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Análisis de circuitos eléctricos

Análisis de circuitos eléctricos

Fundamentación práctica

  • Autor: Acosta Montoya, Álvaro
  • Editor: Rama Editorial
  • ISBN: 9788418971914
  • eISBN Pdf: 9788419857088
  • Lugar de publicación:  Madrid , España
  • Año de publicación: 2022
  • Páginas: 585
Esta obra se elabora con el propósito de que sirva al lector como guía introductoria, de forma teórica, al Análisis de Circuitos Eléctricos. El autor, con más de 40 años de experiencia en el ejercicio docente, utiliza un lenguaje claro y didáctico para describir los conceptos undamentales de esta materia. Estos son los temas desarrollados en el libro: • Cap. 1 El Concepto de circuito • Cap. 2 Ecuaciones de red • Cap. 3 Condiciones iniciales • Cap. 4 La transformada de Laplace • Cap. 5 Formulación matricial de ecuaciones de red • Cap. 6 Teoremas de circuito • Cap. 7 Régimen permanente con excitación sinusoidal • Cap. 8 Ecuaciones de estado de circuitos eléctricos • Cap. 9 Métodos de solución de ecuaciones de Estado • Cap. 10 Método de la convolución
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  • Índice general
  • Capítulo 1: El Concepto De Circuito
    • 1.1 Ojetivos
    • 1.2 Problema Fundamental de la Teoría Electromagnética
      • 1.2.1 Concepto de Campo
      • 1.2.2 Representación de Campos Vectoriales
      • 1.2.3 Representación de Campos Escalares
      • 1.2.4 Energía almacenada en el espacio
        • Densidad de Energía
    • 1.3 Campo Electromagnético
      • 1.3.1 Leyes de Maxwell
        • Ley de Gauss de la Electricidad
        • Ley de Gauss del Magnetismo
        • Ley de Ampère
        • Ley de Inducción de Faraday
      • 1.3.2 Suposiciones de la Teoría de Campo Electromagnético
      • 1.4 Aproximaciones de la Teoría de Circuitos
      • 1.5 Las dos variables principales de la Teoría de Circuitos
        • 1.5.1 Corriente Eléctrica
        • 1.5.2 Voltaje
      • 1.6 Elementos de Circuito Ideales de Parámetros Concentrados
        • 1.6.1 Inductor
        • 1.6.2 Capacitor
        • 1.6.3 Resistor
        • 1.6.4 Fuentes Ideales o Independientes
        • 1.6.5 Fuentes Dependientes Lineales
        • 1.6.6 Elementos de Circuito y Componentes Físicos
      • 1.7 Inductancia Mutua
        • 1.7.1 Ley de Lenz
        • 1.7.2 Auto-inducción
      • 1.8 Relaciones entre Voltaje y Corriente
        • 1.8.1 Para Elementos de Circuito R, L y C
        • 1.8.2 Inductores mutuamente acoplados por inducción
          • Ejemplo 1.1
      • 1.9 Coeficiente de Acoplamiento
      • 1.10 Generalización y Clasificación de los Elementos de Circuito
        • Referencias Bibliográficas
      • 1.11 Ejercicios
  • Capítulo 2: Ecuaciones de Red
    • 2.1 Objetivos
    • 2.2 Definiciones
      • 2.2.1 Nodo o Vértice
      • 2.2.2 Grado de un Nodo
      • 2.2.3 Trayectoria de Longitud m
    • 2.3 Leyes de Kirchhoff
      • 2.3.1 Primera Ley de Kirchhoff
        • Ejemplo 2.1
      • 2.3.2 Segunda ley de Kirchhoff
        • Ejemplo 2.2
    • 2.4 Aplicación de las Leyes de Kirchhoff
      • 2.4.1 Relaciones entre Voltaje y Corriente para Elementos de Circuito pasivos, Lineales y Bilaterales
