UNIVERSIDAD AUTONOMA SAN FRANCISCO

ELECTROTÉCNIA

Ing. Ramiro Banda Valdivia

Contenido del curso

PRIMERA UNIDAD: Introducción y conceptos básicos

SEGUNDA UNIDAD: Análisis de circuitos en DC

TERCERA UNIDAD: Señales y formas de onda

CUARTA UNIDAD: .Circuitos de primer orden y de orden superior

QUINTA UNIDAD:Potencia

SEXTA UNIDAD: Circuitos polifásicos

SEPTIMA UNIDAD: Electromagnetismo

¿Que entendemos por electrotécnia?

Es la aplicación práctica de la electricidad y también del magnetismo.De hecho, la palabra electrotecnia viene de la combinación de electro y techne; o sea, es la tecnología eléctrica, donde se encuentran componentes tales como motores eléctricos,interruptores, condensadores, contactores, equipos de iluminación, etc.

Definición tomada de Electrotecnia. Marcombo A. Hermosa, Libro 1

El inicio de los equipos...

Los equipos electrotécnicos pueden ser tan sencillos como el circuito de una linternahasta de un nivel tecnológico tal que combina circuitos electrónicos complejos; así son muchos de los cuadros de control que se encuentran en la industria. Por ejemplo, en uncuadro eléctrico de control clásico de un ascensor se encuentran componentes eléctricostales como pulsadores, detectores finales de carrera, contactores, fusibles, motorestrifásicos, etc. Y modernamente, pero ya desde hace bastante tiempo, en dichos cuadrosde control se encuentran también placas con sistemas electrónicos microprocesadores oautómatas programables. Por otra parte, también se encuentran sistemas muysofisticados en instalaciones domesticas, es el caso de la domótica.

La electrónicaDe hecho, la electrónica es una extensión de la electricidad, aparecida comoconsecuencia de los avances en la evolución de la tecnología eléctrica, y que se basatambién en la electricidad (todo sistema electrónico, por simple o complicado que sea, sealimenta con energía eléctrica, y por tanto ya existe un proceso eléctrico). Por ello, dentro de los cursos de ingeniería eléctrica se encuentra también cierta parte considerable deelectrónica. El programa de materias de electrotecnia en ciclos formativos es muy amplioy ambicioso, pero la realidad, tiempo y necesidades profesionales obligan a distinguiraquellas materias que constituyen la base fundamental necesaria; lo cual se procura En el siguiente curso.

Magnitudes en el SI

Magnitud Símbolo Unidad SI Abreviatura

longitud L,l metro m

masa M,m kilogramo kg

tiempo T,t segundo s

Intensidad de corriente

I,i amperio A

Ademas:

Temperatura en grados Kelvin (K)Cantidad de sustancia en moles (mol)Intensidad luminosa en candelas (cd)

Las magnitudes eléctricas

Fuerza, trabajo y potenciaImagine que tenemos una masa en movimiento de 10-kg, sujeta a una aceleración constante de 2.0 m/s.(a) Encontrar la la fuerza que actua sobre la masa.(b) Si el cuerpo estaba en reposo en t=0 y x=0, encuentre la posición, energía cinética y potencia para t=4.

(a)

Carga y corriente eléctricaDefinición de un amperio (A)

Coulombio que pasa por una superficie en un segundo.

A=electrones/s

Los electrones son la mínima expresión de carga eléctrica (negativa), y lo que da lugar a la corriente eléctrica y de todas sus manifestaciones. Se puede decir que todos los sistemas eléctricos y electrónicos, desde el más elemental, como puede ser una bombilla, hasta el microprocesador más avanzado, se fundamentan en la circulación controlada de electrones.

Responda

Existe una corriente de 5A, ¿cuantos electrones

fluyen en 1 minuto?

Solución:

1.-Obtenemos el total de coulumbs en un minuto2.- Luego convertimos ese total en cargas de electrones

Potencial eléctrico

Si existe un campo eléctrico, y en su cercanía tenemos una carga, esta puedeacelerarse, si no se la “sujetamos”. Entonces está sometida a una fuerza.

