Información detallada de curso |
Primer semestre 2017
Abr 24, 2024 |
|
 |
||
| Código y Nombre de la Asignatura: IEL 1021 - CIRCUITOS II |
|
División Académica:
División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto.Ing Eléctrica-Electrónica IEL 1011 Calificación mínima de 3.0 Número de créditos: Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado): 3.000 Horas de Teoría 2.000 Horas de Laboratorio Niveles: Educación Continua, Educación Superior Pregrado Tipos de Horario: Teoría y Laboratorio Por medio de esta asignatura el estudiante aprenderá los fundamentos de los circuitos eléctricos buscando un equilibrio entre la conceptualización matemática y el conocimiento físico por medio de los laboratorios de la asignatura, que se adelantarán a lo largo del curso teórico. La formulación de las ecuaciones de circuitos que tienen inductancias y capacitancias conducen a ecuaciones diferenciales que dependen del tiempo. Su solución analítica está restringida a unos pocos casos, que afortunadamente son los de mayor interés; todas se pueden evaluar numéricamente. Las soluciones o respuestas de estas ecuaciones se pueden subdividir en natural y forzada, y transitoria y de estado estacionario, restringiéndose a funciones forzadoras del tipo DC y AC, ya que proveen el adecuado conocimiento para predecir el comportamiento de circuitos de orden superior. Seguidamente se aborda el estudio de la potencia monofásica AC y los sistemas trifásicos AC, por cuanto estos sistemas son los más ampliamente difundidos para la generación y distribución de la energía eléctrica. Se estudian los conceptos de potencia instatánea, potencia promedio, potencia activa, potencia reactiva, factor de potencia, máxima transferencia de potencia, acople AC y corrección del factor de potencia. En los sistemas trifásicos se estudian las conexiones en Y de fuentes balanceadas con cargas balanceadas y desbalanceadas. La medición de la potencia merece un aparte con el estudio del método de los dos vatímetros. En los circuitos con señales sinusoidales se presenta una condición especial conocida como de resonancia, en la cual las reactancias inductivas y capacitivas se anulan, originando que la tensión y la corriente se hallan enfase, con factor de potencia unitario, y produciendo un efecto singular denominado de la elevación de tensión. Para el análisis se acuñan dos términos, la frecuencia resonante y el factor de calidad del circuito. Una herramienta poderosa de análisis de circuitos consiste en definir una función forzadora generalizada denominada señal exponencial compleja, que al ser aplicada al circuito da origen a la función de red, que proporciona información sobre la respuesta natural, de estado estacionario, las frecuencias críticas o las raíces de la misma función de red. Las señales del mundo real se pueden representar como combinaciones lineales de las funciones, exponenciales complejas, que permiten por medio de transformaciones del dominio del tiempo obtener modelos en el dominio de la frecuencia compleja que se pueden resolver por medio de manipulaciones algebraicas, las cuales son menos propensas a cometer errores. El concepto de bipuerto permite el análisis sistemático de circuitos complejos que se pueden considerar interconectados por medio de un puerto de entrada y otro de slida, en conexiones en serie en paralelo y en cascada. Se estudian las seis maneras diferentes de expresar las relaciones de combinaciones de dos pares de variables. Se estudia un bipuerto en particular conocido como el par de bobinas acopladas magnéticmanete, que es la generalización de la inductancia, para dar origen a la inductancia mutua. 3. JUSTIFICACION Este curso es la continuación de los temas que se iniciaron en la asignatura de Análisis de Circuitos I. Está programado con el fin de dar conceptos avanzados de los circuitos eléctricos que servirán de base para temas en las áreas de control y sistemas de potencia eléctrica. Los conocimientos que se imparten se consideran indispensables como base teórica para la comprensión de los problemas y del manejo de técnicas de solución. 4. OBJETIVOS -Hallar la respuesta transitoria y de estado estacionario a funciones forzadoras DC en circuitos que contienen un solo elemento almacenador de energía, es decir, circuitos de primer orden. -Hallar la respuesta transitoria y de estado estacionario a funciones forzadoras DC en circuitos que contienen dos elementos almacenadores de energía, es decir, circuitos de segundo orden. -Estudiar el concepto de potencia monofásica y trifásica en los circuitos de CA y expresarla en términos del álgebra fasorial. -Analizar el fenómeno de la resonancia en los circuitos de CA, en serie y paralelo, y dimensionar su impacto en la operación. -Analizar circuitos trifásicos en sus conexiones Y-Y y Y-D, así como a determinar su potencia y las técnicas de medición de la misma. -Generalizar el análisis de circuitos por medio de las técnicas de funciones de redes, para proveer de un enfoque unificado del estudio de la respuesta natural, forzada, transitoria, de estado estacionario y completa, tanto como de la respuesta en frecuencia. -Identificar y resolver circuitos por medio del concepto de redes bipuerto y bobinas acopladas magnéticamente. -Desarrollar en el estudiante las habilidades de comunicación oral y escrita. 