Sistemas eléctricos
Explore ejemplos que ilustran modelado, control y simulación de sistemas eléctricos.
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Ejemplos de circuitos eléctricos en Simulink® y Simscape™
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Ejemplos de baterías
Ejemplos destacados
Motor en derivación
En este ejemplo se muestra un modelo de un motor en derivación. En un motor en derivación, el inductor y el devanado de inducido están conectados en paralelo. Los parámetros del circuito equivalente son resistencia del inducido Ra = 110 ohmios, resistencia del inductor Rf = 2,46 kiloohmios y coeficiente fuerza contraelectromotriz Laf = 5,11. La FEM viene dada por Laf*If*Ia*w, donde If es la corriente del inductor, Ia es la corriente del inducido y w es la velocidad del rotor en radianes/s. La inercia del rotor J es 2,2e-4kgm^2 y la amortiguación del rotor es 2,8e-6Nm/(radianes/s).
Motor de CC de imán permanente
Este modelo se basa en un micromotor de CC de la serie 0615 de Faulhaber. Los valores de los parámetros están establecidos para coincidir con la variante de 1,5 V de este motor. El modelo utiliza estos parámetros para verificar la velocidad sin carga, la corriente sin carga y el par motor máximo declarados por el fabricante.
Transistor bipolar no lineal
Este modelo muestra una implementación de un transistor bipolar no lineal basado en el circuito equivalente de Ebers-Moll. R1 y R2 establecen el punto de funcionamiento nominal y la pequeña ganancia de señal se establece aproximadamente según la relación R3/R4. Se han seleccionado condensadores de desacoplo 1uF para presentar una impedancia insignificante a 1 KHz. El modelo está configurado para la linealización de manera que se pueda generar una respuesta en frecuencia.
Transistor bipolar de señales pequeñas
Este modelo muestra el uso de un modelo de transistor equivalente de señales pequeñas para evaluar el rendimiento de un amplificador de emisor común. La resistencia de 47K es la resistencia de polarización necesaria para establecer el punto de funcionamiento nominal y la resistencia de 470 ohmios es la resistencia de carga. El transistor se representa por medio de un circuito equivalente de parámetros híbridos con parámetros de circuito h_ie (resistencia base de circuito), h_oe (admitancia de salida), h_fe (ganancia de corriente directa) y h_re (relación de transferencia de tensión inversa). Los parámetros establecidos son típicos para un transistor BC107 grupo B. La ganancia viene dada aproximadamente por -h_fe*470/h_ie =-47. Se ha seleccionado el condensador de desacoplo 1uF para presentar una impedancia insignificante a 1 KHz en comparación con la resistencia de entrada h_ie, de modo que la tensión de salida debería ser 47*10 mV = 0,47 V de pico.
Amplificador operacional de banda limitada
Este ejemplo muestra cómo puede lograrse una fidelidad superior o modelos de componentes más detallados a partir de los bloques de la biblioteca Foundation. El modelo implementa un amplificador operacional de banda limitada. Incluye una dinámica de primer orden desde las entradas hasta las salidas y proporciona una simulación mucho más rápida que si se usa un circuito equivalente en el nivel del dispositivo, lo que incluiría normalmente múltiples transistores. Este modelo también incluye los efectos de la impedancia de la entrada y la salida (Rin y Rout en el circuito), pero no incluye los efectos no lineales como la limitación de la velocidad de conmutación.
Finite-Gain Op-Amp
Este ejemplo muestra cómo puede lograrse una fidelidad superior o modelos de componentes más detallados a partir de los bloques de la biblioteca Foundation. El bloque Op-Amp de la biblioteca Foundation modela el caso ideal en el que la ganancia es infinita, la impedancia de la entrada es infinita y la impedancia de la salida es cero. El bloque Finite Gain Op-Amp de este ejemplo tiene una ganancia de bucle abierto de 1e5, una resistencia de entrada de 100.000 ohmios y una resistencia de salida de 10 ohmios. Como resultado, la ganancia de este circuito de amplificador es ligeramente más baja que la que se puede calcular de forma analítica si se asume que la ganancia del amplificador operacional es infinita.
Circuito Op-Amp. Diferenciador
Este modelo muestra un diferenciador, como el que podría utilizarse como parte de un controlador PID. También ilustra cómo pueden surgir problemas en la simulación numérica en algunos circuitos idealizados. El modelo opera con la resistencia parásita de la serie de condensadores establecida en su valor predeterminado de 1e-6 ohmios. Si se establece en cero, se produce una advertencia y una simulación muy lenta. Para obtener más información, consulte la Guía de usuarios.
Circuito amplificador operacional: Amplificador inversor
Este modelo muestra un circuito amplificador operacional con inversión estándar. La ganancia está determinada por -R2/R1 y, con los valores establecidos en R1=1K ohmios y R2=10K ohmios, la tensión de entrada pico a pico de 0,1 V se amplifica a 1 V pico a pico. Dado que el bloque Op-Amp implementa un dispositivo ideal (es decir, ganancia infinita), esta ganancia se logra independientemente de la carga de salida.
Circuito de amplificador operacional: Amplificador sin inversión
Este modelo muestra un circuito de amplificador operacional sin inversión. La ganancia está determinada por 1+R2/R1 y, con los valores establecidos en R1=1K ohmios y R2=10K ohmios, la tensión de entrada pico a pico de 0,1 V se amplifica a 1,1 V pico a pico. Dado que el bloque Op-Amp implementa un dispositivo ideal (es decir, ganancia infinita), esta ganancia se logra independientemente de la carga de salida.
Inductor no lineal
Este ejemplo muestra una implementación de un inductor no lineal en el que la inductancia depende de la corriente. Una función tanh define la relación no lineal entre flujo y corriente. El flujo se satura para las corrientes grandes que se pueden producir, por ejemplo, en los inductores de núcleo de hierro.
Rectificador de onda completa tipo puente
Este ejemplo muestra cómo dimensionar un condensador para una carga concreta en un transformador que convierte de 120 VCA a 12 VCC. El sistema está modelado como un transformador de CA ideal más un rectificador de onda completa tipo puente.
Disyuntor
Este ejemplo muestra cómo crear un modelo de un disyuntor. El mecanismo electromecánico de un disyuntor se aproxima mediante una constante de tiempo de primer orden y se presupone que la fuerza mecánica es proporcional a la corriente de carga. Esta representación sencilla se puede utilizar en un modelo más grande de un sistema completo. Cuando se aplica una energía de 20 V en un segundo, se produce una corriente que sobrepasa la intensidad nominal del disyuntor y, por lo tanto, el interruptor se activa. A continuación, se presiona el reinicio a los tres segundos y la tensión aumenta. Después, el interruptor salta justo por encima de la intensidad nominal del disyuntor.
Solenoide
En este ejemplo se muestra un solenoide con retorno por resorte. El solenoide está modelado como una inductancia cuyo valor L depende de la posición x del émbolo. La fuerza contraelectromotriz para una inductancia variante en el tiempo viene dada por:
A Comparison of the Mutual Inductor and Ideal Transformer Library Blocks
The differences in behavior between the Mutual Inductor and Ideal Transformer blocks in the Simscape™ Foundation Library. These two blocks both represent the same system of electromagnetically-coupled windings but make different simplifying assumptions. It is important to understand the assumptions and how they impact model fidelity as a function of frequency. With this, you can make an informed decision about which block to use in a model of your circuit.
Operating Point RLC Transient Response
The response of a DC power supply connected to a series RLC load. The goal is to plot the output voltage response when a load is suddenly attached to the fully powered-up supply. This is done using a Simscape operating point.
