I N S T I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L SECRETARÍA ACADÉMICA

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1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería Eléctrica ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II SEMESTRE: Quinto OBJETIVO GENERAL: El alumno expondrá y aplicará los conceptos, leyes fundamentales, métodos y teoremas de la teoría de circuitos eléctricos en Corriente Alterna (C.A.) relacionando los modelos matemáticos con el fenómeno físico de los elementos que constituyen un circuito eléctrico y asimismo los métodos de solución. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Corriente Alterna Senoidal y su Representación Fasorial II. Circuitos de Corriente Alterna en Serie y Paralelo III. Métodos de Análisis y Tópicos Selectos en Corriente Alterna. IV. Teoremas de Circuitos Eléctricos V. Potencia en Corriente Alterna VI. Frecuencia Compleja. VII. Respuesta a la Frecuencia. VIII. Circuitos con Acoplamientos Magnéticos METODOLOGÍA: Elaboración por parte del alumno de una serie de propuestas de solución de un circuito eléctrico antes de iniciar el camino de solución. Selección de la técnica o técnicas de solución más adecuadas por parte del alumno con la supervisión del profesor. Comprobación de los resultados teóricos, realizando prácticas de laboratorio con circuitos eléctricos reales. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Tres exámenes departamentales, los cuales serán evaluados de 0 a 80% de la evaluación total, también se tomarán en cuenta los trabajos y tareas asignadas que no deberá exceder el 20% de las calificaciones parciales. Para la evaluación del curso deberá aprobar tanto la parte teórica como la parte práctica (laboratorio). La calificación mínima aprobatoria es de. BIBLIOGRAFÍA: Irwin, j. David, "Análisis Básico de Circuitos en Ingeniería" (6ª Edición) Editorial Limusa-Wiley, ISBN: , México D.F., 850 Págs Hayt, William h. jr. y Kemmerly, Jack E. "Análisis de Circuitos en Ingeniería" (6ª Edición). Editorial Mcgraw-Hill Interamericana Editores S.A de C.V., México, 827 Págs., Robert l., Boylestad., "Análisis Introductorio de Circuitos" (8ª. Edicion), Editorial Prentice Hall., ISBN , México, D.F., 1152 Págs., A Bruce Carlson., Circuitos., (1ª. Edición) Editorial Thomson Learning., ISBN México, D.F, Págs. 840., Dorf Richard y Svodova James. Circuitos Elèctricos (5 a Ediciòn), Editorial Alfaomega, ISBN Mèxico D.F., 884 Pàgs. 2004

2 ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica - Zacatenco CARRERA: Ingeniero Electricista OPCIÓN: Tronco Común COORDINACIÓN: Academia de Electrotecnia DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería Eléctrica. ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II SEMESTRE: Quinto CLAVE: CRÉDITOS: 9 VIGENTE: Agosto del 2005 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS Horas/Semana/Teoría: 3 Horas. Horas/Semana/Práctica: 3 Horas. Horas/Semestre/Teoría: 54 Horas. Horas/Semestre/Práctica: 54 Horas. Horas/Totales: 108 Horas. PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Electrotecnia REVISADO POR: Departamento Académico de Ingeniería Eléctrica. APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Director de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica: M. en C. Jesús Reyes García AUTORIZADO POR: La Comisión de Planes y Programas de Estudio del Instituto Politécnico Nacional.

