Fundamentos de circuitos eléctricos II
En el desarrollo de las diferentes áreas dentro de la formación en ingeniería eléctrica y electrónica, el estudiante utilizará como herramienta fundamental, tanto en la parte experimental como en la teoría, el análisis de circuitos alimentados con señales periódicas, principalmente señales sinusoidales. No obstante, es necesario considerar el adecuado tratamiento de las ondas no periódicas para el desarrollo de la electrónica de potencia.
El libro Fundamentos de circuitos eléctricos II cubre la mayoría de los casos encontrados durante el análisis de los sistemas monofásicos o trifásicos alimentados con señales sinusoidales y recopila la experiencia docente e investigativa que los autores han venido desarrollando durante su permanencia en la Universidad del Valle. Es un texto que puede ser utilizado como texto guía en los cursos de educación superior sobre el análisis de circuitos en corriente alterna.
El lector encontrará una revisión adecuada para estudios de nivel superior sobre los temas de análisis de potencia en corriente alterna tanto en sistemas equilibrados como desequilibrados; la medición y corrección del factor de potencia; los circuitos acoplados magnéticamente en estado estable y una introducción a los transformadores ideales; una ampliación de los sistemas trifásicos desequilibrados con la fundamentación de la herramienta de componentes simétricas; un estudio de cuatro principales configuraciones para redes de dos puertos, haciendo énfasis en aplicaciones para ingeniería eléctrica y electrónica; la aplicación del estudio de respuesta en frecuencia compleja; el análisis de la respuesta en frecuencia real a partir de la función de transferencia, usando como herramientas los diagramas de Bode; el análisis de sistemas en estado de resonancia, y el estudio general de los filtros pasivos y filtros que incluyen fuentes controladas usando técnicas básicas.
|
AutorEduardo Marlés SáenzIdentificadores:
Eduardo Marlés Sáenz Profesor de la Universidad del Valle. Ingeniero electricista, magíster en Sistemas de Generación de Energía. Sus áreas de desempeño son: análisis y aplicación de los campos electromagnéticos; análisis del comportamiento y operación de sistemas de potencia; modelamiento y análisis del comportamiento estable y transitorio de los sistemas eléctricos. Forma parte del Grupo de Investigación en Alta Tensión, GRALTA; coautor del libro Análisis de la potencia reactiva en una interconexión HVDC, publicado por la Editorial Académica Española (2011). Autor del artículo “Metodología generalizada para determinar los grupos de conexión en transformadores” (2005) y coautor de “Obtención de la fase de la impedancia eléctrica usando transformada Wavelet y transformada de Fourier de señales transitorias” (2018), “Metodología para el diseño de divisores de tensión de impulso” (2009) y “El método del vector espacial: una introducción a los fundamentos físico-matemáticos y a su aplicación al estudio de las máquinas eléctricas” (2005). |
||||
|
|
AutorJairo Palomino de la CruzIdentificadores:
Ingeniero Electricista, Universidad del Valle 1974. Profesor Titular, Escuela de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad del Valle. Áreas de conocimiento/ Líneas de investigación: Análisis de Circuitos Eléctricos. |
||||
|
|
AutorHernando Sierra GarzónIdentificadores:
Ingeniero electricista. Universidad del Valle 1985. Experiencia en mantenimiento e interventoría y montaje de obra eléctrica. Profesor auxiliar, EIEE 1999-2011. Coordinador Programa Tecnología en Electrónica Universidad del Valle Palmira/Yumbo 2000 - 2011. Áreas de conocimiento/Líneas de investigación: Mantenimiento Industrial, Gestión de Energía, Automatización. |
Digital: descarga y online - EPUB
Catálogo Programa Editorial Univalle:
Catálogo Programa Editorial Univalle:
Capítulo 1ANÁLISIS DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNAIntroducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Potencia instantánea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Potencia promedio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21Aplicación del principio de superposición en el cálculo de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26Valor eficaz o rms de voltajes y corrientes periódicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Valor eficaz de ondas periódicas no sinusoidales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40Potencia aparente y factor de potencia (FP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Potencia compleja y potencia reactiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Triángulo de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Potencia reactiva consumida por varias cargas conectadas en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Mejoramiento del factor de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55Máxima transferencia de potencia activa en corriente alterna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60Medición de potencia activa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63Medición del factor de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Problemas propuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Potencia Instantánea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64 Potencia Promedio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 Valor Eficaz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 Factor de Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 Mejoramiento del Factor de Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Máxima Transferencia de Potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Capítulo 2CIRCUITOS ACOPLADOS MAGNÉTICAMENTEIntroducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Inductancia mutua “M” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73Polaridad de los voltajes inducidos debidos al flujo mutuo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76Marcas de polaridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78Demostración que “M12” es igual a “M21” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82Coeficiente de acoplamiento “K” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88Transformador con núcleo de aire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102Transformador ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107Simplificación de los circuitos con transformadores ideales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111Circuito equivalente del transformador ideal con núcleo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114Problemas propuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Inductancia Mutua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Transformador Ideal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Capítulo 3SISTEMAS TRIFÁSICOS BALANCEADOSIntroducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129Sistemas monofásicos de tres conductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130Sistemas bifásicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135Sistemas trifásicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138Sistema trifásico de 4 hilos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140Cargas trifásicas balanceadas conectadas en estrella y alimentadas por un sistema trifásico de 4 hilos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145Cargas trifásicas balanceadas conectadas en delta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149Cálculo de la potencia en sistemas trifásicos equilibrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153Cargas trifásicas conectadas en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160Mejoramiento del factor de potencia de sistemas trifásicos equilibrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164El cobro de la energía eléctrica en Colombia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 A. Tipos de clientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 166 B. Facturación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167Problemas propuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Sistema Monofásico de Tres Conductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Sistema Trifásico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Cargas trifásicas balanceadas conectadas en estrella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Cargas trifásicas balanceadas conectadas en delta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Cargas trifásicas conectadas en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 Cálculo de potencia en sistemas trifásicos equilibrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Mejoramiento del factor de potencia de sistemas trifásicos equilibrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Sistemas trifásicos con cargas balanceadas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 176
