Elementos de ingeniería electrónica

ASIGNATURA: ELEMENTOS DE INGENIERIA ELECTRÓNICA
Nombre de la asignatura:
ELEMENTOS DE INGENIERIA ELECTRÓNICA
Línea de investigación o de trabajo: Electrónica de Potencia
Tiempo de dedicación del estudiante en las actividades de:
DOC
48
TIS
60
TPS
0
Horas Totales
108
Créditos
6
DOC: Docencia; TIS: Trabajo independiente significativo; TPS: Trabajo profesional supervisado
1. Historial de la asignatura
Lugar y fecha de
elaboración o revisión
CENIDET
18/01/05
Participantes
Miembros de la Consejo de
Posgrado del Depto. de Ing.
Electrónica del CENIDET
IT Boca del Río (Marzo 4-6
de 2009)
Presidentes de consejos de
posgrado de IT´s de la DGEST
CENIDET
23/03/11
Miembros de la Consejo de
Posgrado del Depto. de Ing.
Electrónica del CENIDET
Observaciones
(cambios y justificación)
El contenido de la materia se definió para dos
materias diferentes: Teoría Electromagnética
(3 créditos) y Diseño Magnético (2 créditos).
Se realizó una revisión de los Planes de
Estudio vigentes (2005) y se acordó
uniformizar las materias que se impartían en
los posgrados del SNIT, como consecuencia
los contenidos de las materias Teoría
Electromagnética y Diseño Magnético se
agruparon en una sola materia llamada
Elementos de Ingeniería Electrónica.
A partir de la reunión de Revisión y
Actualización de Planes de Estudio de
Posgrado (I.T. de Boca del Río, 4-6 de marzo
2009) y Reunión de Consolidación (I.T. de
Cd. Madero, 14-16 de abril 2010) se
desarrollaron los contenidos extendidos de
las materias del programa de posgrado
previamente definidos en la reunión anterior.
2. Pre-requisitos y correquisitos
Asignatura básica que se imparte en el primer semestre y tiene como pre-requisito la pertenencia del
alumno al Programa de Maestría en Ciencias en Ingeniería Electrónica.
3. Objetivo de la asignatura
El alumno obtendrá las herramientas necesarias para el análisis y diseño de sistemas lineales y su
aplicación de elementos magnéticos.
4. Aportación al perfil del graduado
Los conceptos electromagnéticos son la base de la Ingeniería Eléctrica y Electrónica, y proporcionan
el conocimiento básico para comprender y diseñar elementos básicos de componentes eléctricos,
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magnéticos y electrónicos tales como: motores, transformadores, inductores, capacitores,
transistores, diodos, etc. En este curso se proporcionan dichas bases haciendo énfasis en el diseño
de elementos magnéticos.
5. Contenido temático por temas y subtemas
UNIDAD
Electrostática
1
Tiempo estimado: 10 hrs.
2
Corrientes eléctricas
Tiempo estimado: 4 hrs.
3
Campos magnéticos
Tiempo estimado: 6 hrs.
4
SUBTEMAS
TEMAS
Ecuaciones de Maxwell
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
Dimensiones y unidades.
Análisis vectorial.
Sistemas de coordenadas.
Campos eléctricos.
Potencial eléctrico y su gradiente.
Ley de Gauss.
Divergencia.
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
Corriente eléctrica y densidad de corriente.
Resistencia y conductancia.
Ley de Ohm, ley de Joule.
Aislantes , conductores y semiconductores.
Potencial y FEM.
3.1 Ley de Ampere y Campo magnético.
3.2 Fuerzas y torques en campos magnéticos.
3.3 Inductancia y circuitos magnéticos.
4.1 Ecuaciones de Maxwell
4.2 Ondas electromagnéticas
Tiempo estimado: 4 hrs.
5
Dieléctricos y materiales magnéticos
5.1 Dieléctricos.
5.2 Capacitores y capacitancia.
Tiempo estimado: 4 hrs.
6
Conceptos básicos de elementos
magnéticos
Tiempo estimado: 10 hrs.
