CIRCUITOS ELÉCTRICOS I

CIRCUITOS ELÉCTRICOS I
DIVISION
INGENIERIA
REQUISITO ACADEMICO
CARRERA
INGENIERIA EN
MECÁNICA
AUTOMOTOR Y
MECATRONICA
MATERIA CONSECUENTE
MATERIA
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
I
CUATRIMESTRE
CLAVE MATERIA
4º
PLAN DE ESTUDIOS
CUATRIMESTRAL
FECHA DE ELABORACION
JUNIO 2006
TOTAL HORAS
CE I
HRS. PRACTICAS
128
3
ELABORADO POR:
LA ACADEMIA DE MAESTROS DE LA UNIVERSIDAD GRUPO CEDIP. AREA
INGENIERIA
H/DOCENTES
H/INDEPENDIEN CREDITOS
TES
CIRCUITOS ELÉCTRICOS
5
3
8
I
OBJETIVO GENERAL:
Que el alumno adquiera los conceptos de los dispositivos Eléctricos básicos como son las
fuentes de voltaje independientes y dependientes de CA y CD, resistencias, inductores y
capacitores, así como los diferentes métodos que existen para analizar un circuito
eléctrico e incorpore la utilización de las herramientas computacionales para el análisis
de los mismos.
TEMA 1.- CONCEPTOS PRELIMINARES.
1.1.- Introducción y marco de referencia histórico.
1.2.- Circuito eléctrico. Sistemas eléctricos.
1.3.- Análisis y síntesis de circuitos eléctricos.
1.4.- Capítulos básicos en la teoría de circuitos.
1.5.- Clases de circuitos: Lineales, casi lineales, no lineales.
TEMA 2.- DEFINICIONES Y PARÁMETROS DE UN CIRCUITO.
2.1.- Sistemas de unidades. Cuadro de unidades electromagnéticas. Múltiplos y
Submúltiplos.
2.2.- Parámetros de los sistemas eléctricos.
2.2.1.- F.e.m. y diferencia de potencial.
2.2.2.- Corriente eléctrica.
2.2.3.- Potencia eléctrica.
2.2.4.- Energía Consumida y almacenada.
2.3.- Clasificación de los principales elementos de un circuito.
2.3.1.- Elementos activos.
2.3.1.1.- Fuentes ideales independientes (Elementos activos).
2.3.1.1.1.- Fuente ideal de tensión: Características y sentido de referencia.
2.3.1.1.2.- Fuente ideal de intensidad: Características y sentido de referencia.
2.3.1.2.- Fuentes Dependientes o Controladas. Tipos.
2.3.2.- Elementos pasivos.
2.3.2.1.- Bilaterales y unilaterales.
2.3.2.2.- Lineales y no lineales.
2.3.2.3.- Dipolos y Multipolos.
2.3.2.4.- Elementos Pasivos lineales, bilaterales. Ecuaciones de definición.
2.3.2.4.1.- Resistencia.Ley de Ohm.
2.3.2.4.2.- Autoinducción.
2.3.2.4.3.- Condensador. Capacidad. Ley de coulomb.
2.3.3.- Cortocircuito y circuito abierto.
2.4.- Leyes de Kirchoff.
2.5.- Asociación de elementos.
2.5.1.- Asociación de elementos pasivos de la misma naturaleza.
2.5.1.1.- Asociación serie. Equivalencias. Divisor de Tensión.
2.5.1.2.- Asociación paralelo. Equivalencias. Divisor de Intensidad.
2.5.1.3.- Divisor de tensión práctico compensado.
2.5.2.- Asociación de elementos activos en serie y en paralelo.
2.5.3.- Imposibilidad física de fuentes ideales.
2.5.4.- Fuentes reales de tensión e intensidad. Conversión. Equivalencia.
2.5.5.- Idea práctica de utilización de fuentes reales de tensión o de intensidad.
2.6.- Observación del concepto de dualidad.
2.7.- Comportamiento de los el. pasivos excitados por señales arbitrarias. Asociación de
dichos elementos.
TEMA 3.- SEÑALES DE EXCITACIÓN DE USO FRECUENTE.
3.1.- Clasificación de las señales según su ley de variación en función del tiempo.
3.2.- Definiciones fundamentales asociadas a las señales periódicas: Período, ciclo,
frecuencia, forma de la señal, fase, diferencia de fase, pulsación.
3.3.- Valores característicos asociados a las señales periódicas: Valores instantáneo, medio,
eficaz, cresta, pico a pico.
3.4.- Cálculo de los valores característicos para las funciones periódicas de uso frecuente.
Señal rectangular, Diente de sierra, triangular, senoidal. Pulso rectangular, triangular.
3.5.- Factores característicos asociados a las señales periódicas: Factor de cresta, factor de
forma.
3.6.- Señales aperiódicas fundamentales: Escalón unidad, rampa unidad, impulso unidad.
3.7.- Relación entre las funciones aperiódicas fundamentales.
3.8.- Señales aperiódicas elementales, derivadas de las fundamentales, y parámetros que las
caracterizan, cuantitativamente: Señales escalón, rampa, impulso, rampa modificada, pulso
rectangular, triangular, doble rampa, senoidal.
3.9.- Construcción de señales aperiódicas cualesquiera a partir de señales fundamentales.
3.10.- Superposición de señales aperiódicas fundamentales desplazadas: pulso rectangular y
triangular, señal escalera, tren de impulsos, señal arbitraria.
3.11.- Construcción de señales semiperiódicas por superposición de señales aperiódicas
desplazadas.
TEMA 4.- MAGNITUDES EN RÉGIMEN ESTACIONARIO SENOIDAL.
4.1.- Generador eléctrico elemental de una corriente alterna.
