ELECTROTECNIA

16UNIVERSIDAD PRIVADA DEL NORTE LAUREATE INTERNATIONAL UNIVERSITIESCARRERA DE INGENIERA INDUSTRIAL - CURSO: INGENIERIA ELECTRICA

Clase nr. I: CIRCUITOS ELECTRICOS EN C. C. Y COMPONENTES

INTRODUCCINLa Electricidad es el conjunto de fenmenos fsicos originados por las cargas elctricas y por su interaccin entre s. Si la carga elctrica es esttica, produce fuerzas elctricas sobre las otras cargas situadas en su misma regin del espacio; al estar en movimiento, produce adems efectos magnticos. La Electrotecnia es la aplicacin de las leyes de la electricidad al estudio de las mquinas y dispositivos elctricos, para su empleo con fiabilidad y eficiencia.

La electricidad estudia las partculas cargadas positivamente, (los protones), y de las partculas de carga negativa, (los electrones). En un conductor metlico, el flujo slo tiene lugar en un sentido, pues la corriente elctrica es transportada en su totalidad por los electrones. En los lquidos y gases, es posible un flujo en dos sentidos debido a la ionizacin.

En los lquidos, los iones positivos se mueven en la disolucin de los puntos de potencial ms alto a los puntos de potencial ms bajo; los iones negativos se mueven en sentido opuesto. En los gases que pueden ser ionizados por radiactividad, por los rayos ultravioletas de la luz solar, por ondas electromagnticas o por un campo elctrico muy intenso se produce un movimiento de iones en dos sentidos que produce corriente elctrica a travs del gas.TEORIA DE CIRCUITOS ELECTRICOSSe estudia los elementos individuales, su conexin en circuitos y resolver las ecuaciones de los mismos para analizar el comportamiento de dispositivos elctricos, por ejemplo, conocer el comportamiento del circuito cuando cambian las condiciones de la fuente de energa.

DEFINICIONES.Circuito elctrico.

Sistema formado por una fuente de energa elctrica, elementos de adaptacin y transformacin de parmetros elctricos, y elementos de utilizacin final de la energa elctrica, unidos entre s, a travs de los cuales circula una corriente elctrica.

Propiedades de un elemento del circuito Se caracterizan en funcin de dos magnitudes fsicas bsicas: La diferencia de potencial U (V) y La intensidad de corriente elctrica I (A).

Existe pues, un conjunto de dispositivos elctricos (fuentes, resistencias, inductancias, capacidades, transformadores, etc) interconectados entre s, como: una red de distribucin de energa elctrica, televisor, circuito de encendido de un automvil, estufa elctrica, etc.

Anlisis de circuitos elctricos.

Comprende los estudios, mtodos y teoremas para analizar las propiedades y comportamiento de circuitos y elementos componentes. En los circuitos se dibuja flechas con los sentidos de referencia de las corrientes, fuerzas electromotrices y cadas de tensin.

La corriente elctrica es una medida de la rapidez con que la carga se mueve en un elemento: i(t) = dq(t)/dt. La flecha es una parte fundamental de la definicin de la corriente.

Un elemento cualquiera con dos terminales (bornes), soportar una determinada tensin u(t) y circular por l una determinada corriente i(t):

Diferencia de Potencial Elctrico, Voltaje o Tensin

Es el trabajo necesario para trasladar una carga a travs de un elemento. Se halla con la relacin VAB = dW/ dQ. Su unidad en el sistema ISO es el voltio (V) = Joule/Coulomb.

Intensidad de Corriente Elctrica

Es el flujo de electrones que pasa a travs de un elemento. Se determina con la relacin i = dQ/dt, siendo la unidad el amper (A) en el sistema SI y es equivalente a un Coulomb/seg.

COMPONENTES DE LOS CIRCUITOS ELECTRICOS

a. - Componentes pasivos

Reciben la energa elctrica y la transforman en otra forma de energa, como trmica, magntica, ionizacin (electrlisis), potencial, etc.