        • Resistor
        • Inductor
        • Capacitor
        • Grupo de Inductores Mutuamente Acoplados
      • 2.4.2 Ejemplo 2.3
    • 2.5 Criterios de Independencia Lineal: Topología
      • 2.5.1 Gráfico Orientado
      • 2.5.2 Dos Métodos Diferentes para Expresar Las Corrientes de Rama en Función de las de Enlace
      • 2.5.3 Generalización de la Primera Ley de Kirchhoff: Tercer método para expresar corrientes de rama en función de las de enlace
        • Ejercicio
    • 2.6 Circuito Propio e Impropio
    • 2.7 Descripción de Circuitos en Función de Corrientes de Enlace
      • 2.7.1 Ejemplo 2.4
      • 2.8 Descripción de Circuitos en Función de Voltajes de Rama
        • 2.8.1 Ejemplo 2.5
      • 2.9 Descripción de Circuitos en Función de Voltajes de Nodo
        • 2.9.1 Fuentes de Voltaje
        • 2.9.2 Fuentes de Corriente
        • 2.9.3 Elementos Inductivos Acoplados
          • Ejemplo 2.6
        • 2.9.4 Algoritmo
        • 2.9.5 Verificación
        • 2.9.6 Ejemplo 2.7
      • 2.10 Circuitos planares en Función de Corrientes de Malla
        • 2.10.1 Definiciones
        • 2.10.2 Elementos Inductivos Acoplados
        • 2.10.3 Fuentes
        • 2.10.4 Algoritmo
        • 2.10.5 Verificación
        • 2.10.6 Ejemplo 2.8
      • 2.11 Ecuación Diferencial para una respuesta Deseada
        • 2.11.1 Algoritmo
        • 2.11.2 Ejemplo 2.9
      • 2.12 Concepto de Equivalencia
        • 2.12.1 Ejemplo 2.10
        • 2.12.2 Ejemplo 2.11
      • 2.13 Equivalencia de Fuentes
        • Referencias Bibliográficas
      • 2.14 Ejercicios
  • Capítulo 3: Condiciones Iniciales
    • 3.1 Sentido dentro del conjunto, objetivos e importancia
    • 3.2 Definiciones
    • 3.3 Análisis de circuitos en estado estacionario
      • 3.3.1 Ejemplo 3.1
      • 3.3.2 Ecuaciones Auxiliares
        • Cortes formados exclusivamente de capacitores
        • Ejemplo 3.2
        • Anillos formados exclusivamente de inductores
      • 3.3.3 Excepciones
    • 3.4 Circuito propio e impropio
    • 3.5 Enunciado típico de un problema de circuitos
    • 3.6 Determinación del estado energético en t = 0−
      • 3.6.1 Descripción del instante de la conmutación
      • 3.6.2 Ejemplo 3.3
    • 3.7 Cambio de referencia
      • 3.7.1 Ejemplo 3.4
        • Análisis del circuito previo
        • Determinación del estado energético en t = 0-
        • Cambio de referencia
    • 3.8 Estado energético un instante después de la conmutación
      • 3.8.1 Ejemplo 3.5
      • 3.8.2 Ejemplo 3.6
      • 3.8.3 Ejemplo 3.5
    • 3.9 Respuesta y sus derivadas de orden superior en t = 0+
      • 3.9.1 Descripción del procedimiento
        • Ejemplo 3.6
    • 3.10 Chequeo de las respuesta y conclusión
    • 3.11 Constantes de tiempo y su interpretación física
    • 3.12 Ejemplo 3.7 (Completo: Dominio del Tiempo)
      • 3.12.1 Análisis de circuitos previos:
        • Excitado con fuente de valor constante
        • Excitado con fuente sinusoidal (corrientes de enlace)
      • 3.12.2 Descripción del instante de la conmutación y determinación del estado energético en t = 0-
      • 3.12.3 Cambio de referencia
      • 3.12.4 Determinación del estado energético en t = 0+
