MATERIA: CIRCUITOS ELÉCTRICOS II

 

CUARTO AÑO

 

Ciclo Escolar 2000/2001

 

Hrs./Semana: 4

Objetivo:  Que el estudiante aprenda las técnicas que permiten utilizar la computadora para efectuar estudios y análisis en circuitos eléctricos, así como usar esta herramienta en general para resolver problemas de sistemas eléctricos, cuyos elementos se modelen como componentes de circuitos eléctricos.

 

Bibliografía.

 

1.- Network Analysis.

    M.E. Van Valkenburg.

    Prentice-Hall, 1974.

 

2.- Análisis de Circuitos en Ingeniería.

    W.H. Hayt, Jr & J.E. Kemmerly.

    Mc.Graw-Hill, 1988.

 

3.- Computer Methods in Power System Analysis.

    Stagg And El-Abiad.

    Mc.Graw-Hill, 1968.

 

4.- Circuitos Eléctricos CA/CC.

    Charles I. Hubert.

    Mc.Graw-Hill, 1985.

 

5.- Análisis de Circuitos Eléctricos.

    I.S. Bobrow.

    Interamericana, 1985.

 

6.- Introdution to Modern Network Synthesis

    M.E. Valkenburg.

    John Wiley And Sons, 1960.

 

7.- Analysis of Electric Circuits.

    G. Zeveke, P. Iontem, A. Netushil & S. Straknov.

    Mir, 1986.

 

8.- Circuitos Eléctricos.

    Joseph A. Administer. 

    Serie de Compendios Schaums.

    Mc.Graw-Hill, 1970.

 

9.- Transformer Modelling of Unbalanced Three-Phase Networks.

    W. Dillon and Mo-Shing Chen.

    Artículo Presentado en el IEEE PES Summer Meeting, pp. 9-14, San Francisco, Calif. U.S.A. Julio      1974.

 

10.- Analysis of unbalanced polyphase networks by the method of phase co-ordinates.

     M.A. Laughton.

     Part 1. System representation in phase frame of reference.

     Proc. IEEE, Vol. 115, No.8, Agosto 1968.

 

11.- Analysis of unbalanced polyphase networks by the method of phase co-ordinates.

     M.A. Laughton.

     Part 2. Fault analysis. Proc. IEEE, Vol. 116, No.5, Mayo 1969.

 

12.- La matriz [Ybus], formación e interpretación.

     Salvador Acha Daza.

     Laboratorio de Ingeniería Eléctrica. U.M.S.N.H. Enero 1979.

 

13.- La matriz [Zbus], formación e interpretación.

     Salvador Acha Daza. 

     Laboratorio de Ingeniería Eléctrica. U.M.S.N.H. Marzo 1979.

 

14.- Solución transitoria de circuitos RLC con inductancia no lineal, usando

     microcomputadora personal.

     Salvador Acha Daza.

     Escuela de Ingeniería Eléctrica. U.M.S.N.H. Mayo 1985.

 

15.- La teoría de circuitos y su aplicación al análisis de redes eléctricas.

     Isaías Elizarraraz A. y Elisa Espinosa J. 

     Primer congreso de ingeniería electromecánica y de sistemas, IPN, México, D.F.    

     Noviembre 1991.

 

Programa Sintético:

 

 1.- Formulación Nodal para el Análisis de Circuitos Eléctricos.

 2.- Programa Computacional para Resolver la Formulación Nodal de Circuitos   Eléctricos.

 3.- Formulación de Mallas.

 4.- Formulación de Ramas.

 5.- Redes de Cuatro Terminales.

 6.- Análisis Transitorio de Circuitos Eléctricos por Computadora.

 7.- Análisis de Sistemas Polifásicos.

 8.- Modelado de Transformadores Trifásicos.

 9.- Formación de las Redes de Secuencia.

10.- Análisis Polifásico de Sistemas Eléctricos.

11.- Temas Especiales.

 

Programa Desarrollado.

 

1.- Formulación Nodal para el Análisis de Circuitos Eléctricos.

1.1.-  Gráfica de un circuito y conceptos fundamentales.

1.2.-  Tabla de conectividad.

1.3.-  Matriz de incidencia elemento-nodo.

1.4.-  Formulación nodal.

1.5.-  Fuentes de corriente y de voltaje.

1.6.-  Efectos magnéticos mutuos.

1.7.-  Solución de la formulación nodal.

1.8.-  Voltajes y corrientes en los elementos del circuito.

1.9.-  Ejemplos de aplicación.

1.10.- Examen.

 

2.- Programa Computacional para Resolver la Formulación Nodal de Circuitos Eléctricos.

2.1.- Estructuración del programa.

2.2.- Subrutina para formar las matrices de incidencia.

2.3.- Subrutina para formar [Ybus].

2.4.- Subrutina para invertir matrices complejas.

2.5.- Subrutina para obtener los voltajes nodales.

2.6.- Subrutina para obtener los voltajes en los elementos.

