INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

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1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería Eléctrica ASIGNATURA: Electrónica de Potencia SEMESTRE: Octavo OBJETIVO GENERAL: El alumno aplicará los componentes electrónicos de conmutación de potencia, inversores y rectificadores controlados, para el control y el flujo de la energía eléctrica en el laboratorio así mismo analizará el comportamiento de los convertidores estáticos, diferenciando las aplicaciones para fuentes conmutadas, variadores para máquinas de corriente directa, variadores para máquinas de corriente alterna y filtros activos. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Dispositivos Electrónicos de Potencia. II. Rectificadores Controlados Monofásicos y Trifásicos. III. Convertidor de Corriente Alterna a Corriente Directa. IV. Inversores. V. Aplicaciones de los Convertidores a las Máquinas de Corriente Alterna. VI. Fuentes Conmutadas. VII. Filtros Activos. METODOLOGÍA: Presentación conceptual de temas por parte del profesor. Exposición y discusión de temas consultados con la guía del profesor. Búsqueda documental por parte del alumno, en referencias técnicas actualizadas, sobre los campos de aplicación en la ingeniería eléctrica, asesorados por el profesor. Integración de grupos de trabajo de alumnos, no mayores de 3 (tres) alumnos, para la realización de prácticas experimentales en el laboratorio. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: La parte teórica del curso se evalúa con el promedio de las calificaciones de los tres exámenes departamentales, con un valor de 40%, la calificación del laboratorio será el promedio de la suma de los trabajos reportados en los períodos de cada examen departamental, con un valor del 50%, y la participación en clases y las actividades extraclase tendrán un valor del 10%. BIBLIOGRAFÍA: Benavent Garcia, José Manuel; Abelan Garcia, Antonio y Figueres Amoros, Emilio. Simulación de Circuitos Electrónicos de Potencia con PSPICE, Altaomega, México, 2001, 1ª Edición, 204 págs. Benavent Garcia, José Manuel; Abelan Garcia, Antonio y Figueres Amoros, Emilio. Electrónica de Potencia: Teoría y Aplicaciones. Alfa Omega, México, 2000., 1ª Edición, 235 págs. Hart, Daniel W. Electrónica de Potencia Prentice Hall, España, 2001, 1ª Edición, 457 págs. Rashid Muhammad H. Electrónica de Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones. Prentice Hall México, 1995, 2ª Edición, 702 págs. Vithayathil, Joseph. Power Electronics, Principles and Application, Mc Graw Hall. USA, 1995, Firth Editión, 632 págs.

2 ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica - Zacatenco CARRERA: Ingeniero Electricista OPCIÓN: Sistemas Eléctricos COORDINACIÓN: Academia de Electrónica DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería Eléctrica ASIGNATURA: Electrónica de Potencia. SEMESTRE: Séptimo CLAVE: CRÉDITOS: 9.0 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico -Práctica / Optativa II MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HRS/SEMANA/TEORÍA: HRS/SEMANA/PRÁCTICA: HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 54.0 HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 54.0 HRS/TOTALES: 108 horas. PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Utilización. REVISADO POR: Subdirección Académica APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar M. en C. Jesús Reyes García AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.

3 ASIGNATURA: Electrónica de Potencia CLAVE HOJA: 2 DE 12 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA En la formación del Ingeniero Electricista en la era moderna, es imprescindible que se le capacite y se le enseñe a aplicar la ciencia de la electrónica de potencia de estado sólido en sistemas de tracción, generación, transmisión de energía eléctrica, transformación de la energía eléctrica, etc. Hoy en día la electrónica influye en prácticamente todos los aspectos de nuestra vida. Los aparatos y equipos electrónicos se usan de tantas maneras y por muchas razones, que es casi imposible citarlas. En el estudio de la electrónica se verá cómo se usa la electricidad para llevar, por ejemplo, información, la cual puede variar mucho desde el timbre eléctrico hasta los de uso complejo, como sistemas de radar. La electrónica juega un papel importante en el campo de la electricidad, ya que le ha permitido llegar a un gran número de campos. Por estas razones, el egresado en Ingeniería Eléctrica, debe tener conocimiento de todo lo que implica la electrónica de potencia, para aportar desarrollos tecnológicos que hoy en día son muy demandados por la sociedad. Asignaturas antecedentes: Electrónica II (Potencia Básica), Electrónica III, Análisis de Circuitos Eléctricos I, II y III. Asignaturas colaterales: Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia, Accionamientos y Controles Eléctricos. Asignaturas consecuentes: Instalaciones Eléctricas Especiales, Análisis de sistemas eléctricos de potencia II, Puesta en Servicio e Ingeniería de Mantenimiento. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno aplicará los componentes electrónicos de conmutación de potencia, inversores y rectificadores controlados, para el control y el flujo de la energía eléctrica en el laboratorio así mismo describirá el comportamiento de los convertidores estáticos, diferenciando las aplicaciones para fuentes conmutadas, variadores para máquinas de corriente directa, variadores para máquinas de corriente alterna y filtros activos.

