1. - DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Análisis de Circuitos Eléctricos Carrera: Ingeniería Mecatrónica Clave de la asignatura: MCC-0205 Horas teoría-horas práctica- créditos : 4-2-10 2. - UBICACIÓN a) RELACION CON OTRAS ASIGNATURAS DEL PLAN DE ESTUDIO ANTERIORES POSTERIORES ASIGNATURAS TEMAS ASIGNATURAS TEMAS Electricidad Magnetismo y Todos Electrónica Analógica Todos b) APORTACION DE LA ASIGNATURA AL PERFIL DE LA ESPECIALIDAD - Proporciona al alumno la comprensión y análisis de la respuesta de circuitos eléctricos manejando herramientas matemáticas que le permitan modelar y simular dicha respuesta. 3.- GENERAL DE LA ASIGNATURA - Al término del curso el alumno conocerá, comprenderá y aplicará los conceptos y las leyes fundamentales de los circuitos eléctricos; manejará las técnicas más usuales para el análisis de las variables eléctricas típicas y entenderá el comportamiento del circuito. 4.- TEMARIO NUMERO T E M A S S U B T E M A S I Configuraciones Eléctricas más utilizadas 1.1 Circuitos equivalentes. 1.2 Divisor de voltaje. 1.3 Divisor de corriente. 1.4 Puente de Wheastone
II Métodos de análisis de circuitos eléctricos 2.1 Características de las fuentes de voltaje y corriente. 2.2 Análisis de redes por el método de nodos. 2.2.1 Redes con solo fuentes de voltaje controladas o independientes. 2.2.2 Redes con solo fuentes de corriente controladas o independientes. 2.2.3 Redes con fuentes de voltaje y corriente. 2.3 Análisis de redes por el método de mallas. 2.3.1 Redes con solo fuentes de voltaje controladas o independientes. 2.3.2 Redes con solo fuentes de corriente controladas o independientes. 2.3.3 Redes con fuentes de voltaje y corriente. 2.4 Análisis de redes por el método de cambio de fuentes. 2.4.1 Concepto de fuente muerta. Aplicación de cambio de fuentes de voltaje a corriente y viceversa en la solución de problemas. III Teoremas fundamentales 3.1 Teorema de Thevenin. 3.1.1 Obtención de la resistencia de Thevenin. 3.1.2 Obtención de la fuente de voltaje de Thevenin. 3.1.3 Solución de redes aplicando el método de Thevenin. 3.2 Teorema de Norton. 3.2.1 Obtención de la resistencia de Norton. 3.2.2 Obtención de la fuente de corriente de Norton. 3.2.3 Solución de redes aplicando el método de Norton. 3.3 Teorema de la máxima transferencia de potencia. 3.3.1 Deducción de la fórmula R L =R th. 3.4 Teorema de la superposición. Concepto de la superposición aplicado a redes eléctricas. IV Respuesta de circuitos RL, RC y RLC a diferentes tipos de entradas: escalón, rampa y senoidal. V Circuitos Trifásicos 5.1 Circuitos balanceados 5.2 Circuitos desbalanceados 5.3 Conversión delta-y y Y-delta 5.4 Potencia en circuitos trifásicos 4.1 Trenes de ondas, obtención de las ecuaciones de los diferentes tipos de ondas de los trenes de ondas. 4.2 Circuitos de primer orden (RC). 4.2.1 Obtención de las ecuaciones fundamentales de voltaje y corriente del condensador. 4.2.2 Análisis de los circuitos RC, obtención de la ecuación diferencial de primer orden y solución de Laplace. 4.2.3 Análisis de circuitos RC sin fuentes, respuesta natural o transitoria. 4.2.4 Análisis de circuitos RC con fuentes, respuesta permanente o forzada. 4.3 Circuitos de primer orden (RL) 4.3.1 Obtención de las ecuaciones fundamentales de voltaje y corriente en la bobina. 4.3.2 Análisis de circuito RL, obtención de la ecuación diferencial de primer orden y solución por Laplace. 