
entrada se vuelve mas pequea e igual con salida las dos seales
reducen considerablemente
Cambiando la fase del circuito de 0 a 120
Cambiando la frecuencia
CALCULOS Y GRAFICOS CONCLUSIONES Se logr construir un circuito
de potencia mediante el programa matlabSe logro analizar las
diferentes graficas de las tensiones B1 Y B2 del circuito mediante
su medicin con el multmetro Se analizo el circuito con diferente
voltaje de entrada, con diferente frecuencia y con diferente
fase
BIBLIOGRAFIA
es.wikipedia.org/wiki/MATLAB
www.mat.ucm.es/~infante/matlab/notas.htm
www.bkprecision.com/downloads/datasheets/es/1657_hoja_de_datos.pdf
es.wikipedia.org/wiki/Multmetro
www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-de.../multimetro
media.utp.edu.co/facultad-ciencias-basicas/...de.../experimento4if.pdf
www.buenastareas.com Pgina principalTemas Variados
recursostic.educacion.es/.../Circuito_potencia/circuito_de_potencia.htm
www.heurema.com/PDF25.htm
