Respuesta de un sistema a un cambio desde un estado de equilibrio.
La oscilación amortiguada es una respuesta transitoria típica, donde el valor de salida oscila hasta finalmente alcanzar un valor de estado estable.
En ingeniería eléctrica e ingeniería mecánica , una respuesta transitoria es la respuesta de un sistema a un cambio desde un equilibrio o un estado estacionario . La respuesta transitoria no está necesariamente ligada a eventos abruptos sino a cualquier evento que afecte el equilibrio del sistema. La respuesta al impulso y la respuesta al escalón son respuestas transitorias a una entrada específica (un impulso y un paso, respectivamente).
Específicamente en ingeniería eléctrica, la respuesta transitoria es la respuesta temporal del circuito que desaparecerá con el tiempo. [1] Le sigue la respuesta de estado estable, que es el comportamiento del circuito mucho tiempo después de que se aplica una excitación externa. [1]
Mojadura
La respuesta se puede clasificar como uno de los tres tipos de amortiguación que describe la salida en relación con la respuesta en estado estacionario .
subamortiguado
Una respuesta subamortiguada es aquella que oscila dentro de una envolvente en decadencia . Cuanto más subamortiguado esté el sistema, más oscilaciones y más tiempo tardará en alcanzar el estado estacionario. Aquí la relación de amortiguación es siempre menor que uno.
Críticamente amortiguado
Una respuesta críticamente amortiguada es la respuesta que alcanza el valor de estado estable más rápidamente sin sufrir una amortiguamiento insuficiente. Está relacionado con puntos críticos en el sentido de que trasciende el límite entre respuestas insuficientemente amortiguadas y sobreamortiguadas . En este caso, la relación de amortiguación es siempre igual a uno. En el caso ideal no debería haber ninguna oscilación respecto del valor de estado estacionario.
sobreamortiguado
Una respuesta sobreamortiguada es la respuesta que no oscila alrededor del valor del estado estacionario pero tarda más en alcanzar el estado estacionario que el caso críticamente amortiguado. Aquí la relación de amortiguación es mayor que uno.
Propiedades
Propiedades típicas de un sistema transitorio de segundo orden
La respuesta transitoria se puede cuantificar con las siguientes propiedades.
Hora de levantarse
El tiempo de subida se refiere al tiempo necesario para que una señal cambie de un valor bajo específico a un valor alto específico. Normalmente, estos valores son el 10% y el 90% de la altura del escalón.
Excederse
El exceso es cuando una señal o función excede su objetivo. A menudo se asocia con zumbidos .
Tiempo de estabilización
El tiempo de estabilización es el tiempo transcurrido desde la aplicación de una entrada escalonada instantánea ideal hasta el momento en que la salida entra y permanece dentro de una banda de error especificada, [2] el tiempo después del cual se satisface la siguiente igualdad:
donde es el valor de estado estable y define el ancho de la banda de error.
Tiempo de retardo
El tiempo de retraso es el tiempo necesario para que la respuesta llegue inicialmente a la mitad del valor final. [3]
Hora pico
El tiempo pico es el tiempo necesario para que la respuesta alcance el primer pico del sobreimpulso. [3]
El error de estado estacionario es la diferencia entre la salida final deseada y la real cuando el sistema alcanza un estado estable , cuando se puede esperar que su comportamiento continúe si el sistema no se perturba. [4]
Oscilación
La oscilación es un efecto causado por un estímulo transitorio en un circuito o sistema insuficientemente amortiguado. Es un evento transitorio que precede al estado estacionario final tras un cambio repentino de un circuito [5] o un arranque. Matemáticamente, se puede modelar como un oscilador armónico amortiguado .
El equilibrio de voltios-segundo del inductor y el equilibrio de amperios-segundo del condensador se ven perturbados por transitorios. Estas balanzas resumen las simplificaciones del análisis de circuitos utilizadas para circuitos de CA en estado estacionario. [6]
Un ejemplo de oscilación transitoria se puede encontrar en las señales digitales (pulsos) en las redes informáticas. [7] Cada pulso produce dos transitorios, una oscilación resultante del aumento repentino de voltaje y otra oscilación de la caída repentina de voltaje. Esto generalmente se considera un efecto indeseable ya que introduce variaciones en los voltajes alto y bajo de una señal, provocando inestabilidad.
Dentro de las pruebas de compatibilidad electromagnética , los transitorios se administran deliberadamente a equipos electrónicos para probar su rendimiento y resistencia a la interferencia transitoria. Muchas de estas pruebas administran la oscilación transitoria rápida inducida directamente, en forma de una onda sinusoidal amortiguada , en lugar de intentar reproducir la fuente original. Los estándares internacionales definen la magnitud y los métodos utilizados para aplicarlos.
El estándar europeo para pruebas de transitorios eléctricos rápidos (EFT) es EN-61000-4-4 . El equivalente estadounidense es IEEE C37.90. Ambos estándares son similares. El estándar elegido se basa en el mercado al que se dirige.
