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Capítulo 1. ELEMENTOS, MAGNITUDES Y LEYES DE LOS CIRCUITOS ELÉCTRICOS
1. Introducción
1.1. Tipos de materiales en las instalaciones eléctricas
1.2. Variables fundamentales en los circuitos
1.3. Elementos de un circuito
1.4. Criterio de signos
1.5. Tipos de elementos activos
1.6. Tipos de elementos pasivos
1.6.1. Resistencia o resistor
1.6.2. Bobina o inductor
1.6.3. Condensador o capacitor
1.7. Tipos de circuitos
1.8. Formas de conexión de los elementos
1.8.1. Conexión de fuentes de tensión ideales
1.8.2. Conexión de fuentes de intensidad ideales
1.9. Leyes fundamentales de los circuitos eléctricos
1.10. Fuentes de tensión reales
1.11. Fuentes de intensidad reales
Capítulo 2. INTRODUCCIÓN A LOS FENÓMENOS TRANSITORIOS
2. Introducción
2.1. Circuitos de primer orden
2.1.1. Circuito serie RL con fuente de tensión constante
2.1.2. Circuito serie RL con fuente de tensión alterna senoidal
2.1.3. Circuito serie RC con fuente de tensión constante
2.1.4. Circuito serie RC con fuente de tensión alterna senoidal
2.2 Circuitos de segundo orden
2.2.1. Circuito serie RLC con fuente de tensión constante
2.2.2. Circuito serie RLC con fuente de tensión alterna senoidal
2.2.3. Circuitos con dos mallas y una fuente
Capítulo 3. FORMAS DE ONDA PERIÓDICAS
3. Introducción
3.1. Magnitudes asociadas a una onda periódica
3.2. Valor medio
3.3. Valor eficaz
3.4. Factor de forma
3.5. Formas de onda periódicas no sinusoidales
Capítulo 4. CONCEPTO DE FASOR. ANÁLISIS FASORIAL DE CIRCUITOS
4. Introducción
4.1. Origen de tiempos y desfase de ondas senoidales
4.2. Representación fasorial de ondas senoidales
4.3. Relación fasorial V / T en los elementos pasivos ideales
4.4. Suma de funciones senoidales mediante sus fasores equivalentes
4.5. Concepto de impedancia
4.6. Las Leyes de Kirchhoff en el análisis fasorial
4.6.1. Aplicación a un circuito serie RL
4.6.2. Aplicación a un circuito serie RC
4.6.3. Aplicación a un circuito serie RLC
4.6.4. Aplicación a un circuito paralelo RLC
Capítulo 5. POTENCIA ELÉCTRICA EN CIRCUITOS MONOFÁSICOS
5. Introducción
5.1. Definición de potencia
5.2. Diferentes expresiones de la potencia
5.2.1. La potencia en corriente continua
5.2.2. La potencia en corriente alterna
5.3. Potencias aparente, activa y reactiva. Factor de potencia
5.4. Potencia consumida por las cargas
5.5. Triángulo de potencias
5.6. Potencia suministrada por las fuentes
5.6.1. Fuente o generador de tensión
5.6.2. Fuente o generador de intensidad
5.7. Teorema de Boucherot
5.7.1. Aplicación a la resolución de circuitos serie paralelo
5.8. Corrección del factor de potencia
Capítulo 6. MÉTODOS DE RESOLUCIÓN DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS
6. Introducción
6.1. Método de las tensiones en los nudos
6.1.1. Circuito con fuente de tensión ideal y sin impedancia en una de sus ramas
6.1.2. Circuito con fuente ideal de intensidad en una de sus ramas
6.2. Método de las corrientes de malla
6.2.1. Circuito con una fuente de intensidad en una de sus ramas
6.3. Impedancia de entrada
6.4. Teoremas de reducción de circuitos
6.4.1. Teorema de Thévenin
6.4.2. Teorema de Norton
6.4.3. Equivalencia entre los circuitos de Thévenin y de Norton
6.4.4. Resolución de circuitos mediante reducciones sucesivas
6.5. Teorema de superposición
6.6. Teorema de transferencia de potencia máxima
6.7. Equivalencia de impedancias en estrella y en triángulo
Capítulo 7. SISTEMAS TRIFÁSICOS
7. Introducción
7.1. Sistema trifásico de tensiones en estrella
7.2. Sistema trifásico de tensiones en triángulo
7.3. Cargas trifásicas desequilibradas
7.3.1. Carga trifásica en estrella en un sistema de cuatro conductores
7.3.2. Carga trifásica en estrella en un sistema de tres conductores
7.3.3. Carga trifásica en triángulo
7.3.4. Equivalencia estrella-triángulo
7.4. Cargas trifásicas equilibradas
7.4.1. Carga trifásica en estrella en un sistema de cuatro conductores
7.4.2. Carga trifásica en estrella en un sistema de tres conductores
7.4.3. Circuito monofásico equivalente
7.4.4. Carga trifásica en triángulo
7.4.5. Equivalencia estrella-triángulo
7.5. Potencia en sistemas trifásicos
7.5.1. Carga trifásica en estrella en un sistema de cuatro conductores
7.5.2. Medida de potencia para una carga en estrella en un sistema de cuatro conductores
7.5.3. Carga trifásica en estrella en un sistema de tres conductores
7.5.4. Carga trifásica en triángulo en un sistema de tres conductores
7.5.5. Medida de potencia en un sistema trifásico de tres conductores
7.5.6. Carga trifásica equilibrada
7.5.7. Medida de potencia en cargas equilibradas
7.6. Alimentación mediante conductores con impedancia de línea
Capítulo 8. CIRCUITOS MAGNÉTICOS
8. Introducción
8.1. Ecuaciones fundamentales del magnetismo
8.1.1. Ley de Biot-Savart
8.1.2. Ley circuital de Ampére
8.1.3. Ley del flujo magnético
8.1.4. Curva de magnetización
8.1.5. Ley de inducción de Faraday
8.1.6. Energía acumulada en un campo magnético
