Diseño y Construcción Rama De Baja De Un Divisor Resistivo Para Medida De Tensiones

Yefersson Cañón – 222665, Heidy Mendoza – 222840, Julio Tovar 222710
Diseño y construcción rama de baja de un divisor resistivo para medida de tensiones
{ybcanond, hmmendozab, jctovarsu} @unal.edu.co
Universidad Nacional de Colombia-Sede Bogotá
Facultad de Ingeniería
Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica
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ObjetivosDesarrollo de un proyecto para el diseño y construcción de un equipo de prueba o medida aplicado en alta tensión, con características necesarias de funcionalidad, precisión, confiabilidad, robustez, compatibilidad electromagnética y seguridad de acuerdo con las especificaciones definidas en grupo.
Memoria de diseño
Se decidió para el desarrollo del trabajo final de laboratorio de aislamiento,diseñar una rama de baja tensión para el divisor de tensión resistivo compensado. Para desarrollar este proyecto se parte del análisis de los circuitos para la medición de tensión y cumplimiento de normas internacionales. Un esquema del divisor de rama de baja tensión a desarrollar aparece en la figura 1.

Figura 1. Circuito rama de baja tensión

Para la elaboración del divisor, se necesitatomar como referencia los valores de la resistencia y capacitancia de alta del divisor, por eso para el análisis se toman los valores del divisor existente en el laboratorio.

* Capacitancia de Alta
CAT=52pF

* Resistencia de alta

RAT=246,3 MΩ

ZCAT=-jC2πf=-51,01j MΩ

Ahora se encuentra la impedancia equivalente de alta, de la siguiente forma:

Zeq.AT=ZCal*RalZCal+Ral=(10,13-48,91j) MΩ

Mediante la Relación de transformación, encontramos la impedancia equivalente de baja, así

RT=Zeq. ATZeq. BT (1)

la relación de transformación se determino mediante el análisis de la respuesta en frecuencia del circuito

Respuesta en frecuencia

Primero se obtiene la función de transferencia de la rama de baja y de la rama de alta, de la siguiente forma

* Función detransferencia de la rama de alta.

HAT=246,3X1060,0128 S+1

* Función de transferencia de la rama de baja

HBT=65X1030,013 S+1

Después de haber encontrado las funciones de transferencia de alta y baja, se obtiene la relación V2V1.

V2V1=10,81 S2+1676 S+650004,158X104 S2+6,398X106 S+2,461X108

V1V2=4,158X104 S2+6,398X106 S+2,461X108 10,81 S2+1676 S+65000

Ahora reemplazando S por2π(60) para obtener la relación de transformación.

RT=V1V2=3836

Reemplazando en (1), se obtiene la impedancia equivalente del circuito de baja.

Zeq. BT=Zeq. ATRT=10,13-48,91j MΩ3836=(2,64-12,75j) kΩ

Después de la obtención de la Zeq. BT , se calcula la resistencia y capacitancia de baja. Se toma como referencia una capacitancia de 100nF, así la resistencia requerida es de:CBaja=100nF=0,1uF

Y con la capacitancia encontramos ZCBT

ZCbaja=-jC2πf=-26,525j kΩ

Se calcula mediante la siguiente ecuación la resistencia de baja.

ZRBT=-ZCBT*Zeq. BTZeq. BT-ZCBT

Reemplazando se tiene

ZRbaja=--26,525j kΩ*(2,64-12,75j kΩ)(2,64-12,75j kΩ)-(-26,525j kΩ)=8,8 kΩ

Con estos valores, buscamos los elementos de carácter comercial, ya que los valores obtenidos teóricamenteno tienen existen en el mercado, teniendo que los elementos a utilizar son:
Rbaja=10kΩ
Cbaja=200nF

Con estos nuevos valores la relación de transformación cambiara asi:

RT=ZbajaZbaja+Zalta

RT=(10-13,263j)*103(10-13,263j)*103+10,13-48,91j*103

RT=0.00033+0,00014j

Con los datos obtenidos la relación de transformación sería de 3030,3. Luego de esto procedemos a realizar lassimulaciones pertinentes para observar cómo funciona nuestro dispositivo ante los impulsos propuestos.

Simulación

Simulación del generador de impulsos de corriente

Primero se determino el arreglo de los condensadores en el montaje del laboratorio, analizando primero el arreglo en paralelo y de esta forma determinar cuál es la tensión máxima que se puede obtener a salida de este montaje. Dicho...