Como la mayoría de los seres humanos, aprendí a una edad temprana que el cambio está entretejido en el tejido mismo de la vida. Esto, por supuesto, hace que el cambio sea un fenómeno inevitable. Sin embargo, es este estado constante de cambio el que promueve la creatividad y fomenta los avances que vemos en nuestra vida diaria.
Como he aludido antes, el cambio abarca todo lo que nos rodea, y esto incluye el campo de la electrónica. Además, según las circunstancias y el fondo del cambio, éste puede ser bueno o malo. Además, en el campo de la electrónica, el cambio es con frecuencia un requisito de la funcionalidad general de un dispositivo.
También, como estoy seguro de que sabes, el cambio en sí mismo es, en esencia, un estado de transición. Además, como la mayoría de las cosas que encontramos en la electrónica, hay al menos dos estados de existencia. Por ejemplo, un interruptor puede estar apagado o encendido. Sin embargo, hay dos clasificaciones de estados que son una parte intrincada del análisis y la comprensión de las características del sistema, así como de la funcionalidad general. Estos dos estados son el estado estacionario y el estado transitorio.
¿Cuál es la definición de un estado estacionario?
Para definir un estado estacionario para un sistema, se observaría que todo lo que afecta al comportamiento del sistema es constante o no cambia en el tiempo También, en términos de tiempo continuo, esto significa que para esas propiedades (p) del sistema, la derivada parcial con respecto al tiempo sigue siendo cero.
La siguiente ecuación representa esta relación: ∂p / ∂t = 0
Nota: En matemáticas, cuando una función es de varias variables, una derivada parcial es su derivada para una de esas variables, mientras las otras permanecen constantes. Sin embargo, esto contrasta directamente con una derivada total, en la que se permite que todas las variables varíen.
También, dentro del campo de la electrónica, un estado estacionario es la condición de equilibrio en una red o circuito que se produce cuando los efectos de los transitorios ya no son viables. Además, el estado estacionario se alcanza después de que se disipen las oscilaciones o turbulencias iniciales. Además, cuando un sistema experimenta un estado estacionario, se considera que el sistema es estable.
En general, determinar el estado estacionario es fundamental, ya que muchas especificaciones de diseño electrónico se presentan en términos de las características de estado estacionario de un sistema. Además, el análisis del estado estacionario es un componente inestimable en el proceso de diseño.
Trabajar en la comprensión del estado estacionario de un sistema es imprescindible para un diseñador.
¿Cuál es la definición de un estado transitorio?
En general, casi todos los procesos o sistemas tienen un estado estacionario y un estado transitorio. Además, un estado estacionario se establece después de un tiempo específico en su sistema. Sin embargo, un estado transitorio es esencialmente el tiempo entre el comienzo del evento y el estado estacionario.
Por lo tanto, en términos de una definición, un estado transitorio es cuando una variable o variables del proceso cambian, pero antes de que el sistema alcance un estado estacionario. Asimismo, el tiempo transitorio es el tiempo que tarda un circuito en cambiar de un estado estacionario al siguiente.
Por ejemplo, si se activa un interruptor dentro de un circuito que contiene un inductor o un condensador, el componente utilizará el cambio resultante en la corriente o el voltaje, haciendo que el sistema tarde un tiempo considerable en alcanzar un nuevo estado estacionario. Además, se puede definir un transitorio afirmando que si una cantidad está en reposo y se produce un cambio en el tiempo, cambiando así el estado actual, se ha producido un transitorio.
La importancia del análisis de la estabilidad del estado estacionario
He mencionado brevemente la importancia de determinar el estado estacionario. Además, tenemos más pruebas de la importancia de la determinación del estado estacionario cuando examinamos las especificaciones de diseño. Como estoy seguro de que sabe, los diseñadores transmiten las especificaciones de diseño en términos de estas características. Además, el análisis de las características de estado estacionario de un sistema proporciona una comprensión general de cómo se comportará y funcionará un dispositivo.
