Apuntes Electrotecnia IP-Parte 1 CD Notas Electrotecnia.

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1 Apuntes Electrotecnia IP-Parte 1 CD Notas Electrotecnia

2 Electricidad Se puede decir que la electricidad es un tipo de energía, y como tal, capaz de realizar trabajo. Y de la misma manera que ocurre con la fuerza magnética, no nos resulta visible, pero su existencia queda claramente manifiesta por los efectos que produce. La fuerza de origen magnético (generada por cuerpos magnetizados) actúa sobre ciertos tipos de materiales (los denominados ferromagnéticos), lo cuales pueden ser influidos por dicha fuerza. También existe fuerza de origen eléctrico, generada por cuerpos con carga eléctrica, capaz de producir una fuerza sobre otros cuerpos. Electrotecnia Aplicación práctica de la electricidad y magnetismo Tecnología eléctrica, donde se encuentran componentes tales como motores eléctricos, interruptores, condensadores, contactores, equipos de iluminación, etc. Notas Electrotecnia

3 Unidades Notas Electrotecnia Unidades electromagnéticas MagnitudSímboloUnidadNombre Intensidad de corrienteiAAmpere Tensión eléctricavVVolt PotenciaPWWatt EnergíawJJulio Flujo magnéticoWbWeber Fuerza electromotrizFA.VueltaAmperio Vuelta Induccion magneticaBT(Wb/m)Tesla FrecuenciaFHz(1/s)Hertz ResistenciaRΩOhm InductanciaLHHenrry CapacitanciaCFFarad CargaqCCoulomb

4 Definiciones en teoría de circuitos Notas Electrotecnia

5 Átomo Notas Electrotecnia

6 Los signos (+) y (-) se usan para indicar los dos tipos de estados eléctricos (o polaridades) diferentes que existen. Cada uno de estos estados eléctricos posee cierta energía, y se sabe que entre dos cuerpos con carga eléctrica pueden manifestarse ciertas fuerzas. Por lo que se establece:  Entre cargas eléctricas del mismo signo se produce una fuerza de repulsión  Entre cargas eléctricas de diferente signo se produce una fuerza de atracción Notas Electrotecnia

7 Ley de Coulomb La fuerza (F) que experimentan dos cargas eléctricas, q1 y q2, es directamente proporcional a su producto e inversamente proporcional a su distancia de separación. Notas Electrotecnia Campo eléctrico Producidos por las cargas eléctricas. Fuerza similar a la magnética, invisible, de acción a distancia, y que puede ser de atracción o repulsión. Existe una fuerza de campo eléctrico en un punto del espacio, si en dicho punto se ejerce fuerza sobre cualquier otro tipo de carga. Si un cuerpo cargado eléctricamente puede ejercer cierta fuerza sobre otras cargas situadas a su alrededor, y en cierta región del espacio se dice que existe un campo eléctrico.

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9 Tensión eléctrica Definición: Fuerza que hace que los electrones circulen ordenadamente recorriendo un circuito, produciéndose así una corriente eléctrica. En hidráulica, se puede decir, que la tensión eléctrica es equivalente a la fuerza de presión que genera una bomba para hacer que el agua(corriente eléctrica) circule por las tuberías. Esta fuerza eléctrica, tensión, es lo que produce todo generador de electricidad (pila, alternador, célula solar, etc.). En los generadores de electricidad, aparece el término fuerza electromotriz (f.e.m.); que es el proceso energético que se da en el interior del generador, y que da lugar a que se produzca la tensión en los terminales de salida. Su unidad electrica es el volt(V), y equivale a 1J(Julio) necesario para desplazar 1C de carga de un punto a otro. Es una cantidad de trabajo por unidad de carga: Notas Electrotecnia

10 La intensidad de corriente es positiva, cuando se desplace desde los potenciales mayores a los menores en un elemento pasivo

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12 Convención de signos Se utiliza el sentido convecional de la corriente Notas Electrotecnia

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14 Corriente continua (CD) y corriente alterna (CA) Corriente continua o directa: se da cuando el flujo de electrones circula siempre en el mismo sentido, y en este caso aparece el concepto de polaridad [polo positivo (+) y polo negativo(-)]. Es el tipo de corriente que se obtiene por medio de las pilas, batería, célula solar fotovoltaica, etc. Corriente alterna: cuando el sentido se va invirtiendo constantemente en función del tiempo. Es como, por ejemplo, si fuéramos invirtiendo rápidamente la polaridad de la pila en una linterna; la bombilla recibiría corriente alterna, a veces un terminal de la bombilla se conectaría al polo + y otras veces al polo -, y también se encendería.