Observe que se hará un trabajo de 1 julio para mover Q(que contiene un culombio) de 0 a 1.

Diremos que existe un potencial de 1V, en el punto 1 respecto al punto 0.

Ejemplo:

En un circuito se necesita una energía de 9,25uJ para transportar una carga de 0,5uC desde un punto a, a un punto b.

¿Que voltaje se requiere?

Energía y potencia eléctrica

p=vi

Respecto al tiempo p=dw/dt (aqui depende de t)

Ejemplo:

Una resistencia tiene una diferencia de potencial de 50V, entre sus terminalesY por ella pasa una carga de 120C, cada minuto, por una sección transversal.

¿Cuanta energía se convierte en calor, en un segundo?

Dado que

Resultando 100 joules/s

Funciones constantes y variables

I=10 A <> i= 10f(t) A

Problemas

Pausa...

Nociones de circuitos

Elementos activos y pasivosdipolo

Elementos activos

Elementos pasivos: La energía que reciben la transforman o la almacenan

7 elementos básicos de circuitos

En rombo los elementos dependientes

Usamos parámetros concentrados

En la práctica una bobina se comporta asi...

Todo depende de la frecuencia de trabajo

Convenio de signos

A es positivo respecto a B para:

Para analizar el signo de la potencia se usa..

2 fuentes de tensión constante

Note: Si la corriente entra por el terminal positivo del dipolo, la corriente es absorbida.

Relaciones entre la tensión e intensidad

+

-

Unidad Voltaje Intensidad Potencia

Relaciones entre la tensión e intensidad

+

-

ResistenciaTodo dispositivo que consume energía y la transforma en calor

La energía es la integral de la potencia instantánea

Ejemplo: Un resistor de 4 ohms, tiene una corriente i= 2.5sen(wt)

Encontrar el voltaje, corriente, potencia y energía sobre un ciclo w=1

Solución:

Usando laFórmula anteriorDe la energía:

En una inductancia

Durante parte del ciclo(se supone corriente alterna) la energía es almacenada, luego devuelta a la fuente.

Las relaciones entre potencia y energía son:

La energía almacenada en L está dada por:

EjemploDurante el intervalo de 0 > t > pi/50 una bobina de 30 mH tiene una corriente dada por10sin 50t (A). Obtenga el voltaje, potencia y la energía, haga gráficas.

Solución:

Primero calculamos el voltaje:

Se aplicó la regla de la cadena para derivar respecto a t la corriente.

La potencia es producto de vi

P=150 sen(50t)cos(50t)

Aplicando simplificación de ángulos por relaciones trigonométricas:

Ahora calculamos la energía para un ciclo de funcionamiento

Es la potencia instantánea multiplicada por dt

Un ciclo completo vale pi/50

La integral vale 0,durante el ciclo completo

Pero existe un valor máximo en el cual se acumula la máxima energía, veamosEn pi/100

Capacitancia

Acumula energía en forma de campo eléctrico, por tiempo indefinido.

q=Cv

Ejemplo

En el intervalo 0 > t > 5Pi ms, un condensador de 20 uF tiene un voltaje de v=sen 200t (voltios) , calcular la carga, la potencia y la energía dibujar wc tomando w=0,parat=0

Solución:sen(x+x) = senx cosx +cosx senx [A]sen(x -x) = senx cosx - cosx senx [B]--------------------------------------...sen(x+x) +sen(x-x) = 2senx cosx Sumando las expresiones [A]+[B]

sen2x +sen0 = 2senxcosxsen2x = 2senxcosx ya que sen0 =0Por tanto

senx cosx= sen2x/2

Calculamos la energía acumuladaen el condensador

En el intérvalo 0 > t > 2.5pi la tensión y la carga aumentan desde 0 hasta 50V y 1000uCRespectívamente. En la figura se muestra como la energía se incrementa hasta 25mJ, para luego descender hasta 0 por haber sido devuelta a la fuente.

