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 III SEMESTRE: Sexto OBJETIVO GENERAL: El alumno explicará los conceptos fundamentales del comportamiento de los sistemas polifásicos bajo condiciones de operación balanceadas y desbalanceadas. Relacionará los modelos matemáticos con el fenómeno físico de los elementos que constituyen un circuito eléctrico para obtener su solución. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Circuitos Monofásicos de Tres Hilos o Conductores II. Circuitos Trifásicos con Cargas Conectadas en Estrella III. Circuitos Trifásicos con Cargas Conectadas en Delta IV. Componentes Simétricas 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 6.0. BIBLIOGRAFÍA: Cedeño Aguilar Benjamín Apuntes de Electrotecnia Ill, Distribuidos por el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Esime-Zacatenco del IPN., 359 Págs., México D.F A Bruce Carlson., Circuitos., Editorial Thomson Learning. (1ª. Edición), ISBN México, D.F., 840Págs.., 2001 A. Edminister, Joseph, Circuitos Eléctricos, Traducido de Schaum s Outline of Electrical Circuit (Tercera Edición), Mc. Graw-Hill, 400 Págs., México D.F 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: Ingeniería Eléctrica OPCIÓN: Tronco Común COORDINACIÓN: Academia de Electrotecnia DEPARTAMENTO: Académico de I. E. ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos III SEMESTRE: Sexto CLAVE: CRÉDITOS: 9 VIGENTE: Enero del 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica MODALIDAD: Escolarizado 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 Garcia AUTORIZADO POR: La Comisión de Planes y Programas de Estudio del Instituto Politécnico Nacional.

3 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos III CLAVE HOJA: 3 DE 9 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. El constante crecimiento de las ciudades requiere grandes bloques de energía desde grandes distancias hasta los centros de consumo, por lo que es indispensable para el Ingeniero Electricista el dominio del análisis de los Circuitos Eléctricos Polifásicos para interpretar el comportamiento de los equipos de generación, transformación, transmisión y recepción de la energía eléctrica trifásica, así como el comportamiento de los diferentes aparatos y equipos eléctricos bajo diferentes condiciones. 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 y II, Conversión de la Energía I y II, Electrónica I y II, Ciencia y Tecnología de Materiales Eléctricos, Instalaciones Eléctricas en Baja Tensión, Equipo Eléctrico, Humanidades V, y tiene como consecuentes: Conversión de la Energía III, Electrónica III, 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 explicará los conceptos fundamentales del comportamiento de los sistemas polifásicos bajo condiciones de operación balanceadas y desbalanceadas. Relacionará los modelos matemáticos con el fenómeno físico de los elementos que constituyen un circuito eléctrico para obtener su solución.

4 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos lll CLAVE: HOJA: 4 DE 9 No. UNIDAD I NOMBRE: Circuitos Monofásicos de Tres Hilos o Conductores OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará los sistemas monofásicos a tres hilos con cargas balanceadas y desbalanceadas, con o sin impedancias de líneas. Empleará las técnicas de solución de los circuitos eléctricos para resolver problemas prácticos. No. TEMA T E M A S Marco Teórico Introducción a los Circuitos Monofásicos de tres Hilos. Análisis con diferentes tipos de Carga. Cargas Balanceadas Carga entre conductores de línea y el neutro, con la alimentación aplicada directamente en sus terminales. Carga entre conductores de línea y el neutro, con la alimentación suministrada a través de líneas. Carga entre conductores de línea y el neutro, más carga entre líneas, con la alimentación aplicada directamente en sus terminales. Carga entre conductores de línea y el neutro, más carga entre líneas, con la alimentación suministrada a través de líneas. Cargas Desbalanceadas: Carga entre conductores de línea y el neutro, con la alimentación aplicada directamente en sus terminales. Carga entre conductores de línea y el neutro, con la alimentación suministrada a través de líneas. Carga entre conductores de línea y el neutro, más carga entre líneas, con la alimentación aplicada directamente en sus terminales. Carga entre conductores de línea y el neutro, más carga entre líneas, con la alimentación suministrada a través de líneas. Subtotal HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA B, 2B, 3B y 6B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Selección por parte del alumno de la técnica más adecuada de solución de un circuito monofásico a tres hilos, en condiciones balanceadas o desbalanceadas. Ejemplos expuestos por el profesor y ejercicios desarrollados por el alumno, para aplicar los diferentes métodos de aplicación. Integración de equipos de trabajo para la realización de prácticas. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Ejercicios realizados en clase y extra clase que corresponderán al 20% de la calificación total. Participación en actividades individuales y de equipo mediante la realización de las prácticas. El primer examen departamental abarcará del tema 1.1 al

