BIBLIOGRAFIA DE CIRCUITOS

LIBRO COMPLETO DE CIRCUITOS ELECTRICOS I Y II

Libro de tesis de IVAN DIEZ de Circuitos Eléctricos UPB (Incluye instrucciones para ver correctamente)

Subido por Elizabeth Gallego, Andrés Toro, Silvana Escobar, Santiago Ávila y Alejandro González

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CIRCUITOS ELECTRICOS II

CIRCUITOS ELÉCTRICOS II.

TEMAS:

• Potencia (Aparente, activa, reactiva, etc..)
• Redes de 2 pares de terminales
• Transformador
• Teorema de máxima potencia

POTENCIA APARENTE La potencia aparente (también llamada compleja) de un circuito eléctrico de corriente alterna es la suma (vectorial) de la energía que disipa dicho circuito en cierto tiempo en forma de calor o trabajo y la energía utilizada para la formación de los campos eléctricos y magnéticos de sus componentes que fluctuara entre estos componentes y la fuente de energía.

Esta potencia no es la realmente consumida "util", salvo cuando el factor de potencia es la unidad (cos φ=1), y señala que la red de alimentación de un circuito no sólo ha de satisfacer la energía consumida por los elementos resistivos, sino que también ha de contarse con la que van a "almacenar" bobinas y condensadores. Se la designa con la letra S y se mide en watts (Volts*Amperes)

Su formula es: S = I . V

FACTOR DE POTENCIA

Triángulo de potencias.

Se define factor de potencia, f.d.p., de un circuito de corriente alterna, como la relación entre la potencia activa, P, y la potencia aparente, S, o bien como el coseno del ángulo que forman los fasores de la intensidad y el voltaje, designándose en este caso como cosφ, siendo φ el valor de dicho ángulo. De acuerdo con el triángulo de potencias de la figura

GENERALIZACIÓN DEL TEOREMA DE MÁXIMA POTENCIA

Generador con impedancia interna cargado por una impedancia
‎
En muchos casos las fuentes de tensión no son fuentes de corriente continua sino de corriente alterna y en lugar de presentar una resistencia interna presentan una impedancia que contiene una parte reactiva.

En ese caso, la transferencia máxima de potencia ocurre cuando la impedancia de la carga es el complejo conjugado de la impedancia de la fuente:

O sea:

Cuando y se dice que hay adaptación de impedancias. En lenguaje matemático, la impedancia de la carga es el complejo conjugado de la impedancia de la fuente: PARA DESCARGAR EL ARCHIVO CLIC EN EL SIGUIENTE LINK

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AMPLIFICADORES

AMPLIFICADOR

Un amplificador es todo dispositivo que, mediante la utilización de energía, magnifica la amplitud de un fenómeno. Aunque el término se aplica principalmente al ámbito de los amplificadores electrónicos, también existen otros tipos de amplificadores, como los mecánicos, neumáticos, e hidráulicos, como los gatos mecánicos y los boosters usados en los frenos de potencia de los automóviles.

El amplificador es un dispositivo que transforma voltajes potencias y corrientes.
Símbolo Más información sobre amplificadores en:

• http://es.wikipedia.org/wiki/Amplificador_electr%C3%B3nico

TRANSFORMACIONES DE FUENTES THEVENIN Y NORTON

TRANSFORMACIONES DE FUENTES THEVENIN Y NORTON

Como en cualquier circuito no conocemos nada de el, no se conoce ni el voltaje ni la corriente, ni la impedancia. Colocamos en el lugar del circuito desconocido un voltaje desconocido y una corriente desconocida.

Observen que paradójicamente se representa un circuito desconocido por una fuente que se define como un voltaje, conocido o una corriente conocida.

Pero recuerden que en matemáticas y filosofía se puede dar por conocida una cosa desconocida, en circuitos también se puede hacer esto.

El equivalente de Thevenin consiste en una fuente de voltaje en serie con una impedancia y el equivalente de Norton consiste en una fuente de corriente en paralelo con una impedancia, para pasar de una a otro se usa V=IZ.