Esquemas de circuitos

Los tres circuitos son iguales si analizamos con detenimiento, por ejemplo R4 estáEn paralelo con un corto circuito.

Uso de simulador circuitmaker

http://www.unicrom.com/Tut_fluorescente_funcionamiento.asp

Fuente:

Ya que deseaban saber un poco de los fluorescentes

Una forma de encender un fluorescente sin usar filamentos,lo que no les conviene a los fabricantes.Durarian muchos años...

Photo: Inside a compact fluorescent lamp. The numbers on this photo correspond to the numbers in the artwork up above: 1) Connection to power socket; 2) Transformer circuit; 3) Electrodes; 4-6) Glass tubes with white phosphor coating inside.

Un ahorrador

he electronic ballast circuit block diagram (Figure 2) includes the AC line input voltage (typically 120 VAC/60 Hz), an EMI filter to block circuit-generated switching noise, a rectifier and smoothing capacitor, a control IC and half-bridge inverter for DC to AC conversion, and the resonant tank circuit to ignite and run the lamp. The additional circuit block required for dimming is also shown; it includes a feedback circuit for controlling the lamp current.

The lamp requires a current to preheat the filaments, a high-voltage for ignition, and a high-frequency AC current during running. To fulfill these requirements, the electronic ballast circuit first performs a low-frequency AC-to-DC conversion at the input, followed by a high-frequency DC-to-AC conversion at the output.

The AC mains voltage is full-wave rectified and then peak-charges a capacitor to produce a smooth DC bus voltage. The DC bus voltage is then converted into a high-frequency, 50% duty-cycle, AC square-wave voltage using a standard half-bridge switching circuit. The high-frequency AC square-wave voltage then drives the resonant tank circuit and becomes filtered to produce a sinusoidal current and voltage at the lamp.

During pre-ignition, the resonant tank is a series-LC circuit with a high Q-factor. After ignition and during running, the tank is a series-L, parallel-RC circuit, with a Q-factor somewhere between a high and low value, depending on the lamp dimming level.

When the CFL is first turned on, the control IC sweeps the half-bridge frequency from the maximum frequency down towards the resonance frequency of the high-Q ballast output stage. The lamp filaments are preheated as the frequency decreases and the lamp voltage and load current increase (Figure 3).

he frequency keeps decreasing until the lamp voltage exceeds the lamp ignition voltage threshold and the lamp ignites. Once the lamp ignites, the lamp current is controlled such that the lamp runs at the desired power and brightness level.

To dim the fluorescent lamp, the frequency of the half-bridge is increased, causing the gain of the resonant tank circuit to decrease and therefore lamp current to decrease. A closed-loop feedback circuit is then used to measure the lamp current and regulate the current to the dimming reference level by continuously adjusting the half-bridge operating frequency.

The IRS2530D Dimming Control IC from International Rectifier includes such a feedback control circuit, as well as all of the necessary functions to preheat and ignite the lamp,and to protect against fault conditions such as open filament failures, lamp non-strike and mains brown-out. The dimming function is realized by combining the AC lamp current measurement (Figure 4) with the DC reference voltage at a single node. The AC lamp current measurement across the sensing resistor RCS is coupled onto the DC dimming reference through a feedback capacitor CFB and

http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1272528

El circuito electrónico de un foco ahorrador

El peligro de los ahorradores

Contienen mercurio el cual es muy tóxico y mata

neuronas, al desechar los ahorradores o tubos.

Además genera alta contaminación electromagnética

https://www.youtube.com/watch?v=xK2Xwf5HOIk

Revisar el video por cultura general , incluso para su examen.

Las leyes de kirchoff

Primera ley:

Segunda ley de Kirchoff

Divisor de voltaje

Divisor de corriente

Revisar los problemas resueltos

Del capítulo 3 de Edminister

Compren su libro, 15, 20 soles.