Pontificia Universidad Católica Argentina

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1 OBJETIVOS: Pontificia Universidad Católica Argentina PROGRAMA DE ELECTROTECNIA Formar al alumno en el campo de la Electrotecnia como ciencia básica y en aquellos tópicos que corresponda como ciencia aplicada, usando para tal fin además de problemas ordinarios de la materia, algunos tomados de la realidad misma adecuados al nivel y a las necesidades del futuro profesional. CONTENIDOS: Unidad Temática I Corriente y resistencia. 1.- Introducción. 2.- Corriente eléctrica: 1) Definición, 2) Otros portadores, 3) Sentido convencional y electrónico de la corriente, 4) Cálculo de la corriente y de la densidad de corriente. 3.- Ley de Ohm, resistencia eléctrica, conductividad y resistividad. 4.- Resistencias lineales y no lineales. 5.- Trabajo o energía y potencia eléctrica. 6.- Equilibrio térmico y temperatura de régimen de conductores. 7.- Generación de calor y capacidad térmica de circuitos. 8.- Punto de trabajo de una resistencia en un circuito. Unidad Temática II Circuitos de corriente continua. 1.- Introducción. 2.- Elementos de circuitos: 1) Fuente ideal de tensión, 2) Fuente ideal de corriente, 3) Fuentes reales de tensión y corriente, 4) Fuentes controladas o fuentes dependientes: 4.1 Fuente de tensión controlada por tensión (FTCT) 4.2 Fuente de tensión controlada por corriente (FTCC) 4.3 Fuente de corriente controlada por tensión (FCCT) 4.4 Fuente de corriente controlada por corriente (FCCC), 5) Elementos activos, suministro o absorción de energía, 6) Elementos pasivos, resistor, inductor y capacitor. 3.- Circuitos: 1) Introducción, 2) Leyes de Kirchhoff: 2.1 Primera ley de Kirchhoff (principio de conservación de la carga), 2.2 Segunda ley de Kirchhoff (principio de conservación de la energía), 3) Aplicación de las Leyes de Kirchhoff. Unidad Temática III Topología y métodos de resolución de circuitos. 1.- Introducción: 1) Conjunto mínimo de corrientes de rama, 2) Conjunto mínimo de tensiones de rama. 2.- Topología de circuitos: 1) Definición, 2) Subcircuitos árbol y enlaces, 3) Grafo o gráfica de un circuito, 4) Rama y malla orientada. 3.- Métodos de resolución de circuitos: 1) Método de las corrientes ficticias de malla, 2) Método sistemático de mallas, 3) Malla fundamental, 4) Método de los potenciales de nodo, 5) Método sistemático de nodos, comparación formal de métodos sistemáticos, 6) Sección de corte fundamental. 4.- Circuitos con fuentes ideales no convertibles: 1) Equivalencia entre fuentes reales de tensión y corriente, 2) Casos conflictivos, 5.- Singularidades en circuitos. 6.- Otras configuraciones útiles de fuentes ideales: 1) Paralelo de fuentes ideales de tensión y corriente, 2) Serie de fuentes ideales de corriente y tensión. Unidad Temática IV Teoremas, técnicas y equivalencias de circuitos. 1.- Introducción. 2.- Técnica de resolución de circuitos en escalera: 1) Funciones de transferencias, 2) Resistencia de entrada o de excitación. 3.- Técnica de divisores de tensión y corriente: 1) Divisor de tensión, 2) Divisor de corriente. 4.- Técnica de eliminación de mallas y

