Programación de Ingeniería Mecánica UPB:Grupo 1410 08

Integrantes

Juan Pablo Roldán Ospina, estudiante de Ingeniería Mecánica
Jesus Alfredo Gonzalez Monroy, estudiante de Ingeniería Mecánica

Resumen

En la actualidad, la mayor parte de las fuentes eléctricas que alimentan máquinas o electrodomésticos suministran corriente alterna. Se ha decidido crear un programa que facilite el cálculo de corrientes, voltajes y resistencias en cualquier tipo de elemento que use corriente alterna para así prevenir fallos en dichos elementos. El cálculo de estos aspectos se ven influenciados por la capacitancia, inductancia e impedancia. Existen diferentes tipos de circuitos que trabajan con corriente alterna, entre los cuales se puede encontrar los circuitos resistivos inductivos, resistivos capacitivos o una combinacion de ambos. Estos pueden ser en serie o en paralelo. En este espacio se trabajara el circuito resistivo inductivo en serie.

Introducción

La corriente alterna es una rama de la electrónica que permiten el análisis del funcionamiento de los circuitos compuestos de resistores, condensadores e inductores con una fuente de corriente alterna. En cuanto a su análisis, todo lo visto en los circuitos de corriente continua es válido para los de alterna con la salvedad que habrá que operar con números complejos con ecuaciones diferenciales.[1]

Marco teórico

Un circuito de corriente alterna esta constituido por la combinacion de resistencias, capacitancias, inductancias y un generador que suministra la corriente. una fuerza electromotriz alterna es generada mediante la rotacion de una bobina con velocidad constante dentro de un campo magnetico generado por los polos de un imán.

La fuerza electromotriz en cada instante depende de la posición del conductor en relación al campo magnético, de manera que si el alambre gira a una velocidad angular constante la fuerza electromotriz puede ser calculada como:

$V=V_{m}*sin(wt)$

Donde:

V -> Voltje en dicho instante

V_m -> Valor maximo de voltaje

w -> Valor maximo de voltaje

f -> frencuencia de la onda

La frecuencia de la onda esta ligada a la velocidad angulas w, la cual puede ser halla como:

$f=w/(2*/pi)$

Es posible calcular el voltaje al cual esta sometida dicha resistencia por medio de la ecuación:

$V_{i}=R_{i}*I$

Existen otros factores que influyen en el análisis adecuado de circuitos con corriente alterna

$X_{l}=2*\pi *f*l$ Reactancia inductiva de la bobina

$Z=(R_{T}^{2}+X_{l}^{2})^{(}1/2)$ Impedancia del circuito

El ángulo de desfase que existe entre la corriente y el voltaje puede ser conocido mediante:

$\Theta =arctan(X_{l}/R_{T})$

La potencia real o activa esta dada por:

$P=V_{T}*I*cos(\Theta )$

La potencia reactiva esta dada por:

$Q=V_{T}*I*sen(\Theta )$

La potencia Aparente esta dada por:

$S=V_{T}*I$

Se puede observar que la potencia a parente es la suma vectorial de de la potencia real y reactiva. Esta se puede calcular también como:

$S=(P^{2}+Q^{2})^{(}1/2)$

Diseño de la solución

A partir de la deducción de las formulas usadas en circuitos con corriente alterna, el resultado es regido por las ecuaciones:

Voltaje total del circuito $V_{T}=\sum V_{i}$

Voltaje en cada resistencia

$V_{i}=R_{i}*I$

Reactancia inductiva

$X_{l}=2*\pi *f*l$

Impedancia

$Z=(R_{T}^{2}+X_{l}^{2})^{(}1/2)$

ángulo de desfase entre la corriente y el voltaje

$\Theta =arctan(X_{l}/R_{T})$

Potencia

$P=V_{T}*I*cos(\Theta )$

Cronograma

Descripción del software

Se ha creado una interfaz grafica con el proposito de obtener de una manera rápida los voltajes a los que son sometidos cada elemento del circuito, la potencia transmitida por un gerenador, la impedancia y reactancia inductiva del circuito a partir de unos datos base ingresados por el usuario que pueden ser modificados de manera rapida y sencilla

Resultados

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Conclusiones y trabajo futuro

El trabajo ayuda a la comprensión y entendimiento del tema de una manera mas didáctica.
Para trabajos futuros se empleara trabajo de circuitos con corriente alterna en paralelo y serie a la vez.