PROYECTO DOCENTE CURSO: 2002/03

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1 PROYECTO DOCENTE CURSO: 2002/ ELECTROTECNIA Y ELECTRONICA ASIGNATURA: ELECTROTECNIA Y ELECTRONICA CENTRO: Escuela de Ingenierias Industriales y Civiles TITULACIÓN: Ingeniero Técnico Naval DEPARTAMENTO: ÁREA: PLAN: 01 - Año ESPECIALIDAD: CURSO: Segundo curso IMPARTIDA: Anual TIPO: Obligatoria CRÉDITOS: TEÓRICOS: PRÁCTICOS: Temario Primera parte.- Teoría de Circuitos. TEMA INTRODUCCION - Unidades - Fuerza, trabajo, potencia. - Corriente y carga eléctrica. - Potencial eléctrico. - Notación. TEMA CONCEPTOS DE CIRCUITOS - Elementos de circuitos. - Potencial eléctrico. - Corriente eléctrica. - Signos convencionales. - Diagramas de circuitos. - Relaciones entre voltajes y corrientes. - Elementos en conexión serie y en conexión paralelo. - Resistencia. - Autoinducción. - Condensador. TEMA TEOREMAS FUNDAMENTALES DE TEORIA DE CIRCUITOS - Ley de Kirchhoff del voltaje. - Ley de Kirchhoff de la corriente. - Divisores de tensión y de corriente. - Reducción de redes en serie y en paralelo. - Teorema de superposición. - Teoremas de Thvenin y Norton. - Teorema de la transferencia máxima de potencia. TEMA ANALISIS DE MALLAS Y NODOS EN C.C. Página 1 de 10

2 - Corrientes de ramas y de mallas. - Método de corrientes de mallas. - Matrices y corrientes de mallas. - El método de los determinantes para corrientes de mallas. - Método de voltajes de nodos. TEMA TRANSITORIOS EN LOS CIRCUITOS - Circuito RC inicialmente cargado. - Circuito RL con corriente inicial. - La constante de tiempo. - Circuitos equivalentes RC o RL. - Circuitos RL y RC con fuentes. - Circuitos RLC en serie. TEMA ANALISIS DE CIRCUITOS SENOIDALES - Tensión y corriente senoidales. - Respuestas de elementos. - Respuesta de un circuito RL serie a la corriente senoidal. - Respuesta de un circuito RC serie a la corriente senoidal. - Fasores. TEMA ESTADO ESTABLE SENOIDAL EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA - Impedancia. - Admitancia. - Divisores de tensión y de corriente en el dominio de la frecuencia. - Angulo de impedancia. TEMA ANALISIS DE REDES EN EL DOMINIO DE LA FRECUENCIA - Método de corrientes de mallas. - Método de voltajes de nodos. - Teoremas de Thevenin y Norton. - Conexiones equivalentes en estrella y triángulo. - Teorema de superposición. - Teorema de reciprocidad. - Teorema de compensación. TEMA POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA - Potencia en el dominio del tiempo. - Potencia en el estado estable senoidal. - Triángulo de potencia, potencia compleja. - Mejora del factor de potencia. TEMA CIRCUITOS POLIFASICOS Página 2 de 10