4.3.3 Análisis de circuitos RL sin fuentes, respuesta natural o transitoria 4.3.4 Análisis de circuitos RL con fuentes, respuesta permanente o forzada. 4.4 Análisis de circuitos de segundo orden (RLC) 4.4.1 Análisis de circuitos RLC, obtención de la ecuación diferencial de segundo orden y solución por Laplace. 4.4.2 Análisis de circuitos amortiguados, subamortiguados, y críticamente amortiguados 5.- APRENDIZAJES REQUERIDOS Concepto de: - Voltaje - Corriente - Ley de Ohm - Leyes de Kirchhoff - Matrices - Laplace Debe cursarse junto con Ecuaciones Diferenciales
6.- SUGERENCIAS DIDACTICAS - Se sugiere que el alumno asista 4 horas a la semana para aprendizaje teórico y 2 para prácticas de laboratorio, el alumno desarrolle en horas extraclase las investigaciones y trabajos que se le encargarán por cada unidad de temas vistos en clase. Hacer uso de un simulador disponible. Se sugiere Pspice y Matlab. 7.- SUGERENCIAS DE EVALUACION - Se sugiere que el profesor aplique 5 evaluaciones ordinarias al término de cada unidad, y considere para la evaluación de cada unidad los trabajos que el alumno desarrolló en horas extraclase; se sugiere que el profesor resuelva la mitad de los problemas de cada unidad en clase y el resto el alumno en horas extraclase, se sugiere que el alumno se familiarice en el uso de paquetes como PSpice para el análisis de circuitos. 8.- UNIDADES DE APRENDIZAJE NUMERO DE UNIDAD I NOMBRE DE LA UNIDAD: CONFIGURACIONES ELÉCTRICAS MÁS UTILIZADAS Establecer las bases para el análisis de circuitos más complejos. 1.1 Deducir y explicar la ecuación del Divisor de Voltaje, ejemplificando su uso 1.2 Deducir y Aplicar la Ecuación del Divisor de Corriente ejemplificando su uso. 1.3 Deducir y aplicar la ecuación del Puente de Wheastone, ejemplificando su uso. NUMERO DE UNIDAD II NOMBRE DE LA UNIDAD MÉTODOS DE ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Conocer y aplicar métodos de análisis de circuitos eléctricos multimallas utilizando las leyes de Kirchoff. 2.1 Deducir la ecuación de la corriente a través de una resistencia, cuyos Nodos están energizados 2.2 Explica y ejemplificar el concepto de Nodo de referencia cero 2.3 Aplicar la LKC, con los anteriores conceptos y determinar el proceso del método de Nodos, aplicándolo: 2.3.1.- redes o circuitos con solo fuentes de corriente (caso especial) 2.3.2.- Redes o Circuitos con solo fuentes de voltaje 2.3.3.- Redes o Circuitos con fuentes de voltaje y corriente 2.4 Aplicar la LKV en una malla y en un Lazo, para determinar, el proceso del método de Mallas, y con ejemplos aplicarlo a: 2.4.1.-Redes o Circuitos con solo fuentes de voltaje ( caso especial) 2.4.2.- Redes o Circuitos con solo fuentes de corriente 2.4.3.- A Redes con fuente de voltaje y de corriente 2.5 Explicar el concepto y el comportamiento de las fuentes reales de voltaje y corriente. En un circuito con carga 2.6 Deducir y aplicar con ejemplos el método de cambio de fuentes y aplicarlo en diferentes ejemplos