Equivalente de Thevenin

Equivalente de Norton

Más información sobre Thevenin y Norton en:
• http://www.tuveras.com/electrotecnia/teoremas/thevenin.htm
• http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Teorema-Thevenin.php
• http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Norton
• http://www.unicrom.com/Tut_teorema_norton.asp
• http://www.electronicafacil.net/tutoriales/Teorema-Norton.php
• http://www.sc.ehu.es/sbweb/electronica/elec_basica/tema1/Paginas/Pagina5.htm
• http://es.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_Th%C3%A9venin
• http://www.unicrom.com/Tut_teorema_thevenin.asp
• http://html.rincondelvago.com/teorema-de-thevenin-y-teorema-de-norton.html
• http://www.fisicarecreativa.com/guias/thevenin.pdf

TRANSFORMADORES

TRANSFORMADORES
El primer transformador lo invento Henry siguiendo a Faraday la corriente por los devanados produce un "flujo" magnético (energía diluida) ese flujo induce voltajes en los devanados esos voltajes cumplen la relación:

Resultan voltajes que dependen unos de otros como en las fuentes controladas.

TRANSFORMADOR IDEAL
Son las fuentes controladas cuyos voltajes dependen entre sí por la relación

Los puntos son necesarios

P1=V1*I1
(V1/V2)=(I1/I2)=(N1/N2)

Transforma fuentes y corrientes sin cambiar la potencia
V1 y V2 llevan el signo que corresponde al punto
I1 es (+) si entran por el punto
I2 es (-) si entra por el punto

FUENTES CONTROLADAS

FUENTES CONTROLADAS

Son fuentes cuyo valor depende de otra variable del circuito. claro que existen fuentes con valor controlado por una cantidad externa al circuito, pero no se tratan aquí, se estudian en control se tratan exactamente igual que una fuente cualquiera. Su teoría es la misma de las fuentes convencionales.

Es necesario como en todo circuito, de no haber transformaciones que desaparezcan las variables importantes o requeridas.

Cuando se hacen transformaciones no debe desaparecer la variable de control.

Ejemplo fuentes controladas

Tabla De Transformadas

Clic en la imagen para ver la tabla grande

Transformadas Fundamentales

Original Transformada

Función Paso, Función Impulso

Transformadas De Circuitos

Función Paso:

Es una función que vale cero para todo t <>

to- es el instante anterior al cambio.

to+ es el instante posterior al cambio.

to- = to = to+ cuantitativamente. to- <>

Propiedad

∫g(t)AUp(t=a)dt = ∫0(g(t))Adt + ∫g(t)Adt = ∫g(t)Adt

Función Impulso:
Es una función que vale cero para todo t excepto en t = to.
Por construcción, área bajo el impulso = 1 = ½ δh = 1
δ->0 h->α
∫Ui(t=a)dt = 1

Propiedad
g(t) Ui(t=a) = g(a) Ui(t=a) donde a es el punto donde ocurre el impulso.

Serie Y Paralelo

ELEMENTO EQUIVALENTE

Es un elemento que reemplaza una combinación de elementos sin cambiar las condiciones del resto del circuito.

COMBINACIONES Y CONEXIONES DE ELEMENTOS

Sólo existen 2 tipos de conexiones y cada una con su dual.

SERIE: Unos elementos están en serie cuando por ellos circula la misma corriente idéntica.

PARALELO: Dual del serie. Los elementos están conectados en paralelo cuando en ellos existe el mismo voltaje.

SERIE

Por todos los elementos (R1, R2 y R3) circula la misma corriente i. 

Elemento Equivalente: Tiene la misma corriente y voltaje de la combinación.

-Recordando el concepto de impedancia, la impedancia de la resistencia es la misma resistencia  (V=iR  --> V=iZ  -->  R=Z)-

R1 = Z1; R2 = Z2;  R3 = Z3;

Para encontrar la Zeq utilizamos la ley de voltajes de kirchoff.

-Veq+v1+v2+v3=0

Veq=v1+v2+v3

Veq= Z1(i) + Z2(i) + Z3(i)

Veq=i (Z1+Z2+Z3)

El elemento equivalente debe cumplir que Veq=Zeq ieq entonces:

Veq/Veq = (Zeq ieq) / ieq (Z1+Z2+Z3)

1 = Zeq / (Z1+Z2+Z3)

Zeq = Z1 + Z2 + Z3

PARALELO

Todos los elementos (R1, R2, R3) tienen el mismo voltaje.

