Análisis de circuitos en ingeniería

Fuente de Voltaje

Fuente ideal de voltaje

Una fuente ideal de voltaje es un dispositivo cuyo voltaje entre terminales es independiente de la corriente que circula a través de él.

• ¿Qué corriente entrega una fuente de voltaje de 1 voltio a un resistor de 1 Ω y a uno de 1 µΩ?
• ¿Qué potencia entrega la fuente?

Conclusión: una fuente de C.C. de un VOLTIO produce una corriente de un amperio a través de un resistor de 1 Ω, y produce una corriente de un millón de amperios a través de un resistor de 1 µΩ. Es decir, la fuente tiene una capacidad ilimitada para entregar potencia.

En realidad no existe un dispositivo como este  y que mantenga constante su voltaje para cualquier valor de resistencia de carga.

Gráfica  de una fuente ideal de voltaje

Fuente real de voltaje

La resistencia interna (Rsv) en serie con la fuente no está realmente presente, sino que sirve para tomar en cuenta que el  voltaje entre terminales disminuye cuando la corriente en la carga aumenta. Su presencia permite modelar más fácilmente el comportamiento de una fuente de voltaje física, real o práctica.

Gráfica VL vs IL de una fuente real de voltaje

La fuente ideal de  voltaje se sustituye por otro modelo en el que aparece 

una resistencia interna para tomar en cuenta la disminución de voltaje entre sus terminales cuando se extraen grandes corrientes  de esta.

Línea de carga VL vs IL  de una fuente real de voltaje

Para obtener la LÍNEA DE RESISTENCIA DE CARGA o simplemente línea de cargade una fuente real de voltaje recurrimos a la siguiente figura.

Curva de voltaje: Gráfica de IL vs RL

Para obtener una línea de carga más completa vamos a trazar la CURVA DE VOLTAJE.

Con estos puntos podemos trazar de forma más completa la gráfica de VL vs IL

Se observa que la disminuir la carga desde infinito hasta cero, la corriente asciende desde cero hasta corriente de cortocircuito, y el voltaje de la carga pasa desde el voltaje de la fuente o de circuito abierto hasta cero.

Así mismo, al aumentar la carga desde cero hasta infinito la corriente pasa desde corriente de cortocircuito hasta cero, y el voltaje de la carga pasa desde cero hasta el voltaje de la fuente o voltaje de circuito abierto.

Ejemplo 1 Línea de carga para una fuente de voltaje

Trazar la línea de carga (tres puntos) del siguiente circuito

PASO 1:

Calcular la corriente en función de la carga, es decir, la ecuación de la CURVA DE VOLTAJE

PASO 2:

Evaluar IL para diferentes valores de RL: 0, Rsv, e infinito

PASO 3:

Graficar la curva de voltaje

PASO 4:

Calcular la corriente en función del voltaje, es decir, la ecuación de la  LÍNEA DE CARGA

PASO 5:

Graficar la línea de carga

PASO 6:

Evaluar  RL para un valor de voltaje muy cercano (80%) al voltaje de la fuente.

Rendimiento de una fuente de voltaje

Se observa que para un mayor rendimiento, es decir, para que la fuente se comporte como una fuente ideal, debe tenerse una resistencia de carga mucho mayor que la resistencia interna de la fuente de voltaje, del orden de 100 veces mayor.

Cálculo de la resistencia interna de una fuente de voltaje

Para calcular la resistencia interna de una fuente de voltaje se procede así:

1. Se mide el voltaje de la fuente sin carga, Vs
2. Se conecta una carga RL determinada y se miden el voltaje de carga y la corriente de carga,
3. Se calcula la resistencia interna Rsv

analisisdecircuitos1.wordpress.com