3 - Voltajes trifásicos. - Sistemas en estrella y en triángulo. - Voltajes fasoriales. - Carga equilibrada conectada en triángulo. - Carga equilibrada conectada en estrella. - Circuito unifilar equivalente para cargas equilibradas. - Carga desequilibrada conectada en triángulo. - Carga desequilibrada conectada en estrella. - Potencia para cargas trifásicas equilibradas. - Potencia para cargas trifásicas desequilibradas. TEMA RESONANCIA SERIE Y PARALELO - Resonancia en un circuito serie RLC. - Resonancia en un circuito paralelo RLC. - Resonancia de un circuito paralelo de dos ramas. - Factor de calidad Q. - Lugares geométricos de impedancias. - Lugares geométricos de intensidades de corriente. TEMA CIRCUITOS ACOPLADOS MAGNETICAMENTE - Inductancia mutua y autoinducción. - Análisis de bobinas acopladas. - Circuitos equivalentes conductivamente acoplados. - Coeficiente de acoplamiento. Segunda parte.- Máquinas eléctricas. TEMA CIRCUITOS MAGNETICOS E INDUCTORES - Magnitudes y ecuaciones fundamentales de los circuitos magnéticos. - Circuito magnético ideal con excitación constante. - Efecto del entrehierro en un circuito magnético ideal con excitación constante. - Efecto de la saturación circuito magnético con excitación constante. - Circuito magnético ideal con excitación senoidal. - Reactancia de dispersión. - Pérdidas magnéticas. - Pérdidas eléctricas. - Estudio del inductor real. TEMA TRANSFORMADORES - Fundamento y magnitudes características. - Estudio del transformador ideal. - Transformador con núcleo ideal. - Transformador con núcleo lineal. Página 3 de 10

4 - Transformador real. - Características nominales de transformadores. - Curvas características de transformadores. - Ensayos. - Variación de la tensión secundaria en transformadores de tensión. - Variación de la intensidad secundaria en transformadores de intensidad. - Pérdidas y rendimiento. - Autotransformador. - Transformadores trifásicos. - Transformadores de medida. TEMA PRINCIPIOS GENERALES DE LAS MAQUINAS ELECTRICAS - Transformadores de la energía. - Conversión electromecánica de la energía. - Configuración elemental de las máquinas eléctricas. - Tensión inducida en las máquinas eléctricas. - Fuerza magnetomotriz del inducido en las máquinas eléctricas. - Campos magnéticos giratorios. - Par electromagnético o interno. - Acoplamiento máquina eléctrica-carga. - Pérdidas y rendimiento. - Aislamiento y características nominales. TEMA 2.4.-MAQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA - Devanados del inducido. - Circuitos equivalentes. - Formas de excitación. - Curva de magnetización. - Estudio de la reacción del inducido. - Conmutación. - Generador con excitación independiente. - Generador con excitación paralelo (Shunt). - Generador con excitación serie. - Generador con excitación mixta. - Motor con excitación paralelo (Shunt). - Motor con excitación serie. - Arranque del motor paralelo de corriente continua. - Regulación de la velocidad de los motores de corriente continua. - Máquinas de corriente continua como elemento de control. - Micromotores de imán permanente. TEMA MAQUINAS DE INDUCCION - Principio de funcionamiento del motor de inducción trifásico. - Circuito equivalente del motor de inducción trifásico. - Ecuaciones y curvas características. - Análisis de potencias del motor. - Ensayos característicos. Página 4 de 10

5 - Arranque del motor de inducción trifásico. - Regulación de velocidad. - Modos de funcionamiento de las máquinas de inducción. - Generador de inducción trifásico. - Principio de funcionamiento del motor de inducción monofásico. - Circuito equivalente del motor monofásico. - Diferentes tipos de motores de inducción monofásicos. TEMA MAQUINAS SINCRONAS - Generalidades sobre las máquinas síncronas. - Impedancia síncrona por fase. - Circuito equivalente. - Potencia interna. - Análisis de potencias y pérdidas. - Potencia reactiva. - Ensayos características. - Arranque del motor síncrono. - Curvas características del motor síncrono. - Aplicaciones del motor síncrono. - Curvas características del generador síncrono. - Máquina síncrona sin escobillas. - Conexión en paralelo de generadores síncronos. Tercera parte.- Luminotecnia. TEMA FUNDAMENTOS DE LUMINOTECNIA - Aspectos físicos de la luz. - Magnitudes luminosas fundamentales. - El color. - Temperatura de color. - Indices de reproducción cromática. - Fundamentos de las fuentes de luz. TEMA ALUMBRADO DE INTERIORES - Sistema de alumbrado de interiores. - Cálculo de un alumbrado interior por el método del rendimiento de la iluminación. - Iluminancia media. - Rendimiento de la iluminación. - Factor de conservación. - Número de puntos de luz. - Factor de uniformidad media. - Altura de las luminarias sobre el plano de trabajo. - Distancia entre luminarias. - Tipo de luminaria. - Ejemplos de cálculos de alumbrado de interiores. Página 5 de 10