15 Circuito eléctrico Notas Electrotecnia

16 Todos los circuitos eléctricos disponen de una serie de componentes básicos, de manera que se obtenga el paso de una corriente eléctrica a través del dispositivo de salida que se necesite. En principio, para que exista una circulación de corriente eléctrica se necesita que el circuito esté cerrado. O sea, desde un punto del generador, la corriente debe entrar por la línea de conducción, cables, salir por otro punto, y después de pasar por el tipo de dispositivo receptor que sea (bombilla, motor, etc.), debe retornar al otro punto del generador; cualquier tipo de interrupción, corte, en cualquier punto de la línea, hace que se interrumpa la circulación de corriente y que por tanto el dispositivo receptor deje de recibir energía eléctrica. Notas Electrotecnia

17 Topología de red Rama: Contiene 1 o más elementos, y enlaza 2 nodos distintos. Nodo: Punto de conexión entre dos o más ramas o elementos. Camino cerrado o lazo: Conexión de ramas a través de una secuencia de nodos que comienza y terminan en el mismo nodo pasando sólo una vez por cada nodo (sin repetir ramas. Malla: Camino cerrado (o lazo) en el cual no existen otros caminos cerrados al interior. Red: Interconexión de varios elementos o ramas. Conexión Serie: Conexión de elementos en la cual la corriente es la misma en todos los elementos. Esto se tiene al conectar el fin de un nodo de una rama con el nodo de inicio de la siguiente rama de la secuencia. Conexión Paralelo: Conexión de elementos entre dos nodos comunes (nodo superior con nodo superior y nodo inferior con nodo inferior) en la cual el voltaje es el mismo en todos los elementos. Los elementos en paralelo tienen el mismo valor de tensión eléctrica. Notas Electrotecnia

18 Topología de red Notas Electrotecnia Nodo 1 Nodo 2: Nodo de referencia a tierra. Rama 1 Elemento eléctrico pasivo Elemento eléctrico activo Malla

19 Leyes de Corrientes de Kirchhoff 1.Ley de voltaje de Kirchhoff (LVK) "La suma algebraica de los voltajes alrededor de cualquier lazo (camino cerrado) en un circuito, es igual a cero en todo instante" Usada usualmente para encontrar valores de corrientes con un análisis de Mallas. Notas Electrotecnia

20 Leyes de Corrientes de Kirchhoff 2.Ley de corrientes de Kirchhoff (LCK) "La suma algebraica de las corrientes que entran o salen de un nodo es igual a cero en todo instante“ Usada usualmente para encontrar valores de tensiones con un análisis de Nodos. Notas Electrotecnia

21 Elementos eléctricos Dispositivos de 2 o más terminales que se conectan entre sí para formar un circuito eléctrico y así procesar la energía eléctrica. Elementos activos: entregan o suministran energía al circuito como lo son las fuentes de poder, tanto la de corriente como la de tensión Elementos pasivos: consumidores de energía eléctrica, como lo son resistores, capacitores, inductores, ect. Notas Electrotecnia

22 Elementos activos Notas Electrotecnia Fuentes independientes: su valor de salida (tensión o intensidad de corriente) no depende de ninguna otra variable del circuito. Fuentes dependientes: su valor de salida(tensión o intensidad de corriente) depende de otra variable del circuito. Ideales

23 Elementos activos Fuentes independientes Asociación de fuentes ideales de tensión en serie Asociación de fuentes ideales de corriente en paralelo Notas Electrotecnia

24 Elementos activos Fuentes independientes Otras asociaciones de fuentes ideales Notas Electrotecnia

25 Elementos activos Fuentes independientes Transformación de fuentes Notas Electrotecnia

26 Elementos activos Fuentes independientes Transformación de fuentes Notas Electrotecnia

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30 Elementos pasivos 1.Resistor Resistores en serie Resistores en paralelo Notas Electrotecnia

31 Elementos pasivos 1.Resistor Divisor de tensión Notas Electrotecnia

32 Elementos pasivos 1.Resistor Divisor de corriente Notas Electrotecnia

33 Elementos pasivos 1.Resistor Transformación delta-estrella Notas Electrotecnia

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36 Elementos pasivos 2. Capacitor(condensador) La tensión en un capacitor no puede cambiar bruscamente Su potencia en el tiempo esta dada por: La energía entre 0 y 1: Notas Electrotecnia

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40 Elementos pasivos 3.Inductor(bobina) La corriente en un inductor no puede cambiar bruscamente Notas Electrotecnia

41 Elementos pasivos 3.Inductor(bobina) Energía en el inductor Notas Electrotecnia La energía almacenada es siempre mayor o igual que cero. Si la bobina cede potencia lo hace a expensas de la energía previamente almacenada ya que es un elemento pasivo. Lo mismo sucede con el capacitor

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43 Referencias 1. Hayt.J.E. Kemmerly. Análisis de Circuitos en Ingeniería McGraw-Hill 2. Jorgee M. Bucella. Teoría de Circuitos I. Universidad Tecnológica Nacional, Mendoza 3. James W. Nilsson, Susan A. Riedel. Circuitos Eléctricos. Pearson, Prentice Hall. Notas Electrotecnia