4.2.- Representación cartesiana de funciones senoidales temporales.
4.3.- Intensidades de corriente senoidales. Tensiones senoidales. Valores R.M.S.
4.4.- Impedancia y ángulo de fase en: Resistencia R, Autoinducción L, Capacidad C,
Circuito serie RL, Circuito serie RC, Circuito serie RLC, Circuito paralelo RLC, Circuito
serie y paralelo.
TEMA 5.- IMPEDANCIA COMPLEJA Y NOTACIÓN FASORIAL.
5.1.- Representación cinética de magnitudes senoidales.
5.2.- Representación vectorial. Fasores.
5.3.- Representación compleja trigonométrica o por componentes.
5.4.- Representación compleja exponencial y polar.
5.5.- Operaciones básicas con vectores giratorias de igual pulsación: adición y sustracción,
multiplicación, división, integración y derivación de un vector temporal.
5.6.- Impedancia compleja.
TEMA 6.- CIRCUITO SERIE Y PARALELO.
6.1.- Circuito serie.
6.2.- Circuito paralelo.
6.3.- Circuito de dos ramas en paralelo.
6.4.- Admitancia.
6.5.- Conversión Impedancia - Admitancia.
6.6.- Lugar Geométrico de Impedancias y Admitancias.
6.7.- Circuitos desfasadores (en retraso o en adelanto).
6.8.- Puente de impedancias.
TEMA 7.- POTENCIA ELÉCTRICA Y FACTOR DE POTENCIA.
7.1.- Potencia con régimen estacionario senoidal en: Autoinducción, Capacidad,
Resistencia e Impedancia.
7.2.- Componentes activa y reactiva de la corriente.
7.3.- Potencia aparente, activa y reactiva. Concepto y unidades.
7.4.- Triángulo de Potencias. Potencia Compleja
7.5.- Diagrama de Tensiones, Intensidades y Potencias.
7.6.- Teorema de Tellegen. Teorema de Boucherot.
7.7.- El factor de Potencia y su importancia en el suministro de Energía Eléctrica.
7.10.- Corrección del factor de Potencia.
TEMA 8.- ASPECTOS BÁSICOS DE RESONANCIA SERIE Y PARALELO.
8.1.- Resonancia en un circuito serie RLC
8.2.- Resonancia en un circuito paralelo RLC
8.3.- Resonancia en un circuito paralelo de dos ramas.
8.4.- Factor de calidad.
8.5.- Observaciones sobre el proceso energético de un circuito serie RLC en resonancia.
8.6.- Notas sobre circuitos resonantes.
8.7.- Observaciones en los puntos de potencia mitad.
TEMA 9.- TOPOLOGÍA DE REDES. ANÁLISIS POR EL MÉTODO DE
CORRIENTES MALLA.
9.1.- Definiciones de: Grafo, Rama, Nudo, Malla, Lazo, Grupo de corte, Arbol, Circuito
plano.
9.2.- Análisis de un circuito por el método de las corrientes de malla.
9.3.- Elección de mallas. Número mínimo de Ecuaciones independientes.
9.4.- Planteamiento directo del sistema de ecuaciones de malla.
9.5.- Aplicación del álgebra matricial. Método sistemático.
9.6.- Impedancia de entrada y de transferencia.
9.7.- Análisis de circuitos con fuentes dependientes.
TEMA 10.- ANÁLISIS DE CIRCUITOS POR EL MÉTODO DE LAS TENSIONES
DE NUDOS.
10.1.- Análisis de un circuito por el método de las tensiones de nudos.
10.2.- Número de ecuaciones independientes.
10.3.- Planteamiento directo del sistema de ecuaciones de nudo.
10.4.- Aplicación del álgebra matricial. Método sistemático.
10.5.- Admitancia de entrada y de transferencia.
TEMA 11.- TEOREMAS DE REDES.
11.1.- Teorema de Thevenin.
11.2.- Teorema de Norton.
11.3.- Transformación estrella- Triángulo.
11.4.- Teorema de superposición.
11.5.- Determinación de la Potencia cuando existen generadores de distintas frecuencias.
11.5.1.- Potencia disipada en una resistencia R, por la que circula una corriente suma de dos
funciones senoidales de frecuencias distintas.
11.5.2.- Potencia puesta en juego por un generador ideal de tensión, de frecuencia f, por el
que circula una corriente con componentes de frecuencias f1 y f2.
11.5.3.- Potencia puesta en juego por un generador ideal de corriente, de frecuencia f,
siendo la d.d.p. en sus bornes la suma de dos funciones senoidales de frecuencias f1 y f2.
11.6.- Teorema de multiplicación por una cte.(Resolución de redes en escalera).
11.7.- Teorema de reciprocidad. Circuitos recíprocos.
11.8.- Teoremas de sustitución y compensación.
11.9.- Teorema de máxima transferencia de Potencia.
11.9.1.- Circuito con Corriente Continua.
11.9.2.- Circuito con C.A. Estudio de los cinco casos y sus duales.
11.10.- Teorema de Miller.
11.11.- Teorema de Everitt. Adaptación de impedancia.
11.11.1.- Diseño de una red adaptadora en L.
11.11.2.- Caso en que la carga y la impedancia del generador son resistivas puras.
11.11.3.- Estudio en frecuencia de un circuito adaptado.
La calificación mínima aprobatoria 70 / 100
Criterio de evaluación
Calificación de exámenes parciales
Practicas
Examen final
30 %
40 %
30%
Bibliografía
Texto
Autor
Análisis de circuitos
David. Edwin.
Análisis de circuitos en ingeniería Wlliam H Hayt jr. &
Jack e. Kemmerly
Editorial
Ed. Prentice hall
ed. Mc. Graw – hill