PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 1

SISTEMAS ELÈCTRICOS, VARIABLES FÌSICAS Y

COMPONENTES BÀSICOS

PARTE 1

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 2

SISTEMAS ELÈCTRICOS

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 3

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.

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 4

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 5

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

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 6

¡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.

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 7

Partes del sistema que cumplen con un fin específico.

Ejemplo:

•Subsistema de iluminación.

•Subsistema de tomacorriente.

•Subsistema de protección (breaker, fusibles).

SUBSISTEMA

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 8

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

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 9

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.

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 10

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 11

VARIABLES FÌSICAS DE LOS SISTEMAS

ELÈCTRICOS

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 12

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

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 13

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

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 14

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 .

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 15

Si la corriente es variable en el tiempo se la denotara con la letra i(t).

i(t)

t

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 16

WeberNt

)(ti

tV

tLimVt

0

FaradaydeLeydtd

V

)(t )(t )(t

dtd

NV

ENLACE DE FLUJO

Corriente Campo Magnético Flujo Enlace de flujo

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 17

• 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.

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 18

cosdFedFeW

VoltioC

Joule

q

WV

Vq

WV

VdqdW

qW

LimVq

ab

0

baab VVV

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 19

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

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 20

V1 = - Vba

V1 = - Vy

Mayor Potencial

Menor Potencial

Por Convención

Ambas polaridades

asignadas son correctas pero no

son iguales.

V1 = V2

V1 = -V2

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 21

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.

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 22

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:

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 23

2V1V

V V

12V

OTRO EJEMPLO:

vVVV GG 1211

vVVV GG 022

vvvVVV 120122112

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 24

t

Wtp

)(

t

WLimtpt

0)(

dt

dWtp )(

)()()( titvdt

dq

dq

dW

dq

dq

dt

dWtp

VAs

JouleWatttitvtp

)()()(

POTENCIA ELÈCTRICA

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 25

W

tP(t)

t

W

t

P(t)

t

W

tP(t)

t

)(tptW

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 26

W

Wo

tdttpdW

0)(

dttpWoW )(

t

dttpW0

)(

El área bajo la curva representa la energía.

ENERGÍA ELÉCTRICA

PROFESOR: ING. OTTO ALVARADO 27

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