1
Download V - Escuela de Ingeniería Civil en Informática
Document related concepts
no text concepts found
Transcript
Circuitos eléctricos Básicos Escuela de Ingeniería Civil en Informática Universidad de Valparaíso, Chile http://informatica.uv.cl Fecha revisión: 02/09/2014 Modelos de sistemas eléctricos Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 2 informatica.uv.cl Diagramas eléctricos va Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 3 informatica.uv.cl Cables Resistencia interna 0. Pueden soportar cualquier nivel de corriente. Tiene Voltaje cero entre sus extremos Dos o más cables se juntan en un NODO. Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 4 informatica.uv.cl Fuentes de poder Fuente Independiente de Voltaje Fuente Independiente de Corriente Fuente dependiente de Voltaje Fuente dependiente de Corriente Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 5 informatica.uv.cl Otros elementos Resistencia Se opone al paso de la corriente Tierra Punto de referencia para el voltaje (0[V]) Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 6 informatica.uv.cl Definiciones Nodo Punto de conexión entre 2 o más conductores. Rama Conjunto de elementos en serie comprendido entre dos nodos. Malla Cualquier camino cerrado que pueda ser definido en el circuito. Nodo Rama Malla Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 7 informatica.uv.cl Definiciones Tierra: punto de referencia para voltajes C1 C2 C3 C5 C7 C6 Iguales en forma lógica C4 C1 C3 C5 C4 C6 DisZntos topológicamente C7 0[v] C2 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 8 informatica.uv.cl Definiciones Circuito Abierto No hay corriente en el circuito Corto Circuito Toda la corriente pasa por el cable. El componente no Zene corriente. Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 9 informatica.uv.cl Algo para más adelante Circuitos “imposibles” Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 10 informatica.uv.cl Referencias para circuitos eléctricos Componente Genérico Voltaje y corriente en referencia cruzada Potencia consumida por el componente Referencia para el voltaje ik a Resto del Sistema vk K pk b pk ( t ) = vk ( t ) ⋅ ik ( t ) ∑p ∀j k =0 vk es un valor “relaZvo”. Los voltajes + - equiv C3 C3 V3 V3 “absolutos” son referenciados a “Zerra”(voltaje cero) vk = va,b = va − vb Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 11 informatica.uv.cl Ejemplo I V K V K Determinar su potencia si V=5[V] e I=3[A] Determinar su potencia si V=5[V] e I=3[A] I Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 12 informatica.uv.cl Referencias para circuitos eléctricos Determinar el voltaje del componente C2 VC2 A B C1 C2 + C3 C5 C7 V5 - C6 VC2 es un voltaje RELATIVO entre los puntos B y A C4 VC 2 = VB,A = VB − VA Basta con determinar VB y VA. Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 13 informatica.uv.cl Tipos de conexión Serie Todos los componentes son recorridos por la misma intensidad de corriente. Cada componente Zene un único extremo común con el siguiente. Paralelo Todos los componentes Zenen la mismo diferencia de voltaje entre sus terminales. Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 14 informatica.uv.cl ¿Reconocen algún elemento? va Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 15 informatica.uv.cl Diagramas equivalentes Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 16 informatica.uv.cl Leyes de interconexión Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 17 informatica.uv.cl Leyes de Kichhoff Conjunto de relaciones entre las corrientes y voltajes de un circuito. Ley de kirchhoff de Corrientes (LCK). Ley de kirchhoff de Voltaje (LVK). Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 18 informatica.uv.cl Ley de Kirchoff de Corrientes (LCK) La suma algebraica de las corrientes que entran y salen de una superficie cerrada es cero. Referencia: Si la corriente entra a la superficie, se considera posiZva. I1 ∑I I2 ∀n n In =0 I4 I3 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 19 informatica.uv.cl Ejemplo de LCK Determinar I2, si I1=3[A] e I3=1[A] I2 C2 I1 C1 I3 C2 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 20 informatica.uv.cl Ejemplo de LCK Determinar I2, si I1=3[A] e I3=1[A] S I2 C2 I1 C1 I3 C2 Se dibuja una superficie S apropiada. Aplicando LCK en la superficie S, se concluye que: I1 = I 2 + I 3 ⇒ I 2 = 2[A] Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 21 informatica.uv.cl LCK en circuitos serie i2 i1 C1 C2 i1 = i2 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 22 informatica.uv.cl Ley de Kirchoff de Voltaje (LVK) La suma algebraica de las diferencia de voltaje en los elementos de un camino cerrado es cero. Referencia: Los voltajes que están en la misma dirección del camino escogido, se toman como posiZvos. Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 23 informatica.uv.cl Ley de Kirchoff de Voltaje (LVK) V8 C8 Ejemplo de suma de voltajes en un camino cerrado V2 V1 A C C1 C6 C3 C5 C7 V7 B C2 V5 V3 C4 D V6 V4 −v6 + v5 + v2 + v8 − v7 = 0 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 24 informatica.uv.cl LVK en circuitos paralelos (1) C2 C1 V1 V2 LVK en (1): v1 − v2 = 0 ⇒ v1 = v2 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 25 informatica.uv.cl Ley de Kirchoff de Voltaje (LVK) VC2 C1 C2 VC5 C6 VC6 C3 C5 C7 VC7 VC1 VC3 C4 VC4 Determine VC4, si VC2=VC3=VC5=10[V] Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 26 informatica.uv.cl Ejemplos Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 27 informatica.uv.cl LVK y LCK aplicado a un circuito abierto y a un corto circuito Circuito Abierto Corto Circuito Is=0[A] Resto del sistema Vs Is Vo Resto del sistema Io Vs Por LVK: Por LCK: vo ( t ) = vs ( t ) io ( t ) = is ( t ) Vo=0[V] vs ( t ) = vo ( t ) = 0 [V ] Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 28 informatica.uv.cl Extracto de la Guía #2 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 29 informatica.uv.cl Elemento Especial • Fusible: • Es un circuito cerrado cuando la corriente que pasa por él es menor que Ifmax. • Si la corriente es mayor, es un circuito abierto. Is Resto del sistema If Vs Vf ¿¿Ecuación caracterísZca?? Ifmax Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 30 informatica.uv.cl Elemento Especial • Is Fusible: • Análisis Resto del sistema Sólo LCK: i f ( t ) = is ( t ) If Vs Vf Ifmax Agregar condiciones de funcionamiento ⎧ i ( t ) ,i ( t ) < i f f,max ⎪ s i f (t ) = ⎨ ,i f ( t ) ≥ i f,max ⎪⎩ 0 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 31 informatica.uv.cl Circuitos ResisZvos Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 32 informatica.uv.cl Resistencia Función caracterísZca Parámetro v(t) = R ⋅ i(t) R[Ω] Símbolo eléctrico y referencias v(t) i(t) R[Ω] Potencia consumida p(t) = R ⋅ i(t) 2 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 33 informatica.uv.cl Resistencias en serie i1 R1 i2 V1 LCK V2 V Por definición i1 = i2 = i R2 Ley de Ohm v1 = i ⋅ R1 v2 = i ⋅ R2 LVK v = v1 + v2 = i ⋅ R1 + i ⋅ R2 v = i ⋅ ( R1 + R2 ) Una resistencia R1+R2 genera la misma corriente que dos resistencia, de R1 y R2 respecZvamente. Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 34 informatica.uv.cl Resistencias en serie i1 R1 i2 V1 LCK V2 V Por definición i1 = i2 = i R2 Ley de Ohm v1 = i ⋅ R1 v2 = i ⋅ R2 LVK v = v1 + v2 = i ⋅ R1 + i ⋅ R2 v = i ⋅ ( R1 + R2 ) Requiv Una resistencia R1+R2 genera la misma corriente que dos resistencia, de R1 y R2 respecZvamente. Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 35 informatica.uv.cl Resistencias en paralelo i1 i v1 LVK: v1 = v2 = v R2 LCK: i = i1 + i2 v1 i2 R2 Ley de Ohm: v i1 = R1 v i2 = R2 v v ⎛ 1 1⎞ i= + = ⎜ + ⎟ ⋅v R1 R2 ⎝ R1 R2 ⎠ R1 ⋅ R2 v= ⋅i R1 + R2 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 36 informatica.uv.cl Resistencias en paralelo i1 i v1 LVK: v1 = v2 = v R2 LCK: i = i1 + i2 v1 i2 R2 Ley de Ohm: v i1 = R1 v i2 = R2 v v ⎛ 1 1⎞ i= + = ⎜ + ⎟ ⋅v R1 R2 ⎝ R1 R2 ⎠ R1 ⋅ R2 v= ⋅i R1 + R2 R1 ⋅ R2 Req = = R1 || R2 R1 + R2 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 37 informatica.uv.cl Circuitos resisZvos básicos Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 38 informatica.uv.cl Divisor de voltaje V v1 V V + - R1 v1 i i R1 v2 V V i= = Requiv R1 + R2 v2 R1 v1 R2 v2 R1 V v1 = i ⋅ R1 = ⋅ R1 = ⋅V R1 + R2 R1 + R2 R2 V v2 = i ⋅ R2 = ⋅ R2 = ⋅V R1 + R2 R1 + R2 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 39 informatica.uv.cl Divisor de corriente i1 v R2 i v i2 R2 R2 i1 = ⋅i R1 + R2 Ley de Ohm: v i1 = R1 v i2 = R2 R1 ⋅ R2 v= ⋅i R1 + R2 R1 i2 = ⋅i R1 + R2 Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 40 informatica.uv.cl Ejemplo A B Determinar la resistencia equivalente entre los puntos A y B Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 41 informatica.uv.cl Introducción al Hardware – Ingeniería Civil Informática 42 informatica.uv.cl
![[3] Circuitos eléctricos. Cuarta edición. James W. Nilsson. Addison](http://s1.aprenderly.com/store/data/000809462_1-065f3a1a59738fd5a3979ac32165b221-150x150.png)