Debido al cambio de forma de la energa, existe una cada de potencial (diferencia de potencial) en cada elemento, como son: las resistencias, condensadores o capacitores, solenoides o bobinas, transformadores, bombillos de filamento y de gas, etc.

Las resistencias slo pueden disipar energa, las inductancias (bobinas) la almacenan en un campo magntico, y los condensadores almacenan energa en un campo elctrico.

b. - Componentes activos.

Producen una transformacin permanente de energa, generando entre los terminales del elemento una diferencia de potencial (Vab), voltaje o tensin, la cual es utilizada para suministrar energa potencial elctrica a un elemento externo (pasivo).

Los elementos activos son denominados fuente de fuerza electromotriz, fuente de voltaje o tensin y se nota con la letra E, en algunos casos con la letra griega (V).

Si mantiene la diferencia de potencial constante (no vara en el tiempo), se considera una fuente de voltaje continuo. Su smbolo es , siendo + el borne con mayor potencial.

ANALISIS Y SINTESIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS.

En teora de circuitos se analizan dos tipos de problemas: el anlisis y la sntesis. En cualquier circuito elctrico pueden distinguirse: la excitacin, la transferencia y la respuesta.

En la siguiente figura se representa un circuito elctrico genrico.

CIRCUITO ELECTRICOEXCITACIN O ESTIMULORESPUESTA O SALIDA

Los tipos de excitacin o estmulo ms empleadas en los circuitos elctricos y/o electrnicos son: Las tensiones o corrientes continuas, que no cambian de sentido con el tiempo; Las tensiones y corrientes senoidales, que lo hacen peridicamente en el tiempo, de acuerdo con una ley senoidal; y Las funciones impulso.La respuesta o salida suelen ser las corrientes o tensiones en los distintos elementos del circuito. Anlisis de circuitos: consiste en calcular la respuesta conocida la excitacin y el circuito.

Sntesis de circuitos: consiste en determinar el circuito para que con una excitacin dada se obtenga una respuesta determinada.

SOLUCION DE CIRCUITOS ELECTRICOS

Resolver una red: Hallar las intensidades de la corriente en cada una de las ramas o conductores. Un conductor o rama es la parte de la red por donde circula una corriente de la misma intensidad. En la siguiente red se observa la existencia de tres ramas o conductores:

ADCB (corriente i1), AB (corriente i2) y AEFB (corriente i3).

+_+_ABCDEFi1i3i2+_R1

i1 = 2.38 A (cambia el sentido), i2 = 0.72 A; i3 = 3.30 A

Nudo, o nodo: Punto de la red donde concurren tres o ms conductores o ramas y por lo tanto corrientes elctricas. En el circuito sealado se tienen dos nodos: A y B.

Malla: Circuito cerrado. Comienza en un nodo y termina en el mismo. En el circuito de la Figura anterior se tienen tres mallas: AEFBCDA, ABCDA, ABFEA.

Fuentes de fuerza electromotriz: Producen un flujo de corriente en cualquier circuito elctrico.

Polos del Generador: Polo positivo (+) es el de mayor tensin o potencial y polo negativo (-) al de menor tensin. El generador elctrico mantiene la diferencia de tensin entre los bornes del generador, que se unen exteriormente a los elementos componentes del circuito.

Diferencia de Potencial en los Polos del Generador: Lo que interesa no es el potencial de los polos, sino la diferencia de potencial entre los mismos, que es la que ocasiona la corriente y se designa como tensin entre bornes.

Circuito Exterior: compuesto por los conductores por los que circula exteriormente la corriente., desde el punto de mayor potencial al de menor potencial. (+)(-)

Circuito Interior: Circula la corriente por el interior del generador, desde el punto de menor potencial al de mayor potencial elctrico. (-)(+)

Corriente continua: (abreviada como DC) Cuando circula en un sentido y con valor constante.

Corriente alterna: (abreviada como AC) Cuando circula en ambos sentidos.