4 ASIGNATURA: Electrónica de Potencia CLAVE HOJA: 3 DE 12 UNIDAD I NOMBRE: Dispositivos Electrónicos de Potencia El alumno aplicará los dispositivos electrónicos empleados en los sistemas eléctricos de potencia y su comportamiento en las redes eléctricas. 1.1 Generalidades de semiconductores tipo N, tipo P, la unión PN y el diodo de potencia. CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1B, 2B 1.2 Dispositivos auxiliares de disparo de circuitos electrónicos de potencia (Diac, SBS y SUS). 1.3 Tiristores de potencia (Características de SCR, TRIAC y GTO). 1.4 Transistores de potencia (Características de BJT, MOSFET e IGBT). Subtotal Búsqueda por el alumno en diversas fuentes de información sobre los dispositivos electrónicos de potencia. Definición del concepto de semiconductores y dispositivos auxiliares de disparo. Exposición teórica por parte del alumno con apoyo del pizarrón o equipo audiovisual. Realización de prácticas en el laboratorio, con la guía del profesor. Ejemplos expuestos por el profesor y ejercicios desarrollados por los alumnos. El contenido de la unidad será evaluado junto con la unidad II en el 1er examen departamental. 50 % Laboratorio (Experimentación y simulación)

5 ASIGNATURA: Electrónica de Potencia CLAVE HOJA: 4 DE 12 UNIDAD II NOMBRE: Rectificadores Controlados Monofásicos y Trifásicos El alumno aplicará los circuitos básicos de disparo y control en las redes eléctricas de los circuitos rectificadores controlados monofásicos y trifásicos. CLAVE BIBLIOGRÁFICA 2.1 Circuitos utilizados en el disparo aislado de dispositivos electrónicos de potencia, a base de semiconductores. 1B, 2B, 4B, 5B 2.2. Rectificador monofásico totalmente controlado. 2.3 Rectificador trifásico totalmente controlado. 2.4 Rectificador monofásico aplicado a motores de corriente directa. Subtotal Integración de grupos de trabajo, para la realización de prácticas experimentales, acompañadas con la simulación correspondiente de circuitos utilizados en el disparo aislado de dispositivos electrónicos de potencia. Ejemplos expuestos por el profesor y ejercicios desarrollados por los alumnos. Presentación conceptual del tema y resolución de dudas, por parte del profesor, con interacción de los alumnos. El contenido de la unidad será evaluado junto con la unidad I en el 1er. examen departamental: 50 % Laboratorio (Experimentación y simulación)

6 ASIGNATURA: Electrónica de Potencia CLAVE HOJA: 5 DE 12 UNIDAD III NOMBRE: Convertidor de Corriente Alterna a Corriente Directa. El alumno analizará la operación de los convertidores de corriente alterna a corriente directa, en sus etapas de control y potencia. 3.1 Operación del convertidor CA - CD como reductor. CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1B, 2B, 5B, 3.2 Operación del convertidor CA - CD como elevador. 3.3 Operación del convertidor CA - CD como reductorelevador. 3.4 Operación del conventidor CA - CD con topología conmutada CUK. 3.5 Convertidores CD - CD aislador Subtotal Consulta bibliográfica sobre convertidores de corriente alterna a corriente directa. Exposición teórica por parte del alumno con apoyo del pizarrón o equipo audiovisual. Realización de prácticas por parte de los alumnos en el laboratorio. Realización de exposiciones por parte de los alumnos referente al tema consultado. Explicación de la técnica de convertidores electrónicos de corriente alterna a corriente directa. Ejemplos expuestos por el profesor y ejercicios desarrollados por los alumnos El contenido de la unidad será evaluado junto con la unidad IV en el 2º examen departamental. 50 % Laboratorio (Experimentación y simulación)