3 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II CLAVE HOJA: 3 de 14 FUNDAMENTACION DE LA ASIGNATURA En el mundo en el que hoy vivimos la calidad de la vida diaria depende en gran medida de los fenómenos eléctricos. Cualquier aparato eléctrico o electrónico requiere ser alimentado por una fuente de energía eléctrica por lo que es indispensable para el Ingeniero Electricista el dominio del análisis de los Circuitos Eléctricos para interpretar el comportamiento de los equipos de generación, transformación, transmisión y recepción de la energía eléctrica, así como el comportamiento de los diferentes aparatos y equipos eléctricos y electrónicos. Esta asignatura tiene como antecedentes Cálculo Diferencial e Integral, Fundamentos de Algebra, Química Básica, Física Clásica, Humanidades I, II, III y IV, Cálculo Vectorial, Ecuaciones Diferenciales, Química Aplicada, Electricidad y Magnetismo, Variable Compleja y Transformada de Fourier, Probabilidad y Estadística, Ingeniería Mecánica I y II, Métodos Numéricos, Física Moderna, Análisis de Circuitos Eléctricos I, Conversión de la Energía I, Electrónica I, Ciencia y Tecnología de Materiales Eléctricos y tiene como consecuentes Análisis de Circuitos Eléctricos III, Conversión de la Energía II y III, Electrónica II y III, Instalaciones Eléctricas en Baja Tensión, Equipo Eléctrico, Humanidades V, Instalaciones Eléctricas en Alta Tensión, Elementos del Control Eléctrico, Teoría General de Sistemas, Mediciones Eléctricas, Fuentes de Generación, Teoría del Control, Gestión de Proyectos, Accionamiento y Controles Eléctricos, Economía Aplicada, Análisis de Sistemas Eléctricos de Potencia, Computación Aplicada a Sistemas Eléctricos, Líneas y Subestaciones Eléctricas, Protección de Sistemas Eléctricos I, Redes de Distribución, Ingeniería Económica, Técnicas de las Altas Tensiones, Instalaciones Eléctricas Especiales y Administración. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno expondrá y aplicará los conceptos, leyes fundamentales, métodos y teoremas de la teoría de circuitos eléctricos en Corriente Alterna (C.A.) relacionando los modelos matemáticos con el fenómeno físico de los elementos que constituyen un circuito eléctrico y asimismo los métodos de solución.

4 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II CLAVE: HOJA: 4 de 14 UNIDAD I NOMBRE: Corriente Alterna Senoidal y su Representación Fasorial El alumno describirá las señales en Corriente Alterna (C.A.) como funciones periódicas y las representará fasorialmente. Empleará las diferentes formas de representación de los fasores, así como sus operaciones básicas. 1.1 Introducción. 1.2 Funciones periódicas y características de las.senoides. 2 B, 5C, 6C, 7C y 8B 1.3 Generación de la f.e.m. senoidal. 1.4 Representación vectorial, fasores. Representación compleja trigonométrica o por componentes y compleja exponencial polar. 1.6 Operaciones básicas con fasores de igual frecuencia Notación recomendada por el CEI. Uso por parte del alumno de herramientas matemáticas y gráficas en la interpretación de los diferentes tipos de señales periódicas. Integración de equipos de trabajo para la realización de prácticas. Participación en actividades individuales y de equipo mediante la realización de prácticas. El primer examen departamental abarcará las unidades I, II y III

5 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II CLAVE: HOJA: 5 de 14 UNIDAD II NOMBRE: Circuito de Corriente Alterna en Serie y Paralelo El alumno aplicará los conceptos y criterios de la teoría para la solución de circuitos RL., RC., y RLC., en serie, en paralelo y mixtos Introducción. Ley de Ohn en circuitos con resistencia. Convenios sobre signos y sentidos en circuitos con resistencia pura. Circuito con inductancia pura y f.e.m. armónica: reactancia inductiva. Circuito con capacitancia pura y f.e.m. armónica reactancia capacitiva. Circuitos RL, RC., Y RCL en serie, con f.e.m. armónica impedancia. Leyes de kirchohoff en regímenes senoidales. Regla del divisor de tensión. Circuitos RL., RC., y RLC en paralelo: admitancia, susceptancia. Regla del divisor de corriente. Circuitos equivalentes. Circuitos mixtos, en escalera, conversiones -T, ó T- : diagramas fasoriales B, 5C, 6C, 7C y 8B Aplicación por parte del alumno de las reglas básicas de solución de circuitos eléctricos cuando son alimentados con fuentes senoidales cuando se utilizan diferentes tipos de carga. Realización de ejemplos expuestos por el profesor y ejercicios desarrollados por el alumno. Integración de equipos de trabajo para la realización de prácticas. Participación en actividades individuales y de equipo mediante la realización de prácticas. El primer examen departamental abarcará las unidades I, II y III

