UNIVERSIDAD TÉCNICA NACIONAL CARRERA: INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA

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1 UNIVERSIDAD TÉCNICA NACIONAL CARRERA: INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA CURSO: ELECTRÓNICA DE POTENCIA CÓDIGO: IEL-1324 NIVEL: XIII NATURALEZA DEL CURSO: TEÓRICO-PRÁCTICO CRÉDITOS: 3 MODALIDAD: CUATRIMESTRAL HORAS PRESENCIALES / SEMANA: 5 TIEMPO DE ESTUDIO INDEPENDIENTE POR SEMANA: 4 HORAS, 39 MINUTOS REQUISITOS: NINGUNO CO-REQUISITO: NINGUNO I. DESCRIPCIÓN Este curso pretende el análisis de técnicas modernas que ofrece la Electrónica de Potencia. Esta disciplina constituye un campo especializado de la Electrónica, mediante el cual se trata la conversión y control de potencia (energía) eléctrica en forma eficiente para satisfacer necesidades industriales, PYMES y residenciales, haciendo uso de técnicas modernas y dispositivos semiconductores especiales. Las principales temáticas a desarrollar están enfocadas en aspectos básicos para la conversión de energía eléctrica alterna a continua y viceversa; el manejo y control de la energía eléctrica continua mediante el uso de técnicas de conmutación, así como la aplicación de conceptos y técnicas para el control de velocidad y funcionamiento de máquinas rotativas eléctricas. Se utilizará una metodología participativa donde se combine los elementos teóricos con la práctica, mediante la ejecución de ejercicios, análisis de casos propios de la industria, realización de prácticas de laboratorio y proyectos de aplicación. La evaluación del curso será formativa y sumativa. II. PROPÓSITOS 2.1. PROPÓSITO GENERAL Analizar los conceptos y las técnicas modernas que ofrece la electrónica de potencia, a través de la realización de prácticas de aplicación, para optimizar el manejo y conversión de la energía eléctrica PROPÓSITOS ESPECÍFICOS

2 Identificar los elementos fundamentales que componen un sistema de potencia, mediante la orientación del docente y la revisión de documentación especializada, para la comprensión del funcionamiento y las condiciones de operación de los mismos. Conocer las principales características de los tiristores, mediante prácticas de aplicación y resolución de ejercicios, para el establecimiento de las diferencias entre ellos. Determinar la eficiencia de un sistema de potencia, mediante la realización de ejercicios y cálculos, para el mejoramiento del estado de un sistema, en función del ahorro energético. Examinar aplicaciones de mayor complejidad basadas en sistemas fundamentales electrónicos de potencia, a través de la mediación docente, lecturas especializadas y foros de discusión, para que las mismas puedan ser utilizadas en diseños de sistemas de control. III. CONTENIDOS CURRICULARES 3.1. CONTENIDOS TEMÁTICOS UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. 1.1 La energía eléctrica en Costa Rica: Problemática, Normas y Regulaciones. 1.2 Sistemas electrónicos de potencia. 1.3 Clasificación de los convertidores de potencia. 1.4 Familiarización con el equipo de laboratorio de potencia. UNIDAD II: DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS DE POTENCIA. 2.1 Principales características de los Dispositivos Electrónicos de Potencia. 2.2 Tipos de Dispositivos Electrónicos de Potencia y su clasificación 2.3 Otros dispositivos semiconductores de potencia IGBT Características eléctricas Operación

3 Disparo Conmutación Tiristores especiales Dispositivos futuros de la industria 2.4 Comportamiento de los rectificadores de potencia no controlados monofásicos y trifásicos Rectificador de onda completa monofásico no controlado Rectificador de onda completa trifásico no controlado Práctica de laboratorio #1 3.1 Rectificador de media onda con carga R, RL y RL-generador Principios de operación Análisis de su funcionamiento Práctica de laboratorio #2 3.2 Rectificador de onda completa Principios de operación Análisis de su funcionamiento Práctica de laboratorio #3 3.3 Rectificador trifásico de media onda Principios de operación Análisis de su funcionamiento 3.1 Rectificador trifásico de onda completa Principios de operación Análisis de su funcionamiento UNIDAD IV: CONVERTIDORES DC-DC (CHOPPERS). 4.1 Principios de operación Reductora Elevadora. 4.2 Reguladores de modo de conmutación Reguladores reductores (Buck) Análisis de su funcionamiento Reguladores elevadores (Boost).

