Ing. José Benites Yarlequé

Objetivos

Analizar circuitos eléctricos en DC y ACAplicar los teoremas de circuitos eléctricosAnalizar circuito eléctricos monofásicos y

trifásicosRealizar mediciones de variables eléctricasConocer las aplicaciones de los dispositivos

electrónicos fundamentales.

Bibliografía1.- Dorf, G. , Svoboda F., Principios y aplicaciones de

ingeniería eléctrica2.- Boylestad R., Introducción al análisis de circuitos3.- Morales O., Lopez F., Circuitos eléctricos I4.- Boylestad R., Nashelsky L., Electrónica: Teoría de

circuitos y dispositivos electrónicos 5.-Apuntes de clase y problemas de PC de ciclos

pasados

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I. Conceptos fundamentales

Definiciones1.1 Circuito eléctrico“Colección de elementos eléctricos interconectados

de alguna forma específica”.

Elemento eléctrico: Resistencia, condensador, inductancia(bobina), batería, generador eléctrico, célula fotovoltaica. etc.

I. Conceptos fundamentalesCircuito eléctrico

Definiciones:Nodo, rama, malla, nodo de tierra

1.2 Circuito eléctrico básicoCorriente eléctrica (I)Potencial (V), diferencia de potencial, potencia

eléctricaDiferencia de potencial

Circuito eléctrico básico

Circuito Eléctrico de un automóvil

Sistema eléctrico de un automóvilEncontramos básicamente los siguientes circuitos

eléctricos:

Circuito de producción y almacenamiento de energía.

Circuito de encendido del motor.Circuito de arranque del motor. Es un motor

eléctrico alimentado por batería que accionamos mediante la llave de contacto.

Circuito de iluminación. Se compone de todas las luces del vehículo, radio, y en general, aquello que consuma electricidad para su funcionamiento. Se alimenta desde la batería.

Instalación eléctrica de una casa

I.3 Tipos de corriente eléctricaCorriente directa (DC) o corriente continua

Corriente Alterna (AC)

1.4 Elementos eléctricos• 1.4.1- Elementos eléctricos activos“Entregan energía eléctrica al circuito” Ejemplo Batería, pila, generador DC (dínamo), generador AC.

1.4.1.a Fuentes independientes Fuente de voltaje Fuente de corriente1.4.1.b Fuentes dependientes“Dependen del voltaje o corriente definido en otro lugar

del circuito” -Fuente de voltaje controlado por voltaje- Fuente de voltaje controlado por corriente

Fuentes de voltaje independiente

Fuentes de corriente independiente

Elementos eléctricosFuente de voltaje y fuente de corriente

independienteSímbolos

Fuentes dependientesFVCV FVCCFCCCFCCV

Elementos eléctricos pasivos1.4.2 Elementos eléctricos pasivos

“ Aquellos que disipan o almacenan energía eléctrica”

Resistencia V = I R

Condensador I = C dv/dt

bobina V = L di/dt

1.4.2.1 ResistenciaLa resistencia eléctrica es una propiedad que

tienen los materiales de oponerse al paso de la corriente. Los conductores tienen baja resistencia eléctrica, mientras que en los aisladores este valor es alto. La resistencia eléctrica se mide en Ohm (Ω).

Una resistencia se utiliza para ofrecer un determinado valor de resistencia dentro de un circuito.

Resistencia eléctrica

Código de colores de resistencias

Resistencia de un conductorLa resistencia de un material es directamente proporcional

a su longitud e inversamente proporcional a su sección. Se calcula multiplicando un valor llamado coeficiente de resistividad (diferente en cada tipo de material) por la longitud del mismo y dividiéndolo por su sección (área).

ρ = Coeficiente de resistividad del material l = Longitud del conductorA = Sección del conductor

Resistividad de algunos materiales

1.5 Análisis de circuitos eléctricos1.5.1 Ley de ohm V = R xI

1.5.2 Leyes de kirchoff LKILa ley de corrientes de Kirchhoff establece que la suma

algebraica de las corrientes hacia un nodo es cero en todo instante

LKV

La suma algebraica de los voltajes alrededor de cualquier trayectoria cerrada en un circuito es cero en todo instante.

1.6 Circuito resistivos1.6.1 Resistencias en serie

1.6.2 Resistencias en paralelo

1.7 Transformación y reducción de fuentes1.7.1 Fuentes de voltaje en serie

1.7.2 Fuentes de corriente en paralelo

1.8 Divisor de corrienteDivisor de corriente

Divisor de voltaje

Transformacion de fuentes

2. Análisis de circuitos eléctricos Hallar todas las variables eléctricas Diagrama topológico Procedimiento1. Anular las fuentes, cada fuente de voltaje nula equivale a un corto circuito, y una fuente de corriente nula equivale a un circuito abierto.2. Omitir resistencias en paralelo con fuentes de voltaje3. Omitir resistencias en serie con fuentes de corriente4. Ubicar los nodos topológicos (n)5. Unir con líneas los diferentes nodos, a través de sus ramas6. El número de mallas del diagrama topológico determina el número de ecuaciones independientes para resolver el circuito.

Ecuación topológica

b = n + L – 1

Nodo topológico (n): Unión de dos o mas ramas

Rama topológica (b): Lo constituye cada una de las resistencias que quedan después de suprimir las fuentes

Malla topológica (L): Camino cerrado formado por varias ramas topológicas.

Ejemplo1

I. Análisis por corriente de malla

Procedimiento:

1. Se dibuja el DT de la red, determinar L2. Asignar corrientes en cada malla de la red en

el mismo sentido.3. En cada malla se aplica la LKV en función

de las corrientes asignadas4. Se ordenan las ecuaciones, y se resuelve el

sistema5. Con las corrientes de malla se determinan

todas las incógnitas.

Hallar las corrientes en cada rama

Supermalla hallar las corrientes en cada rama

Supermalla

II. Análisis por voltajes nodales

Procedimiento:1. Se dibuja el DT de la red, se determina n

(número de nodos topológicos). Se designa un nodo como referencia(GND) y variables de voltaje en el resto.

2. Asignar corrientes en cada rama que converjan en cada nodo.

3. En cada nodo se aplica la LKI en función de los voltajes asignados

4. Se ordenan las ecuaciones, y se resuelve el sistema5. Con los voltajes nodales se determinan todas las

incógnitas.

Hallar las corrientes por voltajes de nodos

Supernodo

Hallar las corrientes en cada rama