6 Cuarta parte.- Protecciones. TEMA TECNICAS DE PROTECCION CONTRA EL RIESGO ELECTRICO - Formas y causas que producen un accidente eléctrico. - Efectos de la corriente eléctrica sobre el cuerpo humano. - Resistencia corporal. - Efectos de los contactos directos e indirectos. - Sistemas de protección. - Protecciones contra contactos directos e indirectos. TEMA APARAMENTA ELECTRICA - El fusible. - El interruptor automático magnetotérmico. - El interruptor automático diferencial. - Criterios de elección del interruptor más adecuado. - Selección de calibres para alumbrado y motores. - Selectividad de los interruptores diferenciales. TEMA DETERMINACION DE LOS CALIBRES Y LAS LINEAS DE UNA INSTALACION ELECTRICA - Reglamentos de aplicación. - Planteamiento general del problema. - Factores de simultaneidad. - Determinación de las líneas. - Determinación de la aparamenta. - Comprobación de las caídas de tensión y posibles correcciones. - Cálculo práctico. Quinta parte.- Electrónica. TEMA EL DIODO SEMICONDUCTOR - Teoría del semiconductor. - El diodo. - Polarización directa e inversa del diodo. - Curva característica ideal y real del diodo. - Rectificador de media onda. - Rectificador de onda completa. - Rectificador de puente. - El Zener y sus aplicaciones. - Diodos LED y optoacopladores. TEMA TRANSISTORES BIPOLARES - El transistor de unión. - Polarización directa e inversa. Página 6 de 10

7 - Las configuraciones de colector común, emisor común y base común. - Curvas características de las diferentes configuraciones. - Regiones de corte y saturación de las diferentes configuraciones. Ganancias. Aplicaciones. TEMA POLARIZACION Y ESTABILIZACION DEL TRANSISTOR - Estabilidad de la polarización. - Polarización colector base. - Polarización por retroalimentación del emisor. - Polarización por retroalimentación del colector. - Polarización por divisor de tensión. - Polarización del emisor. - Desplazamiento de tierra. - Circuitos PNP como complementarios de los NPN. TEMA EL TRANSISTOR AMPLIFICADOR - Características del amplificador en EC. Condensador de acoplamiento y de paso. - Etapas en cascada. - Características del amplificador CC. - Amplificador Darlington. - Características del amplificador BC. - Acoplamientos entre las diferentes configuraciones. - Operación en clase A. - Operación en clase B o push-pull. TEMA TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO - El transistor JFET. Características. Tipos. Polarizaciones. - Amplificador JFET. - El MOSFET de puerta aislada (NMOS y PMOS). - MOSFET del tipo empobrecimiento. - MOSFET del tipo enriquecimiento. - Otros transistores de efecto de campo: CMOS y VMOS. TEMA EL TIRISTOR - Generalidades sobre el diodo de cuatro capas. - Rectificador controlado. - Tiristores bidireccionales: Diac, Triac. TEMA INTRODUCCION A LA ELECTRONICA DIGITAL - Sistema binario. - Operaciones lógicas: NOT, OR, AND, NOR, NAND. - Circuitos prácticos. Página 7 de 10