2 nodos o conversión estrella-triángulo. 5.- Teorema de superposición. 6.- Teorema de circuitos de dos terminales: 1) Thevenin, 2) Norton, 3) Resumen de aplicación de los Teoremas de Thevenin y Norton, 4) Equivalencia entre fuentes reales de corriente y tensión, 5) Generalización sobre los teoremas de Thevenin y Norton. 7.- Teorema de reciprocidad. 8.- Cuadripolos o redes de dos puertos. 9.- Teorema de máxima transferencias de energía. Unidad Temática V Aplicaciones de la Ley de Faraday-Lenz y circuitos magnéticos. 1.- Introducción. 2.- Flujo de inducción magnética. 3.- Flujo concatenado φ. 4.- Bobina apretada. 5.- Ley de Faraday-Lenz. 6.- Flujo total concatenado λ. 7.- Inducción: 1) Tensión inducida debida a la auto inductancia, 2) Tensión inducida debida a la mutuainductancia, 3) Fem inducida y caída inductiva, 4) Composición de flujos propios y mutuos, acoplamiento magnético. 4.1 Acoplamiento no deseado, 4.2 Acoplamiento fuerte, 4.3 Representación en parámetros circuitales, 4.4 Signo del flujo mutuo o método del punto, 4.5 Coeficiente de acoplamiento, 4.6 Equivalente simplemente conexo de acoplamientos magnéticos, 4.7 Relación entre v 1 (t) y v 2 (t), 4.8 Relación entre i 1 (t) e i 2 (t), 4.9 Tipos de acoplamientos magnéticos usados como transformadores, 4.10 Circuitos magnéticos, leyes fundamentales y resolución de casos típicos. 5) Energía magnética o electrocinética y curva de magnetización. 6) Circuitos magnéticos, ventajas e inconvenientes. 7) Cálculo de circuitos magnéticos con y sin entrehierro. 8) Energía y potencia transferida y absorbida por un acoplamiento magnético. 9.- Generador de corriente alterna monofásico: 1) Fundamento de la máquina, 2) Relación entre ángulo geométrico o mecánico y ángulo eléctrico Efectos debidos a B(t) : 1) Corrientes de Foucault, 2) Efecto skin. Unidad Temática VI Circuitos de corriente alterna en variable real. 1.- Introducción. 2.- Generador de CA monofásico más elemento pasivo simple: 1) Generador de fem alternada sinusoidal más resistencia, 2) Generador de fem alternada sinusoidal más inductancia, 3) Generador de fem alternada sinusoidal más capacitancia, 4) Reactancia y susceptancia, 5) Circuito RLC serie con fem alternada sinusoidal. 5.1 Conclusión general. 5.2 Graficación de variables, 6) Impedancia y admitancia, 7) Circuito RLC paralelo con fuente de corriente alternada sinusoidal, 8) Resonancia. 3.- Operación con funciones armónicas: 1) Expresión rectangular de funciones armónicas, 2) Suma de funciones armónicas de igual frecuencia. 4.- Potencia en circuitos de CA: 1) Generalización de los conceptos de energía y potencia, 2) Potencia instantánea, 3) Valor medio cuadrático, eficaz y potencia media, 4) Cálculo del valor medio cuadrático y eficaz de una función senoidal del tiempo, 5) Potencia en corriente alterna, absorbida (entretenida) por una bobina, 6) Potencia en corriente alterna, absorbida (entretenida) por un condensador, 7) Cálculo de la energía o potencia entretenida verdadera, de cuarto de ciclo. 8) Potencia en corriente alterna, absorbida (consumida) por una resistencia, 9) Generalización de potencia en CA, absorbida por una impedancia. 10) Cálculo de energía y potencia según la configuración del modelo Caso de componentes en paralelo Caso de componentes en serie. 5.- Acoplamientos magnéticos en corriente alterna: 1) Introducción, 2) Modelo del transformador para análisis electrónico, 3) Modelo del transformador para sistemas de potencia. Unidad Temática VII Circuitos de corriente alterna en variable compleja. 1.- Fasor y circuitos con fuentes complejas. 2.- Generador de fem compleja mas carga: 1) Generador mas resistencia, 2) Generador mas inductancia, 3) Generador mas capacitancia, 4)