7 ASIGNATURA: Electrónica de Potencia CLAVE HOJA: 6 DE 12 UNIDAD IV NOMBRE: Inversores El alumno describirá los circuitos inversores y explicará su arquitectura monofásica y trifásica. CLAVE BIBLIOGRÁFICA 4.1 Generalidades de la conmutación: BJT, MOSFET e IGBT B, 3C 5B 4.2 Inversor monofásico en puente, con disparo modulado. 4.3 Inversor trifásico en puente con modulación del pulso cuadrado y su sincronización subtotal Presentación conceptual del tema y aclaración de dudas por parte del profesor, con la participación de los alumnos. Integración de grupos de trabajo, para la realización de prácticas propuestas y su corroboración con los paquetes de simulación disponibles. Ejemplos que serán expuestos por el profesor y los ejercicios desarrollados por los alumnos El contenido de la unidad será evaluado junto con la unidad III en el 2º examen departamental. 50 % Laboratorio (Experimentación y simulación)

8 ASIGNATURA: Electrónica de Potencia CLAVE HOJA: 7 DE 12 UNIDAD V NOMBRE: Aplicación de los Convertidores a las Máquinas de Corriente Alterna. El alumno analizará y aplicará los circuitos de los inversores al accionamiento de las máquinas de corriente alterna asíncronas y síncronas. CLAVE BIBLIOGRÁFICA 5.1 Inversor trifásico de seis pasos 1.0 1B, 3B, 5B 5.2 Variación de velocidad aplicado a motores de jaula de ardilla. 5.3 Variación de velocidad aplicado a motores de rotor devanado. Subtotal 8.0 Búsqueda en diversas fuentes de información sobre variadores de corriente alterna industriales y realización de prácticas experimentales, con equipo de marca por parte de los alumnos. Definición del inversor trifásico de seis pasos. Exposiciones temáticas con métodos audiovisuales, realizadas por el profesor y los alumnos. Integración de equipos de trabajo para la exposición de los temas consultados. El contenido de la unidad será evaluado junto con las unidades VI y VII en el 3er. examen departamental. 50 % Laboratorio (Experimentación y simulación)

9 ASIGNATURA: Electrónica de Potencia CLAVE HOJA: 8 DE 12 UNIDAD VI NOMBRE: Fuentes Conmutadas El alumno diferenciará los tipos de fuentes conmutadas y sus aplicaciones, con base en la identificación de sus características. Analizará su comportamiento. CLAVE BIBLIOGRÁFICA 6.1 Finalidad y principios de operación. 2B, 5B 6.2 Fuentes de poder de corriente directa, en modo de conmutación Fuentes de poder de corriente alterna en modo interrumpido. 1.0 Subtotal Presentación conceptual del tema y aclaración de dudas por parte del profesor, con la participación de los alumnos. Definición descriptiva de fuentes conmutadas. Integración de grupos de trabajo para la realización de prácticas experimentales de fuentes conmutadas. Exposición audiovisual de temas por el profesor. El contenido de la unidad será evaluado junto con las unidades V y VII en el 3er. examen departamental. 50 % Laboratorio (Experimentación)

10 ASIGNATURA: Electrónica de Potencia CLAVE HOJA: 9 DE 12 UNIDAD VII NOMBRE: Filtros Activos El alumno aplicará la técnica de supresión de armónicos por medio de filtros activos. CLAVE BIBLIOGRÁFICA 7.1 Eliminación programada de los armónicos de mayor peso B Subtotal 4.0 Búsqueda por el alumno en variadas fuentes de información sobre los filtros activos. Realización de prácticas. Exposición y discusión de los temas consultados, con la guía del profesor. Exposición temática por el profesor, por medios audiovisuales. El contenido de la unidad será evaluado junto con las unidades V y VI en el 3er examen departamental. 50 % Laboratorio (Experimentación)