Para encontrar el elemento equivalente utilizamos la ley de corrientes de kirchoff.

Como tienen el mismo voltaje

V=Z1 i1; V=Z2 i2; V=Z3 i3;

Zeq= V / ieq

ieq = i1 + i2+ i3

ieq = V/i1 + i2 + i3

ieq = 1 / (i1+i2+i3)/V

ieq= 1/i1V + 1/i2V + 1/i3V

V=Z1 i1;   Z1 = V/i1

Zeq = 1/ [(1/Z1) + (1/Z2) + (1/Z3)]

Tabla Resumen

TABLA RESUMEN DE ELEMENTOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

DIBUJO	NOMBRE	UNIDADES	FÓRMULA
	Resistencia	Ohms (Ω)	V=iR
	Inductancia	Henrios (H)	V=L di/dt
	Capacitancia	Faradios (F)	i = C dv/dt
	Fuente De Voltaje	Voltios (V)	V= Valor dado
	Fuente De Corriente	Amperios (A)	i =Valor dado
	Corto	N/A	V=0 i cualquiera
	Circuito Abierto	N/A	i = 0 V cualquiera
	Nodo	N/A	V igual en todos los puntos

Conceptos Fundamentales

CIRCUITOS ELÉCTRICOS

CONCEPTOS FUNDAMENTALES

Toda la materia está dividida en partículas como fotones, electrones, protones, etc. Por falta de conocimientos estructurales se consideran esféricas. Mientras más pesada es una partícula más pequeña es (a mayor masa, menor radio). La razón es la gravedad. Toda materia atrae más materia (a más masa, más fuerza para comprimir).

La gravedad es la primera fuerza de la naturaleza que tiende a comprimirla y atraerla. Cuando la materia se comprime hasta cierto punto, la gravedad se convierte en electricidad que ya se manifiesta como repulsión y atracción, que se cuantifica con la carga eléctrica y está signada (positivo-negativo).

Con las cargas eléctricas formamos los átomos que imaginamos, estos son neutros y con ellos se forman los elementos de circuitos.

CONDUCTOR: Está formado por átomos que ligan muy débilmente a sus últimos electrones, cualquier fuerza pequeña arrebata esos electrones y los impulsa contra los otros átomos, que a su vez dispara un electrón contra un tercer átomo.

CORRIENTE ELÉCTICA: Movimiento de cargas eléctricas. Para simplificar siempre se consideran corrientes como circulación de cargas positivas. Se identifica con la letra i y una flecha en la dirección del movimiento.

• Medición de la corriente eléctrica: Cantidad de carga que pasa por una sección de un conductor dividida por el tiempo que se demora en pasar. Se mide en Amperios (Coul/Seg).
• Ley De Conservación De La Corriente (Kirchoff): La suma de las corrientes que entran a un conductor es igual a la suma de las corrientes que salen de él.

ENERGÍA: Es la materia misma pero entendida desde su aspecto dinámico y de transformación. Una parte de las partículas es capaz de actuar sobre otra partícula y ejercer acción.

Albert Einstein plantea la ecuacion E=mc² que explica que toda masa es energía y toda energía es masa.

VOLTAJE: El voltaje de una carga es el cociente de la energía útil transportada por la carga, dividida por la carga. Se mide en Voltios (Joul/Coul).

   V=ΔE / ΔQ

• Ley De Voltajes De Kirchoff: En toda trayectoria cerrada recorrida en forma arbitraria, la combinación de los voltajes de los elementos encontrados es CERO, tomando como positivos los encontrados de + a - y como negativos los encontrados de -a +.

IMPEDANCIA: Operación que efectuada sobre la corriente de un elemento, nos da el voltaje POSITIVO en el terminal donde entra la corriente.

Impedancia en la Resistencia: Z=R; V=iZ

Impedancia en la Inductancia: Z=L d/dt; V=iZ

Impedancia en la Capacitancia: Z=(1/c)ʃdt; Z=1/(C d/dt); V= iZ