2.7.- Subrutina para obtener las corrientes en los elementos.

2.8.- Ejemplos prácticos de aplicación.

2.9.- Examen.

 

3.- Formulación de Mallas.

3.1.- Mallas básicas en un circuito eléctrico.

3.2.- Matriz de incidencia elemento-malla básica.

3.3.- Formulación de mallas.

3.4.- Formulación de mallas a partir de la formulación nodal.

3.5.- Solución de la formulación de mallas.

3.6.- Ejemplos.

 

4.- Formulación de Ramas.

4.1.- Conjuntos cortados básicos en un circuito eléctrico.

4.2.- Matriz de incidencia elemento-conjunto cortado básico.

4.3.- Formulación de ramas.

4.4.- Formulación de ramas a partir de la formulación nodal.

4.5.- Solución de la formulación de ramas.

4.6.- Ejemplos.

 

5.- Redes de Cuatro Terminales.

5.1.- Conceptos fundamentales.

5.2.- Funciones de transferencia.

5.3.- Principio de reciprocidad.

5.4.- Obtención de los parámetros [y].

5.5.- Obtención de los parámetros [z].

5.6.- Obtención de los parámetros de redes de cuatro terminales por computadora.

5.7.- Parámetros de transmisión y de transmisión inversos.

5.8.- Parámetros híbridos e híbridos inversos.

5.9.- Ejemplos de aplicación.

5.10.- Examen.

5.11.- Obtención de los parámetros de redes de 4 terminales por mediciones en el laboratorio.

5.12.- Comparación de parámetros medidos y calculados.

5.13.- Reporte técnico de redes de 4 terminales.

 

6.- Análisis Transitorio de Circuitos Eléctricos por Computadora.

6.1.- Introducción al análisis transitorio.

6.2.- Respuesta transitoria.

6.3.- Constante de tiempo de un circuito.

6.4.- Determinación de las condiciones iniciales.

6.5.- Variables de estado.

6.6.- Soluciones analíticas de las ecuaciones de estado.

6.7.- Formulación de las ecuaciones de estado de un circuito.

6.8.-  Ejemplos de formulación de ecuaciones en forma matricial.

6.9.-  Solución numérica de las ecuaciones de estado.

6.10.- Errores numéricos y selección del paso de integración.

6.11.- Programa computacional para resolver transitorios en circuitos eléctricos.

6.12.- Aplicación de las hojas de cálculo para resolver transitorios en circuitos eléctricos.

 

7.- Análisis de Sistemas Polifásicos.

7.1.-  Voltajes y corrientes trifásicos.

7.2.-  Representación fasorial de los parámetros eléctricos.

7.3.-  Secuencia de fases y voltaje de referencia.

7.4.-  Potencia en un elemento o sistema trifásico.

7.5.-  Factor de potencia.

7.6.-  Método de los dos wattmetros para medir potencia.

7.7.-  Análisis fasorial de los sistemas trifásicos.

7.8.-  Conexiones en los elementos trifásicos.

7.9.-  Transformación de conexiones.

7.10.- Características de cada conexión.

7.11.- Representación monofásica de los sistemas trifásicos.

7.12.- Obtención de la impedancia de carga de un elemento trifásico.

7.13.- Representación matricial de los parámetros eléctricos de un elemento trifásico.

7.14.- Componentes de Clarke.

7.15.- Componentes simétricas.

7.16.- Interpretación física de las componentes simétricas.

7.17.- Componentes simétricas de las impedancias de los elementos trifásicos.

 

8.- Modelado de Transformadores Trifásicos.

8.1.- Principios fundamentales para el modelado de transformadores.

8.2.- Matriz [yprim] y matriz de conectividad de los transformadores trifásicos.

8.3.- Conexión estrella aterrizada-delta.

8.4.- Conexión estrella-estrella.

8.5.- Eliminación de los neutros.

8.6.- Submatrices para representar polifásicamente a los transformadores trifásicos.

8.7.- Conexión v-v de transformadores.

8.8.- Componentes simétricas de las representaciones de los transformadores.

8.9.- La corriente de avalancha en los transformadores.

8.10.- La tercer armónica en el neutro de transformadores y su eliminación.

 

9.- Formulación de las Redes de Secuencia.

9.1.- Los circuitos de secuencia de una red eléctrica.

9.2.- Formación de las redes de secuencia de un sistema trifásico.

9.3.- Formación de [Ybus] de las redes de secuencia.

9.4.- Ejemplos de aplicación.

 

10.- Análisis Polifásico de Sistemas Eléctricos.

10.1.- Formación de la [Ybus] polifásica.

10.2.- Formación del vector polifásico de corrientes Ibus.

10.3.- Solución de la formulación nodal polifásica.

10.4.- Ejemplos de aplicación.

 

11.- Temas Especiales.

Sí el tiempo lo permite, se incluirán tópicos especiales como:

11.1.- Transformada de fourier.

11.2.- Digitalización de señales.