circuitos eléctricos de corriente continua con multisim paula andrea trejos 1088292622

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CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CORRIENTE CONTINUA CON MULTISIM

PAULA ANDREA TREJOS
1088292622

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
PROGRAMA DE TECNOLOGÍA ELÉCTRICA
PEREIRA
2013
CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CORRIENTE CONTINUA CON
MULTISIM

PAULA ANDREA TREJOS
1088292622

TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR AL
TÍTULO DE TECNÓLOGO ELECTRICISTA

DIRECTOR
POMPILIO TABARES E.
INGENIERO ELECTRICISTA

CALIFICADOR
WILLIAN JARAMILLO TRUJILLO
INGENIERO ELECTRICISTA

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PEREIRA
FACULTAD DE TECNOLOGÍA
PROGRAMA DE TECNOLOGÍA ELÉCTRICA
PEREIRA
2013
AGRADECIMIENTOS

Gracias Dios por que tus designios son perfectos y se cumplen según tu voluntad.

Agradecimientos especiales a los ingenieros Pompilio Tabares Espinosa y Willian
Jaramillo Trujillo quienes aportaron de su tiempo y conocimiento a este proyecto.

Agradezco mis padres, María Luz Delly Trejos y Jaime de Jesús Trejos por el
apoyo y amor incondicional que me han brindado para salir adelante con mi
desarrollo profesional.
Agradezco a Martha Liliana Ramírez Trejos quien me apoyo y fue ejemplo para mi
vida, a mi hermano Daniel Andrés y a mi familia que de una u otra manera
aportaron a este logro.
Agradezco a alguien quien estuvo conmigo apoyándome y alentándome en todo
momento al realizar este proyecto, gracias Edwin Andrés Gonzales por estar ahí.
CONTENIDO

OBJETIVOS ....................................................................................................................................... i
OBJETIVO GENERAL .................................................................................................... i
OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................... i
1 CAPITULO 1 ............................................................................................................................. 1
1.1 CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES DEL MULTISIM ................................ 1
1.2 INTRODUCCIÓN AL MULTISIM ......................................................................... 1
1.3 HERRAMIENTAS DEL MULTISIM ...................................................................... 2
1.3.1 Barra de herramientas ............................................................................................. 2
1.3.2 Barra de herramienta estándar............................................................................... 5
1.3.3 Barra de herramientas principales ......................................................................... 6
1.3.4 Barra de herramientas de simulación................................................................... 7
1.3.5 Barra de herramienta Switches de interrupción ................................................... 8
1.3.6 Barra de herramientas vista .................................................................................... 9
1.3.7 Barra de herramientas de componentes: ............................................................. 9
1.3.8 Instrumentos de la barra de herramientas .......................................................... 11
1.4 SELECCIÓN DE COMPONENTES ................................................................... 12
1.5 CUERPO DE UN CIRCUITO ............................................................................. 15
1.6 SIMULACIÓN DE UN CIRCUITO ...................................................................... 16
1.6.1 Selección de fuente ................................................................................................ 24
1.6.2 Selección de nodo de referencia (tierra) ............................................................ 25
1.6.3 Cableado .................................................................................................................. 25
1.6.4 Cambiar el color del cable ..................................................................................... 26
1.6.5 MULTÍMETRO ........................................................................................................ 28
1.6.6 GENERADOR DE ONDA ...................................................................................... 30
1.6.7 OSCILOSCOPIO .................................................................................................... 31
1.6.8 VATÍMETRO............................................................................................................ 32
1.7 PROTOBOARD ................................................................................................. 37
2 CAPITULO 2 ........................................................................................................................... 42
2.1 LEYES DE OHM Y KIRCHHOFF ...................................................................... 42
2.2 EL SISTEMA INTERNACIONAL DE UNIDADES (SI) ....................................... 43
2.3 CARGA, CORRIENTE, TENSIÓN (VOLTAJE) Y POTENCIA ........................... 45
2.3.1 CARGA ..................................................................................................................... 45
2.3.2 CORRIENTE ........................................................................................................... 45
2.3.3 TENSIÓN ................................................................................................................. 47
2.3.4 POTENCIA .............................................................................................................. 48
2.4 TIPOS DE CIRCUITOS Y ELEMENTOS DE CIRCUITOS ................................. 49
2.4.1 LA RESISTENCIA .................................................................................................. 50
2.4.2 INDUCTANCIA ........................................................................................................ 50
2.4.3 CAPACITANCIA ..................................................................................................... 51
2.4.4 FUNTES INDEPENDIENTES ............................................................................... 51
2.4.5 FUENTE INDEPENDIENTE DE TENSIÓN ........................................................ 51
2.4.6 FUENTE INDEPENDIENTE DE CORRIENTE .................................................. 52
2.4.7 FUENTES DEPENDIENTES ................................................................................ 52
2.5 DEFINICIONES ................................................................................................. 54
2.6 LEY DE KIRCHHOFF DE CORRIENTE (LKC) ................................................. 55
2.7 LEY DE KIRCHHOFF DE TENSIÓN (LKT) ....................................................... 57
2.8 RESISTORES EN SERIE Y DIVISIÓN DE TENSIÓN ........................................ 60
2.9 RESISTORES EN PARALELO Y DIVISIÓN DE CORRIENTE .......................... 62
2.10 TRANSFORMACIONES ESTRELLA- DELTA .................................................. 80
3 CAPITULO 3 ........................................................................................................................... 95
3.1 ANÁLISIS DE MALLA ...................................................................................... 95
3.2 ANÁLISIS NODAL .......................................................................................... 119
3.2.1 CIRCUITOS CON FUENTES DE TENSIÓN .................................................... 120
4 CAPITULO 4 ......................................................................................................................... 140
4.1 PRINCIPIO DE LINEALIDAD Y SUPERPOSICIÓN ........................................ 140
4.1.1 PRINCIPIO DE LINEALIDAD ............................................................................. 140
4.1.2 CIRCUITO LINEAL ............................................................................................... 141
4.1.3 SUPERPOSICIÓN ................................................................................................ 141
4.2 TRANSFORMACIÓN DE FUENTES ............................................................... 171
4.2.1 Fuentes prácticas de corriente ........................................................................... 173
4.2.2 Fuentes prácticas equivalentes .......................................................................... 173
4.3 TRANSFERENCIA DE POTENCIA MÁXIMA .................................................. 184
4.4 TEOREMAS DE THÉVENIN Y NORTON ........................................................ 195
5 CAPITULO 5 ......................................................................................................................... 227
5.1 INDUCTORES Y CAPACITORES ................................................................... 227
5.1.1 EL INDUCTOR ...................................................................................................... 227
5.1.2 EL CAPACITOR .................................................................................................... 232
5.2 INDUCTORES EN SERIE Y EN PARALELO .................................................. 250
5.2.1 Inductores en serie ............................................................................................... 250
5.2.2 Inductores en paralelo ......................................................................................... 251
5.3 CAPACITORES EN SERIE Y PARALELO ..................................................... 252
5.3.1 Capacitores en serie ............................................................................................ 252
5.3.2 Capacitores en paralelo ....................................................................................... 253
5.4 CIRCUITOS RL Y RC SIN FUENTES ............................................................. 257
5.4.1 CIRCUITO RL SIN FUENTE............................................................................... 257
5.4.2 CIRCUITO RC SIN FUENTE .............................................................................. 263
5.5 PROPIEDADES DE LAS RESPUESTAS EXPONENCIALES......................... 275
6 Ejercicios propuestos ........................................................................................................... 278
6.1 Ley de Kirchhoff – Transformaciones delta- Y ............................................ 278
6.2 Mallas – Nodos .............................................................................................. 313
6.3 Superposición - Transformaciones de fuentes – Teorema de Thévenin y
Norton ....................................................................................................................... 329
6.4 Circuitos RL – Circuitos RC .......................................................................... 353
INTRODUCCIÓN