NUMERO DE UNIDAD III NOMBRE DE LA UNIDAD: TEOREMAS FUNDAMENTALES Conocer y aplicar métodos para la simplificación de circuitos eléctricos. 3.1 Enunciar y explicar el teorema de Thevenin 3.2 Explicar el concepto de fuentes de voltaje y corriente Muertos 3.3 Explicar y ejemplificar el método para la obtención de la resistencia de Thevenin 3.4 Explicar y ejemplificar el método para la obtención del voltaje de circuito abierto o voltaje de Thevenin 3.5 Explicar ejemplificando la solución de circuitos, aplicando su equivalente de Thevenin 3.6 Enunciar y explicar el teorema de Norton 3.7 Explicar y ejemplificar la obtención de la corriente de corto circuito, corriente de Norton. 3.8 Ejemplificar la solución de circuitos o redes aplicando su equivalente de Norton 3.9 Explicar con ejemplos la solución de circuitos con fuentes controladas de voltaje o corriente por el método de Norton o Thevenin, así como a redes sin fuentes (red muerta) 3.10 Enunciar y explicar el teorema de la máxima transferencia de potencia. 3.11 Resolver ejemplos donde se aplique dicho teorema 3.12 Enunciar y explicar el teorema de la superposición 3.13 Resolver ejemplos aplicando la metodología del teorema de la superposición
NUMERO DE UNIDAD IV NOMBRE DE LA UNIDAD: RESPUESTA DE CIRCUITOS RL, RC Y RLC A DIFERENTES TIPOS DE ENTRADA: ESCALÓN, RAMPA Y SENOIDAL. Comprender el comportamiento de los circuitos RC, RL y RLC cuando se aplican diferentes tipos de entrada, sus respuestas tanto en el estado transitorio como en el estado estable. 5.1 Explicar y medir en un osciloscopio los diferentes tipos básicos de onda de voltaje y corriente. así como sus características como: 4.1.1.- escalón 4.1.2.- Exponencial 4.1.3.- Rampa 4.1.4.- Senoide 4.1.5.- Cosenoide 4.2 análisis del circuito RC o de primer orden : 4.3.1.- Obtención de las ecuaciones diferencial de primer orden de un circuito o red RC y su solución por transformada de laplace 4.3.2.- Explicar y ejemplificar la obtención de las condiciones iniciales de voltaje y corriente en el condensador. Ejemplificar y resolver 4.3.3.- Circuitos RC sin fuentes, respuesta natural o transitoria 4.3.4.- Ejemplificar y resolver circuitos RC, y obtener la respuesta forzada y transitoria 4.3 Análisis de circuitos RL (de primer orden) 4.4.1.- con ejemplos obtener la ecuación diferencial de primer orden de un circuito o red RL y solucionarlo por transformada de place. 4.4.2.- Explicar y ejemplificar la obtención de los valores de las condiciones iniciales de voltaje y corriente en una bobina 4.4.3.- Ejemplificar la solución de circuitos RL, sin fuentes y obtener la respuesta transitoria o natural 4.4.4.- Con ejemplos, solucionar circuitos RL, con fuentes y obtener la respuesta forzada y transitoria del circuito NUMERO DE UNIDAD V NOMBRE DE LA UNIDAD: CIRCUITOS TRIFÁSICOS. Comprenderá el comportamiento de los circuitos trifásicos con cargas balanceadas y desbalanceadas y las configuraciones trifásicas de carga. 5.1 Circuitos balanceados 5.2 Circuitos desbalanceados 5.3 Conversión delta-y y Y-delta 5.4 Potencia trifásica
9.- Y SOFTWARE BASICOS Y COMPLEMENTARIOS 1.- CIRCUITOS ELÉCTRICOS RICHARD C. DORF ALFAOMEGA 2.- ANÁLISIS BÁSICO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS JOHNSON, HILBURN, JONSON, SCOTT PRENTICE HALL 3.- ANÁLISIS MODERNO DE CIRCUITOS A. CALAHAN, B. MACNEE B. ED. INTERAMERICAN 4.- ANÁLISIS DE CIRCUITOS EN INGENIERÍA HAYT, E. KEMMERLY MC GRAW HILL 5.- CIRCUITOS ELÉCTRICOS JAMES W. NILSON ED. ADDISON-WESLEY IBEROAMERICANA, 4ª. EDICIÓN SOFTWARE 1.- Paquetería de PSpice 2.- Paquetería de Matlab 10.- PRACTICAS PROPUESTAS - Medición de voltaje, corriente x resistencia (aplicación de la Ley de Ohm). - Medición de resistencias usando el Puente de Wheatstone. - Variación de ganancia con amplificadores operacionales. - Determinación de equivalente de Thevenin. - Divisor de voltaje. - Divisor de corriente. - Medición de potencias.