SEP DGEST INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTEPEC MATERIA: ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS DE CD-B Tema: UNIDAD l PRESENTA: Kevin Eduardo Aguilar Hernández CATEDRÁTICO: Domínguez Villalba Genaro SEMESTRE:4 Grupo: B Área: Ing. Electromecánica Fecha: 24/03/2021 1 Introducción En el siguiente apartado vamos a conocer a profundidad los temas que están sumergidos dentro de lo que es la electricidad para ir metiéndonos al análisis de teoría de circuitos CD. Los temas a tratar son: Elementos de circuitos Pasivos y Activos, Fuentes de Voltaje y Corriente; Independientes y Dependientes, Reducciones Serie, Paralelo y Mixtas, Divisores de Corriente y Voltaje, Transformaciones Delta-Estrella y Estrella-Delta, (Con dos ejemplos resueltos de Aplicación uno Mixto Serie-Paralelo y otro Delta-Estrella o Estrella-Delta. Cuando hablamos de Elementos de circuitos: activos nos referimos a aquellos dispositivos capaces de generar una tensión o una corriente (en forma más general un campo eléctrico) y suministrar potencia a una carga dada (entregan energía). Por otro lado los dispositivos pasivos: son aquellos que no producen amplificación y que sirven para controlarla electricidad colaborando al mejor funcionamiento de los elementos activos (los cuales son llamados genéricamente semiconductores). Por otro lado cuando hablamos de Fuentes de Voltaje y Corriente: entendemos que son la fuente de voltaje real se puede representar como una fuente de voltaje ideal con una resistencia en serie, que en el caso ideal tiene valor de cero ohmios. La fuente de corriente real se puede representar como una fuente de corriente ideal con una resistencia en paralelo, que en el caso ideal tiene un valor infinito. Reducciones en serie y en paralelo: es la suma de los valores de cada resistencia unida en serie: donde n es el número de resistencias conectadas. Al reducir resistencias en paralelo, hacemos una operación diferente al proceso anterior, una suma inversa, podemos decir. Es la división de 1 entre las sumas de los inversos de las resistencias (1/Rx).. Transformaciones Delta-Estrella y Estrella-Delta: Con el propósito de poder simplificar el análisis de un circuito, a veces es conveniente poder mostrar todo o una parte de este de una manera diferente, pero sin que el funcionamiento general de éste cambie. Algunos circuitos tienen un grupo de resistores (resistencias) que están ordenados formando: un triángulo (circuito en configuración triángulo) ó una estrella (circuito en configuración estrella. 2 Desarrollo Elementos de circuitos Pasivos y Activos En circuito o red eléctrica es un conjunto de elementos combinados de tal forma que existe la posibilidad de que se origine una corriente eléctrica. Los circuitos eléctricos están destinados a la distribución y la transformación recíproca de energía eléctrica y de otra clase de energía. Sus elementos se definen en función de un conjunto de magnitudes eléctricas. La teoría de los circuitos eléctricos es el estudio de sus propiedades. Existen unos elementos denominados activos o también fuentes o generadores, que suministran energía eléctrica y otros elementos denominados pasivos, que disipan o almacenan este tipo de energía. ELEMENTOS ACTIVOS: Son dispositivos capaces de generar una tensión o una corriente (en forma más general un campo eléctrico) y suministrar potencia a una carga dada (entregan energía). Las fuentes son elementos activos, de acuerdo con sus características o comportamiento frente a distintas cargas podemos diferenciar dos tipos: los generadores de tensión y los de corriente. Fuente: baterías, pilas, generadores, rectificadores. Forma totalmente independiente a la que se conecte a ellas. Es decir que la corriente que entregan depende sólo de la carga a lo que estén conectadas. I = V (constante)/R El generador de corriente puede llegar a dar corrientes más grandes según se disminuya R. Sabemos que esto en la práctica no ocurre y un generador real (por ej.: una batería) llegada cierta corriente máxima no mantiene su tensión en bornes, si no que esta decae. En la zona 0 - A, el comportamiento de fuentes reales e ideales es muy aproximado, por lo dentro de dicha zona, para simplificar los análisis, consideraremos ideales a todos los generadores. 3 Fuentes de Voltaje y Corriente; Independientes y Dependientes La fuente que suministra la energía activa a la red se conoce como la fuente eléctrica. La fuente eléctrica es de dos tipos: fuente independiente y fuente dependiente. los Independiente y Dependiente fuente significa, ya sea que las fuentes de voltaje o de corriente dependan de alguna otra fuente o actúen de manera independiente. Fuentes de energía Hay dos tipos de fuentes de energía, fuentes directas y fuentes alternas. Fuente directa El voltaje y la fuente de corriente son las fuentes directas. La fuente directa se clasifica además como voltaje independiente y fuente de corriente y voltaje dependiente y la fuente de corriente. 