      • 3.12.5 Conjunto de ecuaciones generales integro-diferenciales linealmente independiente (CEGIDLI) y ecuaciones diferenciales del circuito conmutado
        • Ecuaciones primitivas
        • Conjunto linealmente independiente
      • 3.12.6 Condiciones iniciales
      • 3.12.7 Solución ecuaciones diferenciales
        • Soluciones particulares
        • Soluciones a las homogéneas
        • Solución total: Evaluación de constantes
    • Referencias Bibliográficas
    • 3.13 Ejercicios
  • Capítulo 4: La Transformada de Laplace
    • 4.1 Objetivo
    • 4.2 Definición
    • 4.3 Propiedades de la Transformada de Laplace y su aplicación
      • 4.3.1 Transformada de Laplace de la funcón escalón unitario u(t)
      • 4.3.2 Transformada de Laplace de la función exponencial eatu(t)
      • 4.3.3 Linealidad
      • 4.3.4 Transformada de Laplace de las funciones seno y coseno
      • 4.3.5 Transformada de Laplace de la derivada d/dt f(t)
      • 4.3.6 Transformada de Laplace de la integral definida
      • 4.3.7 Transformada de Laplace de una función multiplicada por el tiempo tf (t)
      • 4.3.8 Transformada de Laplace de una función con cambio de escala
      • 4.3.9 Transformada de Laplace de la función etf(t)u(t): Traslación compleja
      • 4.3.10 Transformada de Laplace de la función f(t - t0)u(t - t0): Traslación real
      • 4.3.11 Teorema del valor inicial
      • 4.3.12 Teorema del valor final
      • 4.3.13 Transformada de una función periódica
    • 4.4 Aplicación de la transformada de Laplace
      • 4.4.1 Ejemplo 4.1
      • 4.4.2 Ejemplo 4.2: Problema P 3.28
    • 4.5 Impedancia y Admitancia de Laplace
      • 4.5.1 Impedancias de Laplace de cada uno de los elementos de circuitos pasivos
      • 4.5.2 Ejercicio 4.1
      • 4.5.3 Impedancias de grupos de elementos inductivos mutuamente acoplados
        • Ejemplo 4.2
      • 4.5.4 Ejercicio 4.2
    • 4.6 Teorema de superposición
    • 4.7 Función de Circuito o Función de Transferencia
      • 4.7.1 EJEMPLO 4.3
    • 4.8 Transformada Inversa de Laplace
    • 4.9 Expansión en fracciones parciales
      • I Todos los Polos distintos
      • II Polo pj repetido de multiplicidad k
      • 4.9.1 Ejemplo 4.4
      • 4.9.2 Ejemplo 4.5
    • 4.10 algoritmo alternativo recursivo para términos lineales
      • 4.10.1 Ejemplo 4.6
      • 4.10.2 Ejemplo 4.7
    • 4.11 Producto de todos los factores lineales diferentes
    • 4.12 términos cuadráticos irreducibles
      • 4.12.1 Ejemplo 4.8
    • 4.13 Ejemplo completo: Dominio de la Transformada de Laplace
      • 4.13.1 CEGIDLI en función de corrientes de enlace
        • Ecuaciones Primitivas
        • Corrientes de rama en función de las de enlace
        • Conjunto linealmente independiente
        • Solución
      • 4.13.2 Expansión en fracciones parciales y transformada inversa de Laplace
        • Respuestas de estado cero
        • Respuestas de excitación nula
    • Referencias Bibliográficas
    • 4.14 Ejercicios
  • Capítulo 5: Formulación Matricial de Ecuaciones de Red
    • 5.1 Objetivos
    • 5.2 Matrices de incidencia y leyes de Kirchhoff
      • 5.2.1 Matriz incidencia de nodos [A]
        • Ejemplo 5.1
      • 5.2.2 Matriz fundamental de cortes [Qf ]