5 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 III CLAVE: HOJA: 5 DE 9 No. UNIDAD II NOMBRE: Circuitos Trifásicos con Cargas Conectadas en Estrella OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno resolverá los sistemas polifásicos tres fases cuatro hilos y tres fases tres hilos conectados en estrella para circuitos balanceados y desbalanceados, con o sin impedancias de líneas. No. TEMA T E M A S Introducción a los Circuitos Trifásicos con cargas conectadas en estrella Cargas Balanceadas. Cargas de cuatro hilos: Alimentadas directamente en sus terminales y su solución por medio del circuito monofásico equivalente. Alimentadas a través de líneas y su solución por medio del circuito monofásico equivalente. Con impedancias mutuas iguales, alimentadas directamente en sus terminales, a través de líneas y su solución por medio del circuito monofásico equivalente. Cargas de tres hilos: Alimentadas directamente en sus terminales, con una fuente conectada en estrella o en delta y su solución por medio del circuito monofásico equivalente. Alimentadas a través de líneas, con una fuente conectada en estrella o en delta y su solución por medio del circuito monofásico equivalente. Cargas Desbalanceadas Cargas de cuatro hilos: Alimentadas directamente en sus terminales Alimentadas a través de líneas y su solución por medio de mallas o por el método de componentes de fase. Con impedancias mutuas, alimentadas directamente en sus terminales Con impedancias mutuas, alimentadas a través de líneas y su solución por el método de mallas o por el método de componentes de fase. Cargas de tres hilos: Alimentadas directamente en sus terminales o a través de líneas, con una fuente conectada en estrella o en delta y su solución por el método de mallas. Alimentadas a través de líneas, con una fuente en estrella, con una fuente conectada en delta y su solución por el método de mallas Subtotal HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1B, 2B, 3B, 4C, 5C y 6B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Desarrollo de habilidades de análisis por parte del alumno usando diferentes técnicas de solución de circuitos eléctricos conectados en estrella. 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. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Ejercicios realizados en clase y extra clase que corresponderán al 20% de la calificación total. Participación en actividades individuales y de equipo mediante la realización de prácticas. El primer examen departamental abarcará del tema 1.1 al

6 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos III CLAVE: HOJA: 6 DE 9 No. UNIDAD III NOMBRE: Circuitos Trifásicos con Cargas Conectadas en Delta OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno resolverá los sistemas polifásicos tres fases tres hilos y tres fases cuatro hilos conectados en delta para circuitos balanceados y desbalanceados, con o sin impedancias de líneas. No. TEMA T E M A S Introducción a los Circuitos Trifásicos con Cargas conectadas en Delta. Cargas Balanceadas Alimentadas directamente en sus terminales Alimentadas a través de líneas, con una fuente conectada en delta. Alimentadas a través de líneas, con una fuente conectada en estrella. Circuito equivalente monofásico de una carga conectada en delta. Cargas desbalanceadas. Alimentadas directamente en sus terminales. Alimentadas a través de líneas, con una fuente conectada en delta. Alimentadas a través de líneas con una fuente conectada en estrella. Efecto de la impedancia de una fuente conectada en delta. Delta de cuatro hilos. HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1B,2B,3B,4C,5C y 6B ESTRATEGIA DIDÁCTICA Subtotal Desarrollo de habilidades de análisis por parte del alumno usando diferentes técnicas de solución de circuitos eléctricos conectados en delta. 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. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Ejercicios realizados en clase y extra clase que corresponderán al 20% de la calificación total. Participación en actividades individuales y de equipo mediante la realización de prácticas. El segundo examen departamental abarcará del tema 2.3 al 3.2.

7 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos III CLAVE: HOJA: 7 DE 9 No. UNIDAD IV NOMBRE: Componentes Simétricas OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará la teoría de las componentes simétricas en la solución de los circuitos polifásicos desbalanceados o asimétricos, así como de los circuitos balanceados en condiciones de alimentación en desequilibrio. No. TEMA T E M A S Introducción a las componentes simétricas Sistema de componentes simétricas. El sistema original de fasores asimétricos o desbalanceados. El sistema de secuencia de fases positiva. El sistema de secuencia de fases negativa El sistema de secuencia de fases cero. Composición de fasores para obtener los fasores originales. Ecuaciones generales. Potencia en términos de componentes simétricas. Redes de secuencia de las impedancias de las cargas. Aplicación de las componentes simétricas a cargas desbalanceadas. Aplicación de las componentes simétricas a las cargas desbalanceadas de tres hilos. Regla de la secuencia. Aplicación de las componentes simétricas a las cargas con acoplamiento magnético entre fases. Aplicación a cargas trifilares con cargas desbalanceadas con impedancia mutuas. HORAS T P EC ,0 0, CLAVE BIBLIOGRÁFICA 1B Subtotal ESTRATEGIA DIDÁCTICA Construcción de sistemas balanceados y simétricos a partir de un sistema desbalanceado y asimétrico, usando técnicas de análisis matemático, realizando también su representación gráfica por parte del alumno con la guía del profesor. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Ejercicios realizados en clase y extra clase que corresponderán al 20% de la calificación total. El tercer examen departamental abarcará del 3.3 al 4.6

