MATERIA: CIRCUITOS ELÉCTRICOS I
TERCER AÑO
Hrs. Semana: 4
Objetivos: 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.
Bibliografía:
LIBROS DE TEXTO:
1.-
Análisis Básico de Circuitos Eléctricos
J. David Irwin
Prentice Hall
Quinta Edición
2.-
Análisis de Circuitos en Ingeniería
William H. Hayt
& Jack E. Kemmerly
McGraw-Hill
Quinta Edición
LIBROS DE CONSULTA:
3.-
Análisis Básico de Circuitos Eléctricos
David E. Johnson
McGraw-Hill
Quinta Edición
4.-
Análisis de Circuitos Eléctricos
L. S. Bobrow.
Ed. McGraw-Hill
5.- Linear
Circuit Analysis
DeCarlo A.
Raymond & Pen-Min Lin
Prentice Hall 1995
6.- Basic Circuit
Theory with Digital Computations
Prentice Hall 1972
7.- Basic
Circuit Theory
Charles A. Desoer
McGraw-Hill
8.-
Circuitos
A. Bruce Carlsson
Thomson Learning 2001
9.-
Circuitos Eléctricos
Richard C. Dorf
James A. Svoboda
3ra Edición
Alfaomega 2000
10.-
Pspice for Linear Circuits
James A. Svoboda
Wiley
Software
Usado:
1.- The Student
Edition of Matlab Ver. 5.0
The Math Works
Prentice Hall
2.- Pspice Orcad Lite
Edition 9.2
Programa Sintético.
1.-
Repaso de Conceptos Básicos…………………………………….……..
7 Hrs.
2.-
Análisis de Circuitos de CD en estado estable……………………….… 25 Hrs.
3.-
Análisis de Circuitos de CD en estado Transitorio.…………................. 20 Hrs.
4.-
Análisis de Circuitos de CA en estado estable. ...……………………... 14 Hrs.
5.-
Potencia Compleja. .…………………………………………………… 10 Hrs.
6.-
Frecuencia Compleja.……………………………………….................. 10 Hrs.
7.-
Aplicación de la Transformada de Laplace al Análisis
de circuitos…… 8 Hrs.
8.- Aplicación de las Series de Fourier al Análisis de Circuitos con excitación
periódicas……………………………………………………………… 6 Hrs.
Exámenes de Academia …………………………………………...… 12 Hrs.
TOTAL 112 Hrs.
Programa Desarrollado:
1.- Repaso de Conceptos Básicos (1) y (2)
Objetivo: Definir los términos elementales y refrescar
los conocimientos adquiridos en el segundo año de la carrera.
1.1.
Cantidades Básicas
1.1.1.
Carga
1.1.2.
Corriente
1.1.3.
Voltaje
1.1.4.
Potencia
1.2.
Elementos de Circuitos
1.2.1.
Fuentes Independientes
de Voltaje y Corriente
1.2.2.
Fuentes Dependientes
1.2.2.1.
Fuentes Dependientes
de Voltaje Controladas por Corriente
1.2.2.2.
Fuentes Dependientes
de Voltaje controladas por Voltaje
1.2.2.3.
Fuentes Dependientes
de Corriente Controladas por Corriente
1.2.2.4.
Fuentes Dependientes
de Corriente Controladas por Voltaje
1.3.
Conversión de Signos,
Elementos que Consumen y Generan
1.4.
Ley de Ohm
1.5.
Leyes de Kirchhoff
1.6.
Divisores de Tensión y
de Corriente
1.7.
Combinación de
Resistencia en Serie y Paralelo
1.8.
Solución de Circuitos
usando Combinación de Elementos con Fuentes Independientes y Dependientes.
1.9.
Circuitos con Amp. Operacionales.
2 Análisis de Circuitos de CD en estado estable (1),
(2), (5), (6) y (7)
Objetivo: Que
el alumno sea capaz de determinar los voltajes y las corrientes en cualquier
parte de una red resistiva con excitación constante.
2.1
Análisis Nodal
2.1.1
Solución de Circuitos con Fuentes Independientes de Corriente
2.1.2
Formación Matricial y Solución por Eliminación Gaussiana
2.1.3.
Solución de Circuitos con Fuentes Independientes de Voltaje
2.1.4
Solución de Circuitos con Fuentes Dependientes
2.2.
Análisis de Mallas.
2.2.1
Solución de Circuitos con Fuentes Independientes de Voltaje
2.2.2.
Representación Matricial
2.2.3.
Solución de Circuitos con Fuentes Independientes de Corriente
2.2.4
Solución de Circuitos con Fuentes Dependientes.
2.3.
Transformación Delta-Estrella Estrella-Delta
2.4.
Arboles y Análisis Generalizado de Nodos
2.5.
Eslabones, Análisis de Lazos y Conjuntos Cortados.
PRIMER EXAMEN DE ACADEMIA
2.6.
Teorema de Redes.
2.6.1.
Linealidad y Superposición
2.6.2.
Transformación de Fuentes.
2.6.3.
Teorema de Thévenin y Norton
2.6.4.
Transferencia de Máxima Potencia
2.6.5.
Teorema de Tellegen
2.7.