8.2. Circuito magnético. Definición y magnitudes asociadas
8.3. Circuito magnético ideal simple
8.4. Circuito magnético ideal compuesto
8.5. Efecto de un entrehierro
8.6. Efecto de la saturación magnética
8.7. Circuitos eléctricos acoplados magnéticamente
Capítulo 9. INDUCTORES Y TRANSFORMADORES
9. Introducción
9.1. Pérdidas eléctricas
9.2. Pérdidas magnéticas
9.3. Estudio del inductor real
9.4. El transformador monofásico. Fundamento y magnitudes características
9.5. El transformador monofásico ideal
9.6. El transformador monofásico real. Circuito equivalente
9.7. Valores nominales o asignados de los transformadores
9.8. Ensayos sobre transformadores monofásicos
9.9. Caída interna de tensión
9.10. Rendimiento de los transformadores
9.11. Transformadores trifásicos
Capítulo 10. DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES. CIRCUITOS RECTIFICADORES
10. Introducción
10.1. El diodo de potencia
10.1.1. Curva característica de un diodo
10.1.2. Magnitudes características de los diodos de potencia
10.2. El transistor de potencia
10.2.1. Curvas características del transistor
10.2.2. Magnitudes características de los transistores de potencia
10.2.3. Transistores especiales
10.3. El tiristor
10.3.1. Curvas características del tiristor
10.3.2. Magnitudes características del tiristor
10.3.3. Tiristores especiales
10.4. Comparación entre transistores y tiristores
10.5. Selección de dispositivos semiconductores
10.6. Circuitos rectificadores
10.6.1. Rectificador monofásico de media onda
10.6.2. Rectificador monofásico de onda completa
10.6.3. Rectificador trifásico de media onda
10.6.4. Rectificador trifásico de onda completa
Anexo Índice
El estudio de los circuitos eléctricos constituye una parte fundamental del conocimiento de la ingeniería eléctrica y electrónica. Prueba de ello es la existencia de una amplia bibliografía donde el tema se trata con los más diversos enfoques y objetivos.
En el caso de este libro, se pretende que pueda servir de guía de introducción para comprender los fenómenos que rigen el funcionamiento de las máquinas y de las instalaciones eléctricas en general, desde el punto de vista de la ingeniería.
Al ser un texto de iniciación, resultará de gran utilidad para alumnos que sigan los primeros cursos de ingeniería eléctrica, de los que se requerirán unos mínimos conocimientos de números complejos, trigonometría, derivación, integración y ecuaciones diferenciales.
El texto se ha dividido en diez Capítulos que parten de las leyes fundamentales de los circuitos, continuando con una breve introducción a los fenómenos transitorios y con la teoría clásica de circuitos con excitación sinusoidal y en estado estacionario. Se tratan los conceptos de potencia activa, reactiva y aparente, y la corrección del factor de potencia.
Se dedica un Capítulo a los métodos tradicionales de análisis de circuitos, tales como los de Thévenin, Norton, superposición, etc., y otro al estudio de los circuitos trifásicos, en los que se basan la mayor parte de las instalaciones de distribución de energía eléctrica.
Posteriormente, se aborda el estudio del transformador, con una introducción preliminar de los conceptos básicos del magnetismo, de los circuitos magnéticos ideales y reales y del acoplamiento magnético de circuitos eléctricos. Por último, se hace una breve incursión en los elementos de estado sólido y en los circuitos rectificadores de potencia, orientada fundamentalmente a estudiar sufuncionamiento externo, sin abordar la microfísica o sus circuitos de disparo. Estos dispositivos se consideran de interés a causa de su extenso uso para control de máquinas eléctricas.
Para posibilitar la redacción de este libro ha sido necesaria la colaboración directa e indirecta de muchas personas.
Entre nuestros colaboradores indirectos cabe destacar a varias generaciones de alumnos que gracias a sus dudas y sugerencias nos han ayudado a distinguir lo fundamental de lo accesorio; sin olvidar por ello a los colegas y profesionales de este campo de la ingeniería que ya fuera por medio de sus propias publicaciones, como a través de intercambios de opinión y conocimientos, han dado la solidez teórica necesaria a los contenidos expuestos.
En lo que se refiere a colaboradores directos, hemos de dar un agradecimiento especial al profesor Mercé Bermejo, quien durante muchos años impartió clases sobre estas materias y llegó a confeccionar los apuntes que sirvieron de base para llegar a este libro. Asimismo, consideramos de gran valor las apreciaciones del profesor Martínez García, que como compañero en la docencia de esta materia nos aporta con su labor cotidiana un punto de vista personal muy provechoso.
Este libro está dedicado a todos los alumnos que tuvimos, tenemos y tendremos. Debemos hacer una mención especial a nuestras familias por su paciencia y buena disposición para que pudiésemos concluir esta obra, especialmente a Mabis y Violeta