4 Análisis de su funcionamiento Reguladores reductores y elevadores (Buck/Boost) Análisis de su funcionamiento Reguladores CUK Práctica de laboratorio #4 UNIDAD V: CONVERTIDORES DC-AC (INVERSORES). 5.1 Inversor Monofásico Principios de operación Análisis de su funcionamiento. 5.2 Inversor Trifásico Principios de operación Conducción a 180º Conducción a 120º Análisis de su funcionamiento. 5.3 Inversor Monofásico controlado por voltaje Técnicas de Modulación PWM. 5.4 Inversor Trifásico controlado por voltaje Técnicas de Modulación PWM. 5.5 Reducción de armónicas. 5.6 Práctica de laboratorio #5 6.1 Controladores de voltaje CA Principios de operación Ciclo Integral (control ON/OFF) Ángulo de fase Controladores monofásicos. 6.2 Cicloconvertidores Cicloconvertidores Monofásicos Principios de operación Análisis de su funcionamiento Cicloconvertidores Trifásicos Principios de operación.

5 Análisis de su funcionamiento. UNIDAD VII: APLICACIONES DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. 7.1 Sistemas electrónicos de potencia. 7.2 Fuentes de alimentación de cc conmutadas. 7.3 Fuentes de alimentación ininterrumpidas. 7.4 Aplicaciones en el entorno de los sistemas de energía eléctrica. 7.5 Control de potencia reactiva. 7.6 Aplicaciones residenciales. 7.7 Control de motores. Práctica de laboratorio #6. IV. HABILIDADES Hacer uso de especificaciones técnicas, métodos de análisis, leyes y teorías, herramientas informáticas avanzadas para la comprensión de los sistemas electrónicos de potencia. Utilizar aprendizajes previos, ideas y experiencias propias, para identificar posibles aplicaciones o mejoras de los sistemas electrónicos de potencia. V. ACTITUDES Asume una actitud seria y responsable ante los retos que demanda el curso. Contribuye al aprendizaje mediante el trabajo en grupo en forma colaborativa. Posee espíritu de servicio a la sociedad, mediante un criterio objetivo sobre la realidad nacional. VI. METODOLOGÍA Se utilizará una metodología participativa, con interacción docenteestudiante, resolución de ejercicios teórico-prácticos, prácticas de laboratorio, análisis de circuitos y un proyecto de investigación. El profesor desarrollará la lección de forma magistral, apoyada de material audiovisual u otras técnicas como demostraciones con equipo y

6 software de simulación de circuitos, además de prácticas y tareas que se resolverán y discutirán en clase. Se establecerá en el curso una participación activa de los estudiantes; para que de esta forma, desarrollen un proceso de aprendizaje integral y se logren aplicar los conocimientos, habilidades y actitudes en el ámbito profesional. VII. EVALUACIÓN RUBRO PORCENTAJE Prueba 1 25% Prueba 2 25% Prácticas de laboratorio 15% Tareas 10% Proyecto Final 25% TOTAL 100% VIII. BIBLIOGRAFÍA Ballester, E. (2011). Electrónica de Potencia: principios fundamentales y estructuras básicas. México: Alfaomega. Wildi, T. (2007). Máquinas Eléctricas y Sistemas de Potencia. México: Pearson Educación. Hart D.W., (2005). Electrónica de Potencia. México: Prentice Hall. Muhammad R. (2004). Electrónica de Potencia: Circuitos Dispositivos y Aplicaciones. México: Prentice Hall. Maloney, T. (2008). Electrónica Industrial Moderna. México: Prentice Hall. Gualda, J. y Martínez P. (2005). Electrónica industrial, componentes topologías y equipos. España: Paraninfo.

7 IX. CRONOGRAMA SEMANA SEMANA 1 SEMANA 2 SEMANA 3 SEMANA 4 SEMANA 5 SEMANA 6 SEMANA 7 SEMANA 8 SEMANA 9 SEMANA 10 SEMANA 11 SEMANA 12 SEMANA 13 SEMANA 14 UNIDAD TEMÁTICA UNIDAD I: INTRODUCCIÓN A LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA. UNIDAD II: DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS DE POTENCIA. UNIDAD II: DISPOSITIVOS ELECTRÓNICOS DE POTENCIA. UNIDAD IV: CONVERTIDORES DC-DC. UNIDAD IV: CONVERTIDORES DC-DC. UNIDAD V: CONVERTIDORES DC-AC. UNIDAD V: CONVERTIDORES DC-AC. UNIDAD VII: APLICACIONES DE LA ELECTRÓNICA DE POTENCIA