Algoritmo para Resolver Circuitos Resistivos con Fuentes de Corriente
Independiente Mediante Análisis Nodal.
Análisis
de Circuitos de CD por Computadora Usando spice.
SEGUNDO EXAMEN DE ACADEMIA
3.- Análisis de Circuitos de CD en Estado
Transitorio. (2), (3), (4) y (5)
Objetivo:
Que el alumno sea capaz de determinar la manera en que las corrientes y los
voltajes presentes en un circuito RL, RC o RLC varían durante un transitorio.
3.1.
El Inductor.
3.2.
Relaciones Integrales para el Inductor.
3.3.
El Capacitor.
3.4.
Relaciones Integrales para el Capacitor
3.5.
Circuitos RL y RC sin Fuentes.
3.6.
Respuesta a Fuentes de CD de Circuitos de Primer Orden.
3.7
Funciones Singulares: Escalón, Rampa e Impulso.
3.8.
Respuesta de un Circuito de Primer Orden a Funciones de Excitación Constante.
3.9.
Solución de Circuitos de RL o RC con Fuentes Independientes y Dependientes.
TERCER EXAMEN DE ACADEMIA
3.10.
Circuitos RLC
3.10.1.Tipos de Respuesta Natural
3.10.2
Ejemplos de Respuesta de Circuitos RLC para el caso: Sobreamortiguado,
Subamortiguado y Críticamente Amortiguado.
3.10.3.
Respuesta Forzada.
3.10.4.
Solución de Circutios RLC con Excitación Sinusoidal
3.10.5
Determinación del coeficiente de amortiguamiento y de la frecuencia de
resonancia en circuitos de segundo orden que no son RLC serie ni paralelo
3.11.
Respuesta Transitoria de un Circuito RL, RC y RLC usando Matlab.
CUARTO EXAMEN DE ACADEMIA
4.- Análisis de Circuitos de CA en Estado Estable (1),
(2), (6) y (9)
Objetivo:
Generalizar las técnicas de análisis de Circuitos de CD así como los teoremas
de redes vistos para su aplicación a las redes con excitación senoidal mediante el concepto de fasor.
4.1.
Características de las Senoidales.
4.2.
Funciones Forzantes Senoidales
y Complejas.
4.3.
Fasores.
4.4.
Relaciones Fasoriales para Elementos de Circuitos.
4.5.
Impedancia y Admitancia
4.6.
Diagrama Fasoriales
4.7.
Ejemplos de análisis de circuitos de CA utilizando Teoremas de Redes y
formulación nodal de mallas y lazos
4.8.
Respuesta en Función de W.
4.9.
Algoritmo para la Solución de Redes de CA en Estado Estable.
4.10.
Uso de SPICE para análizar redes de CA.
5.- Potencia Compleja (1) ,
(2) y (9)
Objetivo:
Que el alumno sea capaz de determinar y corregir el factor de potencia de una
carga o de una fuente mediante capacitores.
5.1.
Potencia Instantánea.
5.2.
Potencia Promedio.
5.3.
Transferencia de Potencia Promedio Máxima
5.4.
Valores eficaces (rms) de Voltaje de Potencia.
5.5.
Potencia Aparente y Factor de Potencia.
5.6.
Potencia Compleja.
5.7.
Corrección del Factor de Potencia Mediante Capacitores.
QUINTO EXAMEN DE ACADEMIA
6.- Frecuencia Compleja (2)
Objetivo:
Generalizar las técnicas de análisis de Circuitos para su aplicación al
análisis de redes con excitaciones de la forma de la cual la corriente directa y la corriente alterna son
solo dos casos particulares de esta Teoría superior. Así como presentar una técnica para
sintetizar la razón de voltaje H(s) = Vsal/Vent. También
definir conceptos útiles en la caracterización de las redes como la frecuencia
de resonancia y el factor de calidad.
6.1.
Generalización del Análisis de CD y CA a
Circuitos con Excitación de la Forma
6.2.
Análisis Cualitativo y Cuantitativo de la Magnitud y el Angulo de Fase de la
Respuesta a la Frecuencia Compleja.
6.3.
Técnica para Sintetizar la Razón de Voltaje H (s) = Vsal/Vent.
6.4.
Resonancia Serie y Paralelo.
7.- Aplicación de la Transformada de Laplace al Análisis de Circuitos (1), (2), (7) y (8)
Objetivo:
Englobar todo lo visto hasta este inciso en una teoría unificadora que a la vez
sirva de refuerzo a lo que se debe ver en Matemáticas.
7.1.
Solución de Circuitos RC, RL y RLC
7.2.
Modelos de Elementos de Circuitos
7.3.
Técnicos de Análisis: Análisis Nodal y de Mallas en el dominio de s.
SEXTO EXAMEN DE ACADEMIA
8.-
Aplicación de las Series de Fourier al Análisis de
Circuitos con excitaciones periódicas (1) y (2)
Objetivo:
Demostrar que mediante superposición y Técnicas de análisis de CA se puede
analizar Redes donde la excitación sea un tren de pulsos o dientes de sierra
etc.
8.1.
Series de Fourier.
8.2.
Análisis de Circuitos para Ondas Periódicas no Senoidales.
8.3.
Transformada de Fourier y sus Aplicaciones al
Análisis de Circuitos.