6 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II CLAVE: HOJA: 6 de 14 UNIDAD III NOMBRE: Métodos de Análisis y Tópicos Selectos en Corriente Alterna.. El alumno analizará y resolverá circuitos eléctricos, aplicando los métodos de nodos y de mallas. 3.1 Introducción. 3.2 Fuentes independientes, dependientes (controladas), y conversión de fuentes B, 5C, 6C, 7C y 8B 3.3 Análisis de mallas (método general, y el método del formato) Análisis de nodos (método del formato) Redes de corrientes alterna en puente. 9.0 Descripción por parte del alumno de los diferentes métodos de solución de circuitos eléctricos cuando contienen más de una fuente de alimentación. Ejercicios desarrollados por el alumno con la guía del profesor. Comprobación de los resultados teóricos realizando prácticas de laboratorio. Participación en actividades individuales y de equipo mediante la realización de prácticas. El primer examen departamental abarcará las unidades I, II y III

7 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II CLAVE: HOJA: 7 de 14 UNIDAD IV NOMBRE: Teoremas de Circuitos Eléctricos El alumno aplicará los diferentes teoremas relativos a circuitos eléctricos para simplificar y resolver redes eléctricas complejas. 4.1 Introducción. 4.2 Teorema de la Superposición. 2B, 5C, 6C, 7C y 8B 4.3 Teorema de Thévenin. 4.4 Teorema de Norton. 4.5 Teorema de la Reciprocidad 4.6 Teorema de la compensación. Desarrollo de habilidades y análisis por parte del alumno para la solución de circuitos eléctricos mediante la reducción de éstos. Ejemplos expuestos por el profesor y ejercicios desarrollados por el alumno para aplicar los diferentes métodos de solución. Integración de equipos de trabajo para la realización de prácticas. Participación en actividades individuales y de equipo mediante la realización de prácticas. El primer examen departamental abarcará las unidades IV Y V.

8 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II CLAVE: HOJA: 8 de 14 UNIDAD V NOMBRE: Potencia en Corriente Alterna El alumno explicará los conceptos de potencia y determinará el valor de ésta en diferentes tipos de circuitos eléctricos. 5.1 Introducción 5.2 Potencia instantánea y potencia media 2B, 3B, 5C, 6C, 7C y 8B 5.3 Potencia en circuitos RC, RL y RLC, de corriente alterna. 5.4 Componentes activa y reactiva de la corriente. 5.5 Potencia aparente, activa y reactiva. Triángulo de potencia. 5.6 Resistencia efectiva. 5.7 Energías aparente, activa y reactiva. Sentidos relativos a las potencias activas y reactivas. 5.8 Relaciones entre potencias generadas y consumidas. 5.9 Potencia compleja. Uso por parte del alumno de los diferentes métodos de cálculo de potencia eléctrica en corriente alterna. Realización de ejemplos expuestos por el profesor y ejercicios desarrollados por el alumno. Integración de equipos de trabajo para la realización de prácticas. Participación en actividades individuales y de equipo mediante la realización de prácticas. El primer examen departamental abarcará las unidades IV Y V.

9 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II CLAVE: HOJA: 9 de 14 UNIDAD VI NOMBRE: Frecuencia Compleja El alumno analizará las redes eléctricas en el dominio de la frecuencia compleja. Interpretará los resultados de los circuitos eléctricos con diferentes tipos de excitación. 6.1 Introducción. 6.2 Frecuencia compleja 3 B, 5C, 6C, 7C y 8B 6.3 Otras interpretaciones de la frecuencia compleja 6.4 Función excitatriz senoidal amortiguada Función de transferencia impedancia Z (s), admitancia Y(s) y H(s). 6.6 Respuesta de la frecuencia en función El plano de frecuencia compleja. La respuesta natural y el plano s Uso por parte del alumno de herramientas matemáticas y técnicas de análisis gráfico para expresar el comportamiento de un circuito eléctrico cuando está sujeto a diferentes tipos de excitación. El tercer examen departamental abarcará las unidades VI, VII y VIII