Capítulo 4SISTEMAS TRIFÁSICOS DESBALANCEADOSIntroducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177Cargas no balanceadas conectadas en delta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177Cargas no balanceadas conectadas en estrella . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179Cálculo de la potencia consumida en un sistema trifásico desequilibrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187Medición de potencia trifásica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189Medición de potencia reactiva en sistemas desequilibrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197Mejoramiento del factor de potencia en sistemas trifásicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205Componentes simétricas para sistemas trifásicos desequilibrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206 Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206Componentes simétricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206Matriz de impedancia Trifásica y redes de secuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211Redes de secuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211Ventajas al usar componentes simétricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218Potencia trifásica calculada desde las componentes simétricas en la carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219Problemas propuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Cálculo de la potencia consumida . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 en un sistema trifásico desequilibrado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Medición de Potencia Trifásica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Medición de potencia reactiva en sistemas desequilibrados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222 Mejoramiento del factor de potencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Tensión de desplazamiento del neutro del generador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224 Componentes simétricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
Capítulo 5REDES GENERALES DE DOS PUERTOSIntroducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235Definición de puerto (o puerta) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235Redes de un puerto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236Redes de dos puertos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240Parámetros de impedancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241Redes Recíprocas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243Parámetros de admitancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Conversión de parámetros Z en parámetros Y. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254Parámetros híbridos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268Conversión de parámetros “z” en parámetros “h” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271Parámetros de transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276Interconexión de Redes de dos Puertos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 Red de dos puertos en serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281 Redes de dos puertos en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284 Redes con los puertos de entrada conectados en serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 y los de salida en paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290 Redes conectadas en cascada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293Problemas propuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Redes de un Puerto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Redes de dos Puertos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 Parámetros de Impedancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302 Parámetros de Admitancia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 Parámetros Híbridos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306 Conversión de Parámetros ”Z” en Parámetros ”H” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309 Parámetros de Transmisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 309Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311
Capítulo 6RESPUESTA EN FRECUENCIAIntroducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313Variación de las características de una red con la frecuencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314 Variación de la impedancia con la frecuencia compleja “s” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315 Variación de la admitancia con la frecuencia compleja “s” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318 Variación de la ganancia con la frecuencia compleja “s” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 318Función de transferencia h(s) de una red . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 Polos y Ceros. Significado en el plano complejo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 Trazado de curvas de los factores básicos para un análisis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328 en la frecuencia compleja ( s = σ + j w) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328Función de Transferencia sinusoidal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330 Trazado de las curvas para un análisis de respuesta en AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333Resonancia RLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357 Resonancia RLC Serie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 Factor de Calidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362 Ancho de Banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364 Resonancia Paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371 Resonancia en otras configuraciones RLC diferentes a serie o paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381Ejercicios propuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 Trazado de las curvas para un análisis de respuesta en AC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386 Factor de Calidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390 Resonancia RLC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395
Capítulo 7FILTROS PASIVOSIntroducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397Definición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 397Filtros ideales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 Filtro Pasa bajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 Filtro Pasa alto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 Filtro Pasa banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398 Rechaza banda o Supresor de Banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399Filtros reales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 Filtro pasa bajo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399 Filtro pasa alto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409 Filtro pasa banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412 Filtro supresor de banda . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423Problemas propuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428 Filtros Reales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428
Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 435
-
-
Impreso
COP $53,000
- Digital (PDF) Gratuito
- Digital (EPUB) Gratuito
-
Impreso
-
-
Impreso
COP $48,000
-
Digital (PDF)
COP $34,000
-
Impreso
-
Ejemplo De Método En Investigaciones Sociales
Autor
Erico Rentería Pérez : Sigmar Malvezzi : Erico Rentería Pérez
2020-
Impreso
COP $78,000
- Digital (EPUB) Gratuito
- Digital (PDF) Gratuito
-
Impreso
-
-
Impreso
COP $20,000
- Digital (PDF) Gratuito
-
Impreso
-
-
Impreso
COP $37,000
- Digital (PDF) Gratuito
-
Impreso
-
-
Impreso
COP $59,000
- Digital (PDF) Gratuito
-
Impreso
-
-
Impreso
COP $28,000
- Digital (PDF) Gratuito
-
Impreso
-
-
Impreso
COP $38,000
- Digital (PDF) Gratuito
-
Impreso
Iniciar sesión