3 Circuito RLC serie con fem compleja, 5) Circuito RLC paralelo con fem compleja, 6) Resumen de aplicación del método complejo. 3.- Triángulo de impedancia y de admitancia. 4.- Resonancia serie y paralelo. Unidad Temática VIII Potencia compleja y factores asociados. 1.- Introducción: 1) Potencia activa, 2) Potencia reactiva, 3) Potencia compleja y triángulo de potencia. 2.- Factor de potencia, compensación y factor de reactivo: 1) Factor de potencia, 2) Factor de reactivo. 3.- Factor de mérito: 1) Introducción, 2) Factor de mérito de una bobina, 3) Factor de mérito de un condensador, 4) Factor de mérito en circuitos reactivos resonantes, 5) Factor de mérito y ancho de banda.. Unidad Temática IX Tratamiento fasorial de acoplamientos magnéticos y transformador. 1.- Tratamiento fasorial de circuitos con acoplamientos magnéticos: 1) Generalidades, 2) Conversión de un circuito acoplado a simplemente conexo, 3) Generalización de resolución de circuitos. 2.- Acoplamiento magnético fuerte: 1) Generalidades, 2) Flujo de dispersión. 3.- Transformador: 1) Generalidades, 2) Transformador ideal en vacío, 3) Transformador ideal en cortocircuito, 4) Transformador ideal con resistencia de carga. Unidad Temática X: Sistemas trifásicos. 1.- Introducción. 2.- Circuitos trifásicos: 1) Conexión de carga a generador trifásico, 2) Conexión de generador trifásico a carga usando retorno común, 3) Conexión de generador trifásico en estrella a carga en estrella sin retorno común, 4) Conexión de generador trifásico y carga en triángulo, 5) Otras formas de conexión entre generador y carga trifásica, 6) Generalización para cargas trifásicas de la conexión en paralelo. 3.- Sistemas trifásicos formados por dos fuentes monofásicas. 4.- Conductor de neutro y retorno común. 5.- Conductor de tierra. 6.- Conductor de neutro cuando no hay retorno común. 7.- Sistemas aislados. Unidad Temática XI: Potencia en sistemas trifásicos. 1.- Introducción. 2.- Potencia en circuitos trifásicos. 3.- Potencia en circuitos trifásicos equilibrados: 1) Conexión estrella, 2) Conexión triángulo. 4.- Potencia en circuitos trifásicos no equilibrados. Potencia absorbida por las impedancias de carga. Potencia suministrada por la fuente. Potencias reactivas generadas. Potencias reactivas absorbidas. Unidad Temática XII: Circuitos de utilización en corriente alterna y medición de potencia. 1.- Circuitos de utilización. 2.- Medición de potencia. 3.- El medidor de potencia activa o vatímetro: 1) Vatímetro, 2) Vatímetro de bajo factor de potencia. 4.- Uso del vatímetro. 5.- Medición de potencia en circuitos multifásicos: 1) Generalidades, 2) Teorema de Blondel, 3) Conexión Aarón: a) Carga trifásica inaccesible y equilibrada, b) Carga trifásica inaccesible y desequilibrada, 4) Conexión Aarón y factor de potencia. BIBLIOGRAFIA: General: Electrotecnia I de Villar, Raúl Roberto, Fascículos correspondientes a los Temas 1, 2, 3, 4, 5 y 6 de la materia del mismo nombre, editados por Educa Buenos Aires Electrotecnia I, teoría y problemas-villar, Raúl Roberto Ed. Educa Buenos Aires Circuitos Eléctricos, Análisis de Modelos Circuitales, Tomo 1 y 2, Pueyo, Héctor O. y

4 Marco, Carlos Editorial Alfaomega Reglamentación para la ejecución de instalaciones eléctricas en inmuebles: AEA Asociación Electrotécnica Argentina (Buenos Aires) Circuitos Eléctricos-Séptima Edición-James W. Nilsson y Susan A. Riedel Principios de Circuitos Eléctricos-Octava Edición-Floyd. Máquinas Eléctricas-Análisis y Diseño Aplicando Matlab-Jimmie J. Cathey-Editorial Mc Graw Hill Sistemas de Potencia-Funcionamiento y Modelado de Componentes en Régimen Estacionario-Tomo 1-Raúl R. Villar-Editorial EDUCA Otras obras de interés: Circuitos Eléctricos II, Villar, Raúl Roberto, Fascículos correspondientes a capítulos 1, 2, 3, 4 y 5 de la materia del mismo nombre, editados por Educa Buenos Aires Circuitos magnéticos y transformadores, E. E. Staff - MIT - Editorial Revertè - Barcelona- Buenos Aires-México MCMLXV. Edminister, Joseph A., Teoría y problemas de circuitos eléctricos - Ed. McGraw Hill - México Guillemin, Ernest A., Introducción a la teoría de circuitos Ed. Reverté MCMLIX. Huelsman, Lawrence P., Teoría de Circuitos Ed. Pentice Hall Hispanoamericana Sobrevila, Marcelo A., Circuitos eléctricos y magnéticos Ed. Marymar Buenos Aires Van Valkenburg, M. E. Análisis de redes Noriega Editores México IEEE Recommended Practice for Power System Analysis - Power System Technologies Committee of IEEE - Std IEEE Recommended Practice for Electric Power Distribution for Industrial Plants - Industrial and Commercial Power System Committee of IEEE - Std Industrial Power Systems Handbook Donald Beeman - Editorial McGraw-Hill - New York Standard Handbook for Electrical Engineers - Donald G. Fink and H. Wayne Beaty - Editorial McGraw-Hill - New York 1978 Electric and magnetic fields produced by transmission systems. Working group CIGRE Quantitative evaluation of the visual impact of overhead lines. Working group CIGRE METODOLOGIA DE EVALUACION: Las condiciones para aprobar la Cursada de la materia y estar habilitado para rendir Examen Final son: Tener regularizadas las correlativas. Evaluación preliminar (como introducción). Parcial. Parcial de recuperación. Aprobación de 14 TP entre aula y laboratorio. Carpeta con la totalidad de los problemas resueltos.

5 Para aprobar la materia el alumno deberá dar un Examen Final teórico práctico, oral escrito, habiendo cumplido con: Calidad de alumno regular y Aprobadas las materias correlativas.