Métodos de resolución de circuitos de corriente alterna

Escrito por mark stansberry | Traducido por mariela rebelo
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Métodos de resolución de circuitos de corriente alterna
Usa el programa para la automatización del diseño electrónico (EDA), para solucionar problemas de corriente alterna, el cual no requiere de ningún tipo de matemáticas. (Thinkstock Images/Comstock/Getty Images)

La selección del mejor método para resolver un problema con circuitos de CA (corriente alterna) requiere que conozcas los diferentes métodos disponibles y las matemáticas necesarias para resolver cada uno de estos métodos. Algunos métodos requieren que tu nivel de formación en matemática incluya los cálculos y las ecuaciones diferenciales. Otros métodos, como los que utilizan el programa para la automatización del diseño electrónico (EDA), no requieren ningún tipo de matemáticas.

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Automatización del diseño electrónico

El programa EDA (Automatización del diseño electrónico), también conocido como programa para el análisis de circuitos, permite resolver complejos problemas de circuitos de corriente alterna para los que tomaría días el cálculo hecho a mano en tan sólo unos minutos. Usa el programa EDA para calcular los voltajes de CA del circuito, las corrientes, las impedancias, las respuestas de frecuencia y el consumo de energía cuando el circuito de CA contiene muchos componentes y hay muchos parámetros eléctricos de CA para resolver. El uso del programa EDA, sin embargo, te obliga a aprender a usarlo. La cantidad de tiempo que se tarda en aprender a usar el programa EDA dependerá del programa EDA que elijas. Selecciona un programa EDA diseñado para resolver problemas de análisis de circuitos de corriente alterna y para los componentes de CA que estás utilizando en tu diseño.

Números complejos

Puedes utilizar números complejos, números que representan la fase y la magnitud de la tensión de la corriente alterna, la corriente, la potencia y la impedancia en términos de coordenadas rectangulares o polares para resolver circuitos de corriente alterna. Sin embargo, por lo general su uso sólo es práctico cuando el circuito no contiene más de 10 componentes electrónicos y tienes que calcular sólo unos pocos parámetros eléctricos de CA. El método con los números complejos para la solución de los circuitos de CA requiere que calcules la magnitud y la impedancia de fase de cada uno de los componentes de la corriente alterna a una frecuencia específica y, a continuación analizar el circuito con las leyes de Kirchhoff de corriente y voltaje. La matemática de los números complejos suele ser enseñada en las clases de Álgebra 2 de la escuela secundaria y en los cursos de matemáticas para los técnicos electrónicos.

Transformación Laplace

La transformación de Laplace es un método utilizado para resolver las corrientes, los voltajes, las impedancias y la corriente dentro de un circuito de CA en puntos específicos en el tiempo. Debido a esto, la transformación de Laplace se refiere a la solución de CA con el dominio del tiempo. Una vez que se deriva la función de transferencia (la ecuación matemática que describe la respuesta de salida en relación con la respuesta de entrada) del circuito, la transformada de Laplace se puede utilizar para calcular cualquiera de los parámetros eléctricos de CA del circuito para cualquier tipo de forma de onda de CA eléctrica aplicada. La matemática de la transformación de Laplace requiere que tengas la capacidad de simplificar las ecuaciones algebraicas complejas. La transformación matemática de Laplace es enseñada a menudo en las clases avanzadas de matemáticas de ingeniería después de que un estudiante ha tomado dos años de clases de cálculo en la universidad.

Transformación de Fourier

La transformada de Fourier resuelve parámetros eléctricos de CA, tales como la corriente, el voltaje, la impedancia y la potencia de una frecuencia de entrada específica. La transformación de Fourier obtiene la respuesta a la frecuencia de un circuito de corriente alterna, tal como un filtro o un amplificador de audio. Las matemáticas requieren que seas capaz de escribir una ecuación de transferencia del circuito de CA y que luego lo conviertas en la transformación de Fourier. Una vez que la función de transferencia está escrita, la respuesta de la frecuencia del circuito de corriente alterna se puede resolver utilizando diferentes tipos de formas de onda periódicas. La matemática de la transformación de Fourier se enseña a menudo en las clases avanzadas de matemáticas de ingeniería después de que un estudiante ha tenido dos años de clases de cálculo en la universidad.

Ecuaciones diferenciales

Las ecuaciones diferenciales también se utilizan para resolver los circuitos de CA. El uso de las ecuaciones diferenciales para resolver para los parámetros del circuito de CA, tales como la corriente, la tensión y la impedancia; sin embargo, puede consumirte más tiempo que si usas otras técnicas y requiere la formación matemática en ecuaciones diferenciales. En la práctica, no suelen usarse las ecuaciones diferenciales para resolver los problemas de los circuito de CA ya que no es práctico cuando se compara con otros métodos. Sin embargo, el uso de ecuaciones diferenciales para resolver problemas de circuitos de CA te ayudará a reforzar la comprensión de los circuitos eléctricos y de otros tipos de sistemas físicos a las matemáticas.

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