8 Conocimientos Previos a Valorar Números complejos. Matrices y determinantes especialmente aplicados a la resolución de sistemas lineales de ecuaciones. Campos eléctricos. Campos magnéticos. Electromagnetismo. Estructura atómica de la materia. Enlaces. Redes cristalinas. Objetivos - Que el alumno consiga los conocimientos básicos de los sistemas y metodología para cálculos eléctricos. - Que el alumno consiga unos conocimientos básicos de máquinas eléctricas (tipos, principios fundamentales de funcionamiento y como seleccionar para cada aplicación). - Que el alumno sea capaz de abordar el diseño y cálculo de instalaciones de alumbrado y eléctrica, así como que conozca y sea capaz de seleccionar los elementos de protección tanto a las personas como a las máquinas y la instalación en si misma. - Que el alumno consiga unas nociones básicas de electrónica analógica y digital. Metodología de la Asignatura Método expositivo en el aula, utilizando como recursos didácticos medios audiovisuales. Métodos de trabajo grupales en el laboratorio. Evaluación CRITERIOS DE EVALUACION Teoría: Partes 1ª, 2ª y 5ª Examen Parcial. Partes 3ª y 4ª Un trabajo práctico que agrupe ambas partes de la asignatura. En los exámenes finales de junio y septiembre los alumnos podrán optar por examinarse de toda la asignatura y la calificación se hará mediante media aritmética de todas las preguntas y problemas o por partes siendo en este caso necesario aprobar todas y cada una de las partes pendientes. En ningún caso se guardarán partes de un curso para otro. Prácticas: Para aprobar las prácticas se exigirá la asistencia a las mismas con actitud positiva. La falta a cuatro prácticas implicará la no superación de las prácticas. No habrá ningún tipo de recuperación de prácticas. Para aprobar la asignatura será condición necesaria el haber superado las prácticas. La no superación de las prácticas implicará la pérdida del derecho a los exámenes finales. Página 8 de 10

9 Descripción de las Prácticas PRACTICA 1.- GENERALIDADES SOBRE APARATOS DE MEDIDA ELECTRICOS. PRACTICA 2.- MEDIDA DE RESISTENCIAS. PRACTICA 3.- COMPROBACION EXPERIMENTAL DE LOS TEOREMAS DE THEVENIN Y NORTON. PRACTICA 4.- MEDIDA DE LOS PARAMETROS INTERNOS DE UNA BATERIA. PRACTICA 5.- MEDIDA DEL COEFICIENTE DE AUTOINDUCCION DE UNA BOBINA. PRACTICA 6.- MEDIDA DE LA CAPACIDAD DE UN CONDENSADOR. PRACTICA 7.- MEDIDA DE POTENCIAS Y MEJORA DEL FACTOR DE POTENCIA. PRACTICA 8.- DETERMINACION DE LA SECUENCIA DE FASES EN UN SISTEMA TRIFASICO. PRACTICA 9.- MEDIDA DE TENSIONES E INTENSIDADES EN UN SISTEMA TRIFASICO CONEXION ESTRELLA. PRACTICA 10.- MEDIDA DE TENSIONES E INTENSIDADES EN UN SISTEMA TRIFASICO CONEXION TRIANGULO. PRACTICA 11.- MEDIDA DE POTENCIAS EN UN SISTEMA TRIFASICO CONEXION ESTRELLA. PRACTICA 12.- MEDIDA DE POTENCIAS EN UN SISTEMA TRIFASICO CONEXION TRIANGULO. PRACTICA 13.- FUNDAMENTOS DE INDUCTORES Y TRANSFORMADORES. PRACTICA 14.- ENSAYO DE TRANSFORMADORES. PRACTICA 15.- TRANSFORMADORES TRIFASICOS. CONTINUA. PRACTICA 16.- FUNDAMENTOS DE LAS MAQUINAS DE CORRIENTE PRACTICA 17.- MAQUINAS DE CORRIENTE CONTINUA (II). PRACTICA 18.- FUNDAMENTOS DE LAS MAQUINAS DE INDUCCION. PRACTICA 19.- ARRANQUE DIRECTO DE LAS MAQUINAS DE INDUCCION. PRACTICA 20.- OTROS ARRANQUES DE LAS MAQUINAS DE INDUCCION. PRACTICA 21.- FUNDAMENTOS DE LAS MAQUINAS SINCRONAS. PRACTICA 22.- ACOPLAMIENTO DE LAS MAQUINAS SINCRONAS. Página 9 de 10

10 PRACTICA 23.- EL DIODO Y RECTIFICADORES. Página 10 de 10