10 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II CLAVE: HOJA: 10 de 14 UNIDAD VII NOMBRE: Respuesta a la Frecuencia El alumno planteará el modelo matemático de los circuitos resonantes en serie y en paralelo. Analizará las características y resolverá circuitos resonantes en serie y en paralelo de problemas prácticos. 7.1 Introducción. 7.2 Circuito resonante en serie. 2 B, 5C, 6C, 7C y 8B 7.3 Factor de calidad. 7.4 Impedancia total Zt en función de la frecuencia. 7.5 Selectividad en circuitos serie. 7.6 Circuito resonante en paralelo. 7.7 Curva de selectividad para el circuito resonante en paralelo. 7.8 Factor de calidad Q p Filtros. 8.0 Desarrollo de habilidades de análisis por parte del alumno para distinguir cuándo un circuito se encuentra en resonancia eléctrica, cómo se controla y cuáles son sus beneficios. Realización de ejemplos expuestos por el profesor y ejercicios desarrollados por el alumno. Integración de equipos de trabajo para la realización de prácticas. Participación en actividades individuales y de equipo mediante la realización de prácticas. El tercer examen departamental abarcará las unidades VI, VII y VIII

11 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II CLAVE: HOJA: 11 de 14 UNIDAD VIII NOMBRE: Circuitos con Acoplamientos Magnéticos El alumno explicará el fenómeno de acoplamiento magnético. El alumno describirá y resolverá el circuito equivalente del transformador y otros casos prácticos. 8.1 Introducción. 8.2 Inducción mutua B, 5C, 6C, 7C y 8B 8.3 Conexión en serie de bobinas acopladas magnéticamente. 8.4 Transformadores con núcleo de hierro. 8.5 Impedancia reflejada y potencia. 8.6 Transformadores con núcleo de aire. 8.7 El transformador ideal. 8.8 El transformador como aislador. 8.9 Transformador con derivaciones acopladas magnéticamente Solución de ejemplos por el profesor y ejercicios desarrollados por el alumno, para que distinga los diferentes métodos de solución de circuitos eléctricos acoplados magnéticamente. Integración de equipos de trabajo para la realización de prácticas. Participación en actividades individuales y de equipo mediante la realización de prácticas. El tercer examen departamental abarcará las unidades VI, VII y VIII

12 2. I N S T I T U T O P O L I T É C N I C O N A C I O N A L ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II CLAVE: HOJA: 12 de 14 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 1 Estudio del Osciloscopio de Rayos Catódicos en I corriente alterna Respuesta en régimen permanente de un circuito serie RL a la función excitatriz senoidal. II Las prácticas 1 a 12 se realizarán en el Laboratorio de Circuitos Eléctricos II. 3 Respuesta en régimen permanente de un circuito serie RC, a la función excitatriz senoidal. II 4 Respuesta en régimen permanente de un circuito serie RLC, a la función excitatriz senoidal. II 5 Leyes de Kirchhoff en circuitos con excitatriz senoidal. III 6 Redes en puentes de corriente alterna. III 7 Estudio del teorema de Thevenin en circuitos de corriente alterna. IV 8 Circuitos resonantes serie. VII 9 Circuitos resonantes paralelo. VII 10 Inductancia mutua. El transformador. VIII 11 Mediciones de la tensión, intensidad de corriente y Potencias de un circuito monofásico de dos hilos, método directo. Elementos de tensión lado fuente. V 12 Mediciones de la tensión, intensidad de corriente y potencias de un circuito monofásico, de dos hilos, método directo. Elementos de tensión lado carga. V Respuesta en regimen permanente de un circuito serie RL, con excitación senoidal, con el programa Electronics Workbench. Respuesta en régimen permanente de un circuito serie RC, con excitación senoidal, con el programa Electronics Workbench II II Las prácticas 13 a 17 se realizarán el el Aula Avanzada de Circuitos Eléctricos 15 Respuesta en régimen permanente de un circuito serie RLC, con excitación senoidal, con el programa Electronics Workbench. II 16 Leyes de Kirchhoff en circuitos con excitación senoidal, con el programa Electronics Workbench. III 17 Teorema de Thevenin en circuitos de C.A. con el programa Electronics Workbench. IV