8 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 III CLAVE: HOJA: 8 DE 9 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. No. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 1 Introducción y conocimiento del teorema de Blondel. I 3.0 Todas las prácticas se realizarán en el 2 Mediciones de las tensiones, intensidades de corriente I 3.0 Laboratorio de Circuitos y potencias de los circuitos monofásicos de tres hilos. Eléctricos III Edif. Z-3 - Método directo. planta baja. 3 Mediciones de las tensiones, intensidades de corriente II y potencia activa de los circuitos de tres fases, cuatro hilos, conexión estrella, con cargas balanceadas. Utilizando el circuito monofásico equivalente. Método directo. Mediciones de las tensiones, intensidades de corriente y potencia activa de los circuitos de tres fases, cuatro hilos, conexión estrella. Método directo. Medición de la potencia reactiva, de los circuitos de tres fases, cuatro hilos, conexión estrella. Método directo. Mediciones de las tensiones, intensidades de corriente y potencia activa de los circuitos de tres fases, cuatro hilos, conexión estrella. Método semiindirecto. Mediciones de las tensiones, intensidades de corriente y potencia activa de los circuitos de tres fases, cuatro hilos, conexión estrella. Método indirecto.. Corrección del factor de potencia, en los circuitos de tres fases, cuatro hilos conexión estrella. Método directo. Mediciones de las tensiones, intensidades de corriente y potencia activa de los circuitos de tres fases, tres hilos, conexión delta. Método directo. II II II II II III 10 Medición de la potencia reactiva de los circuitos de tres fases, tres hilos, conexión delta. Método directo. III 11 Mediciones de las tensiones, intensidades de corriente y potencia activa de los circuitos de tres fases, tres hilos, conexión delta. Método semiindirecto. III 12 Mediciones de las tensiones, intensidades de corriente y potencia activa de los circuitos de tres fases, tres hilos, conexión delta. Método semiindirecto III 13 Corrección del factor de potencia, en los circuitos de tres fases, tres hilos conexión delta. Método directo. III 3.0 Total 54.0

9 ASIGNATURA: Análisis de Circuitos Eléctricos III CLAVE: HOJA: 9 DE 9 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 1 er 2º 3º I y II II y III III y IV El profesor realizará una evaluación de conocimientos al finalizar de los temas 1.1 a 2.2.2, 2.3 a 3.2 y 3.3 a 4.6, 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. Para la evaluación del curso es indispensable que el alumno apruebe la parte teórica como la parte práctica. 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 Cedeño Aguilar Benjamín Apuntes de Electrotecnia III, Distribuidos por el Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Esime-Zacatenco del IPN. México D.F X Hayt, William H. Jr. y Kemmerly, Jack E. Análisis de Circuitos en Ingeniería. Traducido de la Quinta Edición en Ingles de "Engineering Circuit Analysis", Editorial Mc.Graw- Hill de México S.A. de C.V. Distrito Federal. México 200, 706 Páginas. 3 X Irwin David J., "Análisis Básico de Circuitos en Ingeniería" Quinta Edición, Editorial Prentice Hall, Mexico 1997, 952 Páginas. 4 X Joseph A. Edminister, "Circuitos Eléctricos", Traducido de Schaum S Outline Of Electrical Circuit Tercera Edición, Mc. Graw-Hill, México D.F. 2003, 400 Páginas. 5 X A Bruce Carlson., "Circuitos (1ª. Edición) Editorial Thomson Learning, ISBN ,México, D.F., 2001, Páginas X Dorf Richard y Svodova James. Circuitos Elèctricos (5 a Ediciòn), Editorial Alfaomega, ISBN Mèxico D.F., 884 Pàgs. 2004

10 1. DATOS GENERALES PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica Y Eléctrica - Zacatenco CARRERA: Ingeniería Eléctrica SEMESTRE Sexto ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Circuitos Eléctricos ASIGNATURA: Análisis Circuitos Eléctricos III ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Conocimientos de Circuitos Eléctricos 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno explicará los conceptos fundamentales del comportamiento de los sistemas polifásicos bajo condiciones de operación balanceadas y desbalanceadas. Relacionará los modelos matemáticos con el fenómeno físico de los elementos que constituyen un circuito eléctrico para obtener su 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

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