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PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 1
SISTEMAS ELÈCTRICOS, VARIABLES FÌSICAS Y
COMPONENTES BÀSICOS
PARTE 1
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SISTEMAS ELÈCTRICOS
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Sistema eléctrico es un conjunto de componentes de naturaleza eléctrica interconectados entre si para realizar un fin.
Ejemplos:
- Sistema Eléctrico de un Automóvil.
- Sistema Eléctrico de un Edificio.
- Sistema Eléctrico de una Industria.
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Sistema Eléctrico
•Sistema Eléctrico Activo.- Tiene al menos un componente activo.•Sistema Eléctrico Pasivo.- Aquel que solo tiene componentes pasivos.
Componente de un Sistema Eléctrico.
Menor elemento a desagregar pero que aun cumple con un fin.
CLASIFICACIÒN DE LOS SISTEMAS ELÈCTRICOS
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¡El menor componente
de un sistema eléctrico es el
átomo!
El átomo no cumple un fin para un
sistema eléctrico, por lo tanto NO es un componente.
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Partes del sistema que cumplen con un fin específico.
Ejemplo:
•Subsistema de iluminación.
•Subsistema de tomacorriente.
•Subsistema de protección (breaker, fusibles).
SUBSISTEMA
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Producen o generan energía eléctrica a partir de un proceso de transformación de energía en forma continua o permanente (Fuentes). Esta energía a transformar no tiene que ser eléctrica.
Ej.:
Una pila seca de 1.5 [V].
Una batería de un carro
Fuentes de energía renovables (solar, eólica).
El capacitor e inductor no cumplen los requisitos de componente activo, aunque a veces se comportan como fuentes de manera momentánea.
COMPONENTES ACTIVOS
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En este curso analizaremos los circuitos en estado estable, es por eso que los capacitores e inductores se asumirán
como elementos pasivos.
COMPONENTES PASIVOS
Consumen o almacenan energía eléctrica (Resistores, Capacitores e Inductores).
No existe componente pasivo alguno, que sea capaz de generar energía.
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VARIABLES FÌSICAS DE LOS SISTEMAS
ELÈCTRICOS
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Propiedad de la materia que indica un exceso o déficit de electrones (positiva o negativa).
Carga Eléctrica Estacionaria Electrostática
Carga Eléctrica en movimiento (variable en el tiempo)
Corriente
CARGA ELÈCTRICA (q)
coulombcq
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La variación de la carga eléctrica en el tiempo se denomina corriente eléctrica.
1 2 3 4 712
t(s)
q(c)
1 2 3 4 5 6 7 812
I(A)
t(s)
.0
AmperiosS
C
dt
dq
t
qLimit
CORRIENTE ELÈCTRICA
Carga Positiva
Carga Negativa
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Cuando la corriente es constante en el tiempo se representara con la letra I.
E+ -
+
+
i
-
i
i
t
I
q
t
La dirección de la corriente eléctrica i es la dirección del flujo de cargas positivas .
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Si la corriente es variable en el tiempo se la denotara con la letra i(t).
i(t)
t
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WeberNt
)(ti
tV
tLimVt
0
FaradaydeLeydtd
V
)(t )(t )(t
dtd
NV
ENLACE DE FLUJO
Corriente Campo Magnético Flujo Enlace de flujo
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• Para mover una carga de un punto a otro se realiza un trabajo.• El Voltaje se calcula entre un par de puntos.
• A los signos (+) y (-) se denomina la polaridad de Voltaje.
VOLTAJE
• El Voltaje se define como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo eléctrico, sobre una partícula cargada, para moverla de un lugar a otro.
Punto con menorpotencial.
Punto con mayorpotencial
La tensión es independiente del camino recorrido por la carga, y depende exclusivamente del potencial eléctrico de los puntos A y B en el campo.
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cosdFedFeW
VoltioC
Joule
q
WV
Vq
WV
VdqdW
qW
LimVq
ab
0
baab VVV
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Trabajo que se necesita paratraer una carga desde un punto de Potencial 0 (Tierra) hasta el punto ”a”.
Potencial en Tierra.
aGa VV
VVG 0
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V1 = - Vba
V1 = - Vy
Mayor Potencial
Menor Potencial
Por Convención
Ambas polaridades
asignadas son correctas pero no
son iguales.
V1 = V2
V1 = -V2
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Si no tenemos ninguna referencia para aplicar la convención, vamos a ASUMIR
o SUPONER la polaridad del voltaje. Esto lo comprobaremos luego de realizar operaciones, o con una
medición.
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vVVV GG 611
vVVV GG 622
vvvVVV 12)6(62112
2V1V
V V
12V
Voltaje V1 con respecto a TIERRA
Voltaje V2 con respecto a TIERRA
EJEMPLO:
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2V1V
V V
12V
OTRO EJEMPLO:
vVVV GG 1211
vVVV GG 022
vvvVVV 120122112
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t
Wtp
)(
t
WLimtpt
0)(
dt
dWtp )(
)()()( titvdt
dq
dq
dW
dq
dq
dt
dWtp
VAs
JouleWatttitvtp
)()()(
POTENCIA ELÈCTRICA
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W
tP(t)
t
W
t
P(t)
t
W
tP(t)
t
)(tptW
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W
Wo
tdttpdW
0)(
dttpWoW )(
t
dttpW0
)(
El área bajo la curva representa la energía.
ENERGÍA ELÉCTRICA
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De las seis variables físicas en los sistemas eléctricos; q(t) , i(t) , v(t) , λ , p(t) , w(t); para el análisis de las redes eléctricas solo interesan las variables :
Voltaje, Corriente y Potencia (V,I,P)
VARIABLES DE INTERÉS EN LA TEORÍA DE LAS REDES
ELÉCTRICAS