13 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II CLAVE: HOJA: 13 de 14 PERÍODO UNIDAD 1º. 2º. 3er. I a III IV a V VI a VIII El profesor realizará una evaluación de conocimientos al finalizar las unidades I a III, IV a V y VI a VIII, lo que implica realizar tres evaluaciones durante el semestre, el promedio de éstas representará el 80% de la calificación correspondiente a las evaluaciones más el 20% correspondiente a ejercicios realizados en clase y extra-clase, participación en actividades individuales y de equipo. La evaluación de las prácticas de laboratorio se hará promediando la calificación de las prácticas realizadas y reportadas, siendo necesario que el alumno cumpla con un mínimo del 80% de asistencias. La calificación final de esta asignatura será el promedio de las calificaciones obtenidas en la teoría y en la evaluación de prácticas CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA 1 X Irwin, J. David,"Análisis Básico de Circuitos en Ingeniería" (6ª Edición) Editorial Limusa-Wiley, ISBN: , México D.F., 850 Págs X Robert L., Boylestad., "Análisis Introductorio de Circuitos" (8ª. Edición, Editorial Prentice Hall., ISBN , México, D.F., 1152 Págs., X Hayt, William H. Jr. Y Kemmerly, Jack E. Análisis De Circuitos En Ingeniería (6ª Edición). Editorial Mcgraw-Hill Interamericana Editores S.A de C.V, México, 827 Págs., X David E. Johnson., "Electric Circuit Analysis" (5ª Edición), Editorial Prentice Hall, ISBN , México, 827 Págs X Van Valkenburg "Análisis de Redes", Editorial Limusa. México, Págs. 262, X Mahmood Nahvi., Joseph A. Edminister., Schaum S "Circuitos Eléctricos", Editorial Mc Graw-Hill, México, Págs. 400, X A Bruce Carlson., Circuitos., (1ª. Edición) Editorial Thomson Learning., ISBN ,México, D.F., Págs. 840., X Dorf Richard y Svodova James. Circuitos Elèctricos (5 a Ediciòn), Editorial Alfaomega, ISBN Mèxico D.F., 884 Pàgs. 2004

14 1. DATOS GENERALES PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica - Zacatenco CARRERA: Ingeniería Eléctrica SEMESTRE Quinto ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Electrotecnia ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos II ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Nivel mínimo Ingeniero conocimientos de Circuitos Eléctricos 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno expondrá y aplicará los conceptos, leyes fundamentales, métodos y teoremas de la teoría de circuitos eléctricos en corriente alterna (C.A.) relacionando los modelos matemáticos con el fenómeno físico de los elementos que constituyen un circuito eléctrico y asimismo los métodos de solución. 3. PERFIL DOCENTE: Ingeniero Electricista con experiencia en Circuitos Eléctricos. CONOCIMIENTOS Conocimientos amplios en la teoría y el análisis de: circuitos eléctricos y sistemas eléctricos de potencia. Conceptos básicos de teoría electromagnética y en matemáticas en tópicos tales como: cálculo diferencial e integral, ecuaciones diferenciales, variable compleja y transformadas Z y de Fourier. EXPERIENCIA PROFESIONAL En docencia y/o aplicaciones en Ingeniería Eléctrica. HABILIDADES Dominio del tema y habilidad para enseñar los conceptos básicos y aplicaciones de los circuitos eléctricos en Ingeniería Eléctrica. ACTITUDES Colaboración con profesores integrantes de la academia. Servir al instituto en la enseñanza y mostrar una actitud de tutor hacia los alumnos. Ser justo en las evaluaciones de los cursos atendidos como profesor. Utilizar los conocimientos adquiridos para el desarrollo tecnológico que requiere y demanda el país Responsabilidad y compromiso social. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Dr. David Sebastián Baltazar Ing. Guillermo Santillán G M.en C. Jesús Reyes García Presidente de Academia Subdirector Académico Director Esime-Zacatenco FECHA: enero del 2005