Además, hay varios métodos de análisis en uso para determinar el estado estacionario y el estado transitorio de un sistema o proceso. Uno de estos métodos es el Análisis de Estado Estacionario Sinusoidal. Se trata de un método de análisis en uso para analizar los circuitos de corriente alterna utilizando técnicas idénticas para resolver los circuitos de corriente continua. Asimismo, la capacidad de un sistema de potencia o de una máquina eléctrica para recuperar su estado original o anterior se denomina Estabilidad de Estado Estacionario.
La estabilidad de un sistema describe la capacidad de un sistema para volver a su estado estacionario cuando está expuesto a una interrupción. En términos generales, la estabilidad del sistema eléctrico se compone de tres categorías: Estado transitorio, Estabilidad dinámica y Estado estacionario.
Además, los estudios de Estabilidad de Estado estacionario suelen limitarse a cambios graduales o pequeños en la condición operativa de un sistema. Sin embargo, al hacer esto, se concentra principalmente en limitar las tensiones de bus más cerca de sus valores mínimos. Además, se asegura que los ángulos de fase entre los dos buses no sean demasiado grandes y se comprueba la sobrecarga de las líneas de transmisión y de los equipos de potencia.
Análisis de Estabilidad Transitoria y Dinámica
En términos de análisis, la Estabilidad Transitoria implica la evaluación de un sistema de potencia tras una interrupción o perturbación significativa. Por ejemplo, (generadores) tras una perturbación importante en el alternador síncrono, el ángulo de carga cambia debido a la aceleración repentina del eje del rotor. Por lo tanto, el objetivo principal de un estudio de estabilidad transitoria es determinar si el ángulo de carga vuelve a un valor constante tras la corrección de la perturbación.
También, la Estabilidad Dinámica o estabilidad de pequeña señal es el análisis de la capacidad de un sistema de potencia para permanecer estable bajo pequeñas perturbaciones continuas. Además, estas pequeñas perturbaciones se producen debido a las fluctuaciones erráticas de los niveles de generación y las cargas. Además, con los sistemas de energía interconectados, estas variaciones arbitrarias pueden conducir a un fallo catastrófico.
Por último, con los sistemas mecánicos, si se aplica una fuerza periódica, normalmente se alcanzará un estado estable después de pasar por algún comportamiento transitorio. Además, esto ocurre sobre todo en sistemas vibratorios, por ejemplo, el péndulo de un reloj. Sin embargo, esto puede ocurrir en cualquier sistema dinámico semiestable o estable. Además, la cantidad de tiempo que pasa en el estado transitorio depende de las condiciones iniciales del sistema.
Métodos de cálculo del estado estacionario
En general, hay dos métodos que puede utilizar para calcular el estado estacionario. En primer lugar, se pueden utilizar algoritmos en el dominio del tiempo y, en segundo lugar, se pueden utilizar algoritmos en el dominio de la frecuencia o el método de equilibrio armónico. Además, el método del dominio de la frecuencia es la mejor opción para las aplicaciones de circuitos de microondas excitados con señales sinusoidales, como los amplificadores de potencia y los mezcladores.
También, el método del dominio del tiempo se divide en dos subdivisiones, los métodos de disparo (métodos iterativos) y las sensibilidades del dominio del tiempo (métodos de un solo paso).
Además, las sensibilidades del dominio del tiempo requieren derivadas para calcular el estado estacionario. Sin embargo, cuando éstas no son fácilmente accesibles, entonces se utilizan los métodos de disparo.
Configurar su diseño de hardware electrónico puede ser un reto como todos sabemos.
En conclusión, determinar el estado estacionario y el estado transitorio son partes vitales del proceso de diseño. El estudio de estos dos estados arroja una mayor comprensión de la funcionalidad del circuito y del comportamiento operativo característico. En general, el análisis del estado Estacionario y del estado Transitorio es un componente invaluable del proceso de diseño.
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