4 Voltaje independiente y fuente de corriente Las fuentes independientes son lo que no Depende de cualquier otra cantidad en el circuito. Son dos dispositivos terminales y tienen un valor constante, es decir, el voltaje en los dos terminales permanece constante independientemente de todas las condiciones del circuito. La fuerza de voltaje o corriente no se cambia. Por cualquier variación en la red conectada, se dice que la fuente es voltaje independiente o fuente de corriente independiente. En esto, el valor de voltaje o corriente es fijo y no es ajustable. Voltaje dependiente y fuente de corriente Las fuentes cuya tensión o corriente de salida es no está fijo pero depende de la tensión o la corriente en otra parte del circuito que se llama fuente dependiente o controlada. Son cuatro dispositivos terminales. Cuando la intensidad del voltaje o la corriente cambia en la fuente por cualquier cambio en la red conectada, se denominan fuentes dependientes. Las fuentes dependientes están representadas por una forma de diamante. 5 Reducciones Serie, Paralelo y Mixtas. circuito Serie Se define un circuito serie como aquel circuito eléctrico en el que la corriente eléctrica tiene un solo camino para llegar al punto de partida, sin importar los elementos intermedios. En el caso concreto de solo arreglos de resistencias la corriente eléctrica es la misma en todos los puntos del circuito. 6 Circuito Paralelo Se define un circuito paralelo como aquel circuito en el que la corriente eléctrica se bifurca en cada nodo. Su característica más importante es el hecho de que el potencial en cada elemento del circuito tiene la misma diferencia de potencial. 7 Divisores de Corriente y Voltaje Un divisor de corriente es una configuración presente en circuitos eléctricos que puede fragmentar la corriente eléctrica de una fuente entre diferentes resistencias o impedancias conectadas en paralelo. El divisor de corriente satisface la Ley de corriente de Kirchhoff. Divisor de tensión Un divisor de tensión es una configuración de un circuito eléctrico que reparte la tensión de una fuente entre una o más impedancias conectadas en serie. Supóngase que se tiene una fuente de tensión Vf, conectada en serie con n impedancias. Para conocer el voltaje Vᵢ en la impedancia genérica Zᵢ, se utiliza la ley de Ohm: Vᵢ=I·Zᵢ I=Vf/∑Zₙ Sustituyendo la segunda ecuación en la primera se obtiene que el voltaje en la impedancia genérica Zᵢ será: Vᵢ=Zᵢ/∑Zₙ ·Vf Obsérvese que cuando se calcula la caída de voltaje en cada impedancia y se recorre la malla cerrada, el resultado final es cero, respetándose por tanto la segunda ley de Kirchhoff. 8 Conversión Estrella – Delta y Delta – Estrella Con el propósito de poder simplificar el análisis de un circuito, a veces es conveniente poder mostrar todo o una parte del mismo de una manera diferente, pero sin que el funcionamiento general de éste cambie. Algunos circuitos tienen un grupo de resistores (resistencias) que están ordenados formando: un triángulo (circuito en configuración triángulo) ó una estrella (circuito en configuración estrella). Hay una manera sencilla de convertir estos resistores de un formato al otro y viceversa. No es sólo asunto de cambiar la posición de las resistoras si no de obtener los nuevos valores que estos tendrán. Conversión de delta a estrella – R1 = (Ra x Rc) / (Ra + Rb + Rc) – R2 = (Rb x Rc) / (Ra + Rb + Rc) – R3 = (Ra x Rb) / (Ra + Rb + Rc) Para este caso el denominador es el mismo para todas las ecuaciones. Si Ra = Rb = Rc = RDelta, entonces R1 = R2 = R3 = RY y las ecuaciones anteriores se reducen a RY = RDelta / 3 Conversión de estrella a delta – Ra = [ (R1 x R2) + (R1 x R3) + (R2 x R3) ] / R2 – Rb = [ (R1 x R2) + (R1 x R3) + (R2 x R3) ] / R1 – Rc = [ (R1 x R2) + (R1 x R3) + (R2 x R3) ] / R3 9 Para este caso el numerador es el mismo para todas las ecuaciones. Si R1 = R2 = R3 = RY, entonces Ra = Rb = Rc = RDelta y las ecuaciones anteriores se reducen a RDelta = 3xRY. Ejemplos de delta estrella- estrella delta. En el gráfico que se al lado izquierdo, dentro del recuadro una conexión tipo Delta, en serie con una resistor R. Si se realiza la transformación de los resistores que están en configuración Delta a configuración Estrella se obtiene lo que está al lado derecho del gráfico (ver el recuadro). Ahora se tiene al resistor R en serie con el resistor R1. Estos se suman y se obtiene un nuevo resistor R1. Esta nueva conexión en Estrella puede quedarse así o convertirse otra vez a una conexión Delta Notas: Conexión Estrella = Conexión “Y” Conexión Delta = Conexión Triángulo Ejemplo 2.- Convierte el siguiente arreglo de estrella a configuración delta. Solución: Sabemos que podemos trazarlo como el ejemplo anterior, para ver como establecer nuestra fórmula, entonces procedamos a realizar un bosquejo. 10 Aplicando nuestras fórmulas establecidas: Para RA: De aquí podemos observar que como se tratan de resistencias iguales, es lógico que las demás nos proporcionen el mismo valor. Para RB: Para RC: Con estos dos ejemplos, podemos aprender mucho sobre la base de las conversiones delta – estrella. 11 Mixto Serie-Paralelo 12 Referencias Divisores de Corriente y Voltaje :: ITM (webnode.es) (PDF) DIVISOR DE VOLTAJE Y DIVISOEjercicios Circuitos Paralelo, Mixto y Serie | Resistencia Eléctrica y Conductancia | Corriente eléctrica (scribd.com)R DE CORRIENTE ortiz | Equipo Tres - Academia.edu 13