Los conocimientos teóricos adquiridos en la asignatura Circuitos I del programa
de Tecnología Eléctrica de la Universidad Tecnológica de Pereira se
complementan con el uso de herramientas computacionales tales como:
CircuitMaker, SPICE, MATLAB, Multisim, etc., las cuales ofrecen alternativas
adecuadas para la obtención de resultados óptimos confirmando así los conceptos
teóricos.

El propósito del presente trabajo es hacer uso del Multisim, el cual nos permite
verificar los resultados teóricos que se obtienen por medio de técnicas circuitales,
aplicando las leyes principales de teoría tales como: Corrientes de Rama,
Corrientes de Malla, Tensiones de Nodo, Transformación de Fuentes,
Superposición, Teoremas de Thévenin y Norton y Máxima Transferencia de
Potencia, temas que se estudian en la asignatura Circuitos I del programa de
Tecnología Eléctrica.
OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Hacer uso del Multisim para verificar los conceptos teóricos del curso de Circuitos I
del programa de Tecnología Eléctrica. Para cada uno de los temas se realizarán
los análisis teóricos y la confirmación de resultados con el uso de esta herramienta
computacional.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

 Analizar las características fundamentales del Multisim.

 Analizar las leyes de Ohm y Kirchhoff, los procedimientos para la reducción
de resistencias en serie, paralelo y mixtas, los conceptos de divisor de
corriente y divisor de tensión, las transformaciones Δ-Y y Y-Δ y
comprobarlos haciendo uso del Multisim.

 Analizar teóricamente los métodos de las Corrientes de Malla, Tensiones de
Nodo y comprobar resultados por medio del Multisim.

 Confirmar los aspectos teóricos de los teoremas de Thévenin y Norton,
Superposición y Transformaciones de Fuentes por medio del Multisim.

 Efectuar el estudio teórico y práctico de los circuitos RL y RC sin fuentes.

i
1 CAPITULO 1
1.1 CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTALES DEL MULTISIM

1.2 INTRODUCCIÓN AL MULTISIM
Multisim es una herramienta útil que proporciona elementos básicos, pero
necesarios para simular circuitos eléctricos y electrónicos con el fin de tener
resultados óptimos en la práctica. Además, su fácil manejo hace que sea muy
utilizado como material de aprendizaje.
A continuación se dará una breve explicación del uso de las herramientas del
software Multisim.
En la figura 1 se puede observar el sitio de trabajo en blanco en el cual podemos
ubicar los elementos con los cuales realizaremos las simulaciones de los circuitos
a estudiar, la barra de menú y la barra de herramientas.

Figura 1.1 Sitio de trabajo del Multisim

1
1.3 HERRAMIENTAS DEL MULTISIM
1.3.1 Barra de herramientas

Tabla 1. 1 Barra de menús
IMAGEN DESCRIPCIÓN

Archivo : En este menú se pueden
realizar acciones como abrir un nuevo
diseño, guardar, imprimir, ver
preliminarmente el diseño, etc.

Editar: Permite realizar cambios al
diseño activo como copiar, cortar,
pegar, borrar, rotar los componentes y
seleccionar todo, entre otros.

2