5. METODOLOGIA Exposición de los temas por parte del profesor estimulando la participación de los estudiantes mediante preguntas y discusiones y ejercicios de aplicación de las leyes teóricas, dentro y fuera de clase. Empleo de la técnica de taller en grupos de máximo cuatro estudiantes, con el fin de estimular el trabajo y la discusión en equipo de posibles soluciones. Simulación en software de las respuestas de los circuitos y del comportamiento de las funciones de redes, empleando la hoja electrónica, el LabView y el Spice. Se realizarán clases magistrales por parte del profesor, combinando con talleres de trabajo en clase que incentiven la participación de los estudiantes. También éste hará presentaciones orales de temas y resúmenes técnicos escritos, empleando herramientas computacionales de interpretación gráfica; con el propósito de desarrollar sus habilidades. Uso del catálogo Web para apoyar la clase. 6. MEDIOS Se empleará el tablero y acetatos para su exposición por medio del retroproyector. Las prácticas de laboratorio se realizarán en el laboratorio de circuitos con los materiales y equipos necesarios. Se empleará el computador para hacer simulación por medio de hojas electrónicas. 7. CONTENIDO 7.1. Respuesta transitoria en circuitos de primer orden. -Circuitos básicos RC y RL. -Transitorios en redes de primer orden. -Respuesta a funciones forzadoras de tipo escalón, pulso y tren de pulsos. -Circuitos amplificadores operacionales de primer orden. 7.2. Respuesta transitoria en circuitos de segundo orden. -Respuesta natural de circuitos RLC en serie y en paralelo. -Respuesta transitoria en circuitos de segundo orden. -Respuesta a una función escalón en circuitos de segundo orden. -Circuitos amplificadores operacionales de segundo orden. 7.3. Potencia en sistemas monofásicos. -Potencia instantánea. -Potencia e impedancia. -Transferencia máxima de potencia. -Potencia Compleja. -Potencias real y reactiva. -Corrección del factor de potencia. -Potencia compleja. 7.4. Potencia en sistemas trifásicos. -Sistemas Y-Y, Y-. -Potencia en sistemas trifásicos balanceados. -Potencia instantánea. -Potencias compleja, real y reactiva. -Medición de potencia. -Potencia en sistemas trifásicos desbalanceados. -Cargas compuestas. -Cargas desbalanceadas en Y y en . 7.5. Resonancia AC. -Resonancia Serie. -Resonancia Paralelo. -Circuitos con amplificadores operacionales resonantes. -Escalamiento. 7.6. Análisis con función compleja generalizada. -Frecuencia compleja. -Funciones de redes. -Respuesta natural empleando H(s). -Respuesta completa empleando H(s). -Respuesta en frecuencia empleando H(s). 7.7. Redes bipuerto, bobinas acopladas magnéticamente y transformadores. -Parámetros de bipuertos. -Parámetros z, y, a y h. -Interconexiones de bipuertos. -Bobinas acopladas magnéticamente. -Transformadores. -Transformador lineal. -Impedancia reflejada. -Transformador ideal. 8. EVALUACION -Primer parcial: 20% -Segundo parcial: 20% -Tercer parcial: 20% -Examen final: 20% -Laboratorios: 20% 9. BIBLIOGRAFÍA ALEXANDER, Ch. & SADIKU, M. Fundamentos de Circuitos Eléctricos, Editorial McGraw-Hill, Méjico, 2001. BOYLESTAD, R. Análisis Introductorio de Circuitos, 8ª. Edición. Editorial Prentice-Hall, Méjico, 1997. CARLSON, A. Bruce. Circuitos. Editorial Thompson Learning, Méjico, 2001. CASSELL, Wallace. Linear Electric Circuits. Edit. Wiley. U.S.A., 1965. CHENG, David K. Analysis of Linear Systems. Edit. Addison-Wesley, Japan, 1963. DORF, R. & SVOBODA J. Introduction to Electric Circuits . 4th. edition. John Wiley, U.S.A., 1999. DORF, R. & SVOBODA J. Introducción a los Circuitos Eléctricos . 5th. edición. John Wiley, U.S.A., 1999. EDMINISTER, J. y NAHVI, M. Circuitos Eléctricos. 3ª. Edición. Editorial McGraw-Hill, España, 1997. FLOYD, Thomas. Principles of Electric Circuits, 6th. Edition, Edit. Prentice-Hall, U.S.A., 2000. FRANCO, Sergio. Electric Circuits Fundamentals. Edit. Saunders College Publishing, U.S.A., 1995. HAYT, W., KEMMERLY, Jack & DURBIN S., Análisis de Circuitos en Ingeniería, 6ª edición, Editorial Mc-Graw-Hill, Méjico, 2002. IRWIN, David. Análisis Básico de Circuitos en Ingeniería, 5ª edición, Editorial Prentice-Hall, Méjico, 1997. JOHNSON, H. y JOHNSON, S. Análisis Básico de Circuitos Eléctricos, 5a. Edición, Editorial Prentice-Hall, Méjico, 1996. NILSSON, J. & RIEDEL, S. Circuitos Eléctricos, 6ª. Edición, Editorial Prentice-Hall, Méjico, 2001. RIZZONI, G. Principios y Aplicaciones de Ingeniería Eléctrica, 3ª. Edición, Editorial McGraw-Hill, Bogotá, 2001. VAN VALKENBURG, M.E. Network Analysis, Editorial Prentice-Hall, U.S.A., 1965. ZORNESKY, J. and MAYBAR, S. Circuit Analysis: An integrated approach. Edit. Prentice-Hall. USA, 2000 |
| Regresar a Anterior | Nueva búsqueda |
|