        • Ejemplo 5.2
      • 5.2.3 Matriz fundamental de anillos [Bf ]
        • Ejemplo 5.3
      • 5.2.4 Matriz incidencia de mallas aumentada [Ma]
        • Ejemplo 5.4
    • 5.3 Relaciones entre matrices de incidencia
      • 5.3.1 Ejercicio 5.1
    • 5.4 Leyes de Kirchhoff en función de matrices de incidencia
    • 5.5 Generación automática de ecuaciones de red
      • 5.5.1 Ejemplo 5.5
      • 5.5.2 Circuito degenerado
      • 5.5.3 Ejercicio 5.2
    • 5.6 Traslado de fuentes
      • 5.6.1 Ejercicio 5.3
    • 5.7 Matriz Impedancia de Nodos y su interpretación circuital
    • 5.8 Acoplamientos mutuos y estado energético
      • 5.8.1 Ejemplo 5.6
    • Referencias Bibliográficas
    • 5.9 Ejercicios
  • Capítulo 6: Teoremas De Circuito
    • 6.1 Objetivo
    • 6.2 Teoremas De Tellegen
      • 6.2.1 Ejemplo 6.1
      • 6.2.2 Ejercicio 6.1
      • 6.2.3 Ejercicio 6.2
    • 6.3 Teorema De Superposición
      • 6.3.1 Ejemplo 6.3
    • 6.4 Teorema de Sustitución
    • 6.5 Teorema De Thèvenin
      • 6.5.1 Comentarios Complementarios
      • 6.5.2 Método Unificado
        • Ejemplo 6.4
    • 6.6 Teorema De Norton
      • 6.6.1 Comentarios Complementarios
      • 6.6.2 Método Unificado
        • Ejemplo 6.5
    • 6.7 Teorema De Reciprocidad
      • 6.7.1 Ejemplo 6.6
        • Método General
    • 6.8 Teorema de Miller
      • 6.8.1 Demostración
    • 6.9 Teorema de Millman
      • 6.9.1 Demostración
    • 6.10 Teorema de Rosen
      • 6.10.1 Demostración
    • 6.11 Teorema de Kennelly
    • 6.12 Teorema de Compensación
      • 6.12.1 Enunciado I:
        • Demostración del enunciado I
      • 6.12.2 Enunciado II
        • Demostración del enunciado II
    • Referencias Bibliográficas
    • 6.13 Ejercicios
  • Capítulo 7: Régimen Permanente Con Excitación Sinusoidal
    • 7.1 Objetivo
    • 7.2 Representación De Sinusoide Mediante Un Vector Rotatorio
      • 7.2.1 Lema 1
      • 7.2.2 Lema 2
      • 7.2.3 Lema 3
      • 7.2.4 Teorema
      • 7.2.5 Lema 4
    • 7.3 Método Fasorial Aplicado a Ecuaciones Diferenciales
    • 7.4 Método Fasorial Para Régimen Permanente Sinusoidal
      • 7.4.1 Ejemplo 7.1
    • 7.5 Relaciones Fasoriales Para Elementos De Circuito Pasivos
    • 7.6 Concepto De Impedancia Y Admitancia
      • 7.6.1 Grupo De Inductores Acoplados
      • 7.6.2 Ejemplo 7.2
    • 7.7 Formulación en Funcíón De Matrices De Incidencia
      • 7.7.1 Ejemplo 7.3
    • 7.8 Valor Efectivo O Eficaz De Una Función Periódica
    • 7.9 Potencia Asociada Con Una Puerta
    • 7.10 Potencia Compleja
    • 7.11 Factor De Potencia
    • 7.12 Corrección Del Factor De Potencia
      • 7.12.1 Ejemplo 7.5
    • 7.13 Circuitos Resonantes
    • Referencias Bibliográficas
    • 7.14 Ejercicios
  • Capítulo 8: Ecuaciones de estado de circuitos eléctricos
    • 8.1 Objetivo
    • 8.2 Introducción
    • 8.3 Ecuaciones de estado de circuitos arbitrarios
      • 8.3.1 Ejemplo 8.1
      • 8.3.2 Ejemplo 8.2: Circuito Propio con elementos inductivos mutuamente acoplados
      • 8.3.3 Ejemplo 8.3: Circuito con anillo impropio
      • 8.3.4 Ejemplo 8.4: Circuito con corte y anillo impropio
      • 8.3.5 Ejemplo 8.5: Circuito con anillo y corte impropio, inductores mutuamente acoplados y fuentes dependientes
