Respuesta transitoria

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. Le sigue la respuesta de estado estacionario, que es el comportamiento del circuito mucho tiempo después de que se aplica una excitación externa.

La respuesta se puede clasificar como uno de los tres tipos de amortiguación que describe la salida en relación con la respuesta de estado estable.

Debajo

Una respuesta subdampedada es una que oscila dentro de un sobre decayendo. Cuanto más menospreciado sea el sistema, más oscilaciones y más tiempo se necesita para llegar a un estado estable. Aquí la relación de amortiguación es siempre menos de uno.

Criticamente húmedo

Una respuesta críticamente amortiguada es la respuesta que alcanza el valor del estado estable el más rápido sin ser subestimado. Está relacionado con los puntos críticos en el sentido de que atraviesa el límite de respuestas submuestras y desamparadas. Aquí, la relación de amortiguación es siempre igual a una. No debe haber oscilación sobre el valor del estado estable en el caso ideal.

Overdamped

Una respuesta abrumada es la respuesta que no oscila sobre el valor de estado estable, pero tarda más en llegar al estado estable que el caso de humedad crítica. Aquí la relación de amortiguación es mayor que una.

La respuesta transitoria se puede cuantificar con las siguientes propiedades.

Hora de levantarse

El tiempo de ida se refiere al tiempo requerido para que una señal cambie de un valor bajo especificado a un valor alto especificado. Típicamente, estos valores son del 10% y del 90% de la altura del paso.

Overshoot

Overshoot es cuando una señal o función supera su objetivo. A menudo se asocia con el anillo.

Tiempo de solución

El tiempo de solución es el tiempo transcurrido desde la aplicación de una entrada instantánea ideal hasta el momento en que la salida ha entrado y permanecido dentro de una banda de error especificada, el tiempo después de lo cual se satisface la siguiente igualdad:

${\displaystyle Silencioh(t)-h_{st}$

Donde ${\displaystyle H_{st}$ es el valor del estado estable, y ${\displaystyle \epsilon }$ define el ancho de la banda de error.

Hora de la demora

El tiempo de demora es el tiempo necesario para la respuesta para llegar inicialmente a la mitad del valor final.

Tiempo de pico

El tiempo máximo es el tiempo necesario para que la respuesta alcance el primer pico del overshoot.

Error Steady-state

El error Steady-state 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 está perturbado.

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 después de un cambio repentino de un circuito o arranque. Matemáticamente, se puede modelar como un oscilador armónico amortiguado.

Los transitorios alteran el equilibrio de voltios-segundo del inductor y el equilibrio de amperios-segundo del condensador. Estas balanzas resumen las simplificaciones del análisis de circuitos utilizadas para circuitos de CA en estado estacionario.

Un ejemplo de oscilación transitoria se puede encontrar en las señales digitales (pulsos) en las redes informáticas. 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.

Los pulsos electromagnéticos (EMP) ocurren internamente como resultado del funcionamiento de dispositivos de conmutación. Los ingenieros utilizan reguladores de voltaje y protectores contra sobretensiones para evitar que los transitorios en la electricidad afecten a los equipos delicados. Las fuentes externas incluyen rayos, descargas electrostáticas y pulsos electromagnéticos nucleares.

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.