6.1 Relaciones básicas.
6.2 Circuitos magnéticos.
6.3 Modelado básico de transformadores (el
transformador ideal, la inductancia
magnetizante, inductancias de dispersión.
6.4 Pérdidas en dispositivos magnéticos (pérdidas
en el núcleo y pérdidas en el cobre).
6.5 Efectos de la frecuencia en los dispositivos
magnéticos (corrientes parásitas en devanados,
efecto piel y proximidad, flujo disperso en
devanados, devanados entre capas, efectos del
contenido armónico de la forma de onda).
6.6 Descripción de las curvas B-H de elementos
magnéticos típicos.
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UNIDAD
7
SUBTEMAS
TEMAS
Diseño
de
inductores
transformadores
Tiempo estimado: 10 hrs.
e
7.1 Condicionantes para el diseño de inductores.
7.2 Descripción del método de la constante
geométrica.
7.3 Descripción del método del producto de áreas.
7.4 Diseño de elementos con múltiples devanados
utilizando el método de la constante
geométrica.
7.5 Ejemplos de diseño.
7.6 Condicionantes para el diseño de
transformadores.
7.7 Descripción del método de la constante
geométrica aplicado a transformadores.
7.8 Descripción del método del producto de áreas
aplicado a transformadores.
7.9 Ejemplos de diseño.
6. Metodología de desarrollo del curso
•
•
•
•
Exposición de los objetivos y contenidos teóricos de los diferentes temas.
Desarrollo de prácticas para verificar los diseños expuestos en clases
Estudio y aplicación de programas de software que ayuden al diseño
Evaluación mediante exámenes escritos para verificar la comprensión de los temas
expuestos
7. Sugerencias de evaluación
• Exámenes parciales: 40%
• Examen Final: 20%
• Proyecto de investigación: 20%
• Tareas y prácticas: 20%
8. Bibliografía y software de apoyo
Libros de texto
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Electromagnetics whit Applications: John D. Kraus/ Daniel A. Fleish, Ed. McGraw-Hill.
Teoría Electromagnética: William H. Hayt, Ed. McGraw-Hill.
Electromagnetismo: Joseph A. Edminster, Serie Schaum, Ed. McGraw-Hill.
Fundamentos de la Teoría Electromagnética: John R. Reitz/Frederick J. Milford
Fundamentals of Power Electronics, Second edition. Robert W. Erickson/Dragan Maksimovic, ed.: Kluwer
Academic Publishers.
Colonel W. T. McLyman, “Transformer and Inductor Design Handbook”, Ed. Marcel Dekker, Inc.
J. Manuel Lopera. “Elementos Magnéticos en Alta Frecuencia: Estudio, Modelado y Criterios de Diseño”,
Universidad de Oviedo, Tesis de Doctorado, Diciembre 1993.
Roger E. Carrillo Díaz, “Diseño de Elementos Magnéticos en Alta Frecuencia”, CENIDET, diciembre/2004.
Software de apoyo
9. Pspice
10. Mathematica
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9. Actividades propuestas
Unidad
ELECTROESTÁTICA
CORRIENTES ELÉCTRICAS
CAMPOS MAGNÉTICOS
ECUACIONES DE MAXWELL
DIELÉCTRICOS Y
MATERIALES MAGNÉTICOS
CONCEPTOS BÁSICOS DE
ELEMENTOS MAGNÉTICOS
DISEÑO DE
TRANSFORMADORES E
INDUCTORES
Actividad propuesta
Resolución de problemas demostrativos.
Resolución de problemas demostrativos e investigación sobre
conductividad eléctrica.
Resolución de problemas demostrativos y trabajo de investigación
sobre monopolos magnéticos.
Trabajo de investigación sobre la relación entre la permeabilidad
magnética, la permitividad eléctrica y la velocidad de la luz.
Trabajo de investigación sobre materiales eléctricos y
magnéticos, práctica de laboratorio sobre la caracterización de un
material dieléctrico y una ferrita.
Trabajo de investigación sobre la teoría de inductores acoplados.
Diseño de un inductor para un convertidor reductor trabajando en
modo de conducción continuo.
Diseño de un transformador para un convertidor resonante.
10. Catedrático responsable:
Dr. Mario Ponce Silva
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