      • 8.3.6 Ejemplo 8.6
    • 8.4 Dos enfoques alternativos de las ecuaciones de estado
      • 8.4.1 A partir de la ecuación diferencial
        • Ejemplo 8.7
      • 8.4.2 A partir de la función de transferencia
    • Ejemplo 8.8
    • Referencias Bibliográficas
  • Capítulo 9: Métodos de Solución de Ecuaciones de Estado
    • 9.1 Objetivo
    • 9.2 Matriz de transición de estado
    • 9.3 Teorema Fundamental
      • 9.3.1 Demostración
    • 9.4 Métodos para calcular e[A]t
      • 9.4.1 Método de la serie de potencias
      • 9.4.2 Método de la transformada de Laplace
        • Ejemplo 9.1
      • 9.4.3 Algoritmo de Fadeeva
      • 9.4.4 Valores propios
      • 9.4.5 Polinomio característico: Método de Fadeeva
        • Ejemplo 9.2
    • 9.5 Notación y conceptos preliminares
      • 9.5.1 Teorema de Cayley-Hamilton
      • 9.5.2 Función de una matriz
      • 9.5.3 Teorema de evaluación de una función de una matriz
      • 9.5.4 Cálculo de los coeficientes k(t)
        • Todos los Valores Propios de [A] son Diferentes
        • Ejemplo 9.3
        • Valores propios repetidos
        • Ejemplo 9.4
      • 9.5.5 Polinomio mínimo de una matriz [A]
      • 9.5.6 Teorema
        • Todas las raíces del polinomio mínimo son diferentes
        • Ejemplo 9.5
        • Raíces del polinomio mínimo repetidas
        • Ejemplo 9.6
    • 9.6 Ejemplo 9.7
      • 9.6.1 Matriz de transición de estado
      • 9.6.2 Respuesta de excitación nula
      • 9.6.3 Respuesta de estado cero
    • 9.7 Método de la transformación de variables
      • 9.7.1 Algoritmo para obtener una matriz de transformación [T]
        • Ejemplo 9.8
      • 9.7.2 Ejemplo 9.9
    • Referencias Bibliográficas
  • Capítulo 10: Método de la Convolución
    • 10.1 Objetivos
    • 10.2 Introducción y sentido dentro del conjunto
    • 10.3 Excitaciones escalón e impulso unitario
      • 10.3.1 Método general para obtener las condiciones iniciales en t = 0para ecuaciones diferenciales cuyas funciones excitación son el escalón o el impulso unitario
        • Ejemplo 10.1
    • 10.4 Propiedades de circuitos lineales e invariantes con el tiempo
    • 10.5 Respuesta a excitación constante por tramos
    • 10.6 Convolución
    • 10.7 Propiedades de la convolución
    • 10.8 Evaluación gráfica de la convolución
      • 10.8.1 Ejemplo 10.2
    • 10.9 Métodos de integración numéricos
      • 10.9.1 Regla rectangular
      • 10.9.2 Regla trapezoidal
        • Ejemplo 10.3
      • 10.9.3 Regla de Simpson
        • Ejemplo 10.4
        • Extrapolación de Richardson
    • Referencias Bibliográficas
    • Bibliografía
  • Apéndice A El transformador ideal
    • A.1 Ley de Lenz
    • A.2 Conexión de dos transformadores en paralelo
    • A.3 Ubicación Experimental de las marcas de un transformador
  • Apéndice B Ecuaciones Diferenciales Lineales Ordinarias
    • B.1 Objetivo
    • B.2 Ecuación Diferencial Lineal Ordinaria de Primer Orden
    • B.3 Ecuación Diferencial Lineal Ordinaria de n-ésimo Orden
      • B.3.1 Ejemplo
  • Apéndice C Verificación del Resultado del Ejemplo de la sección 9.6 (Ejemplo 9.7) o ecuación (9.96)

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