11 ASIGNATURA: Electrónica de Potencia CLAVE HOJA: 10 DE 12 RELACION DE PRÁCTICAS PRACT. 1 2 NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN Caracterización de curvas V-I de TRIAC e IGBT. Circuitos de disparo de dispositivos de Potencia MOSFET. e IGBT. I I En Laboratorios de Electrónica de I.E., localizados en el Edificio de Laboratorios de Pesados 1 3 Rectificador monofásico controlado de media onda, semiconvertidor con diodo inverso. II 4 Rectificador trifásico controlado onda completa, semiconvertidor con diodo inverso. II 5 Rectificador trifásico controlado media onda y onda completa, convertidor completo. II 6 Circuito convertidor, reductor y Elevador. III Circuito convertidor reductor-elevador. Circuito convertidor tipo CUK. Circuito inversor monofásico con disparo modulado. III III IV Circuito inversor trifásico con disparo modulado. IV 11 Accionamiento de máquinas trifásico de corriente alterna. V 12 Operación y análisis de comportamiento de fuentes conmutadas. VI Operación y análisis en filtros de armónicos. VII 4.0 Total 54.0

12 ASIGNATURA: Electrónica de Potencia CLAVE HOJA: 11 DE 12 PERÍODO UNIDAD 1 I y II La primera evaluación constará de los siguientes porcentajes: * 40 % Examen departamental. * 50 % Prácticas de laboratorio. * 2 3 III y IV V, VI y VII La segunda evaluación constará de los siguientes porcentajes: * 40 % Examen departamental. * 50 % Prácticas de laboratorio. * 10 % Participación y exposiciones La tercera evaluación constará de los siguientes porcentajes: * 40 % Examen departamental. * 50 % Prácticas de laboratorio. * 10 % Participación y exposiciones CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 X Benavent Garcia, José Manuel; Abelan Garcia, Antonio y Figueres Amoros, Emilio. Simulación de Circuitos Electrónicos de Potencia con PSPICE, Alfaomega, México, 2001, 1ª Edición, 204 págs X X X Benavent Garcia, José Manuel; Abelan Garcia, Antonio y Figueres Amoros, Emilio. Electrónica de Potencia: Teoría y Aplicaciones. Alfa Omega., México, 2000., 1ª Edición, 235 págs. Hart, Daniel W. Electrónica de Potencia Prentice Hall, España, 2001, 1ª Edición, 457 págs. Rashid Mamad, H. Electrónica de Potencia: Circuitos, Dispositivos y Aplicaciones. Prentice may, México, 1995, 2ª Edición, 702 págs. 5 X Vithayathil, Joseph. Power Electronics, Principles and Application, Mc Graw Hall. USA, 1995, Firth Editión, 632 págs.

13 PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. CARRERA: Ingeniería Eléctrica SEMESTRE Octavo ÁREA: Básicas C. Ingeniería D. Ingeniería C. SOC. Y HUM. ACADEMIA: Electrónica ASIGNATURA: Electrónica de Potencia ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Ing. Electricista titulado preferente con maestría 2.- OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno aplicará los componentes electrónicos de conmutación de potencia, inversores y rectificadores controlados, para el control y el flujo de la energía eléctrica en el laboratorio así mismo describirá el comportamiento de los convertidores estáticos, diferenciando las aplicaciones para fuentes conmutadas, variadores para máquinas de corriente directa, variadores para máquinas de corriente alterna y filtros activos. 3.- PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS Cálculo diferencial e integral, superior transformada de fourier, variable compleja, circuitos eléctricos, máquinas eléctricas EXPERIENCIA PROFESIONAL Dos años de experiencia mínima profesional, en el área de control y electrónica de potencia. HABILIDADES Dominio de la asignatura, manejo de grupos, comunicación, capacidad de análisis y síntesis; manejo de equipo de medición y prueba, organización y creatividad. ACTITUDES Vocación por la docencia, honestidad respeto, tolerancia, ética, superación docente y profesional, compromiso social, puntualidad. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ing. Domingo Almendares Amador Ing. Guillermo Santillán Guevara M. en C. Jesús Reyes García Encargado de la Academia Subdirector Académico Director del Plantel FECHA: 2006