La corriente continua (CC o DC)se genera a partir de un flujo continuo de electrones (cargas negativas) siempre en el mismo sentido,desde el polo negativo de lafuente al polo positivo, los huecos o ausencias de electrones(cargas positivas)lo hacen en sentido contrario, desde el polo positivo al negativo. Por convenio, se toma como corriente elctricaal flujo de cargas positivas, por tanto el sentido de la corriente elctrica es del polo positivo de la fuente al polo negativo y contrario al flujo de electrones y siempre tiene el mismo signo.La corriente continua se caracteriza por su tensin, porque, al tener un flujo de electrones prefijado pero continuo en el tiempo, proporciona un valor fijo de sta (de signo continuo), y en la grfica V-t (tensin tiempo) se representa como una lnea recta de valor V. Ej: Corriente de +1v

00,511,50,51U(V)t(s)1,5

Ley general de OhmCuando una resistencia es atravesada por una corriente se cumple que: V = IR (1). Si en un elemento la diferencia de potencial o cada de tensin es directamente proporcional a la corriente elctrica que circula por l, se dice que el elemento cumple la ley de Ohm

V es la cada de tensin medida en voltios (V). I es la intensidad de la corriente que atraviesa la resistencia, medida en Amperios (A). R es la resistencia elctrica medida en Ohmios ().

En el caso de fuentes reales de tensin, es decir, las que presentan una resistencia interna ri, la ley de Ohm se escribe de la siguiente manera: En la cual:I = intensidad de corriente que recorre el circuito, (A)R = resistencia elctrica de la carga ()ri = resistencia interna de la fuente ( )E = Fuerza electromotriz suministrada por la fuente de alimentacin, (V)UR = Caa de tensin en bornes de la carga (V)

REriI (A)UR (V)Aplicacin: R = 9, ri = 0,18 , E = 24 VAl cerrar el interruptor se tiene la intensidad de corriente en el circuito: I = 24 /(9 + 0.18) = 2.614 AAplicando la ecuacin del balance de energa en circuito elctrico: Fuerza electromotriz = = Cadas de tensin en circuito E = Cada de tensin en resistencia, UR + cada de tensin en fuente de alimentacin, Uri

La sumatoria de las cadas de tensin son: 23.526 + 0.471 = 24 V = E Potencia elctrica

Es un parmetro muy importante en el anlisis de circuitos elctricos. Es el trabajo elctrico realizado en la unidad de tiempo.Para los circuitos de corriente continua, la ecuacin de la potencia elctrica es la siguiente: P = U*I (V*A= Watt) aplicando la ley de Ohm para el caso de la tensin: U = R*I se tiene otra ecuacin para determinar la potencia elctrica: P = U*I = R*I2Para la aplicacin anterior, se tiene:Potencia consumida en el circuito = potencia consumida por la resistencia elctrica y potencia consumida por la resistencia interna de la fuente de alimentacin. Entonces: Pcircuito = PR + Pri = 23.526*2.614 + 0.47*2.614 = 61.50 + 1.22 = 62.72 watt

ENERGIA ELECTRICA CONSUMIDA POR UN CIRCUITOEs la cantidad de potencia elctrica consumida en un intervalo de tiempo dado. Su ecuacin en el caso de circuitos de corriente continua, es: EE = P*tEn la industria se utiliza las unidades para la potencia: P(kw = 1000 w) y para el tiempo t = h (horas)Unidad de medida para la energa elctrica producida o consumida es: Kw-h. En los clculos del consumo de energa elctrica se debe determinar los kw-h mencionando el periodo respectivo de trabajo, por ejemplo: 1000 kw-h/mes, 1500 kw-h/mes, 100000kw-h/ao. En el caso del circuito anterior: se indica que el sistema trabaja durante 4500 horas por ao.

Entonces:

COSTO DEL CONSUMO DE ENERGIA ELECTRICAUn aspecto importante en el anlisis de sistemas elctricos es la determinacin del costo del consumo de energa elctrica. La ecuacin a ser utilizada:

. En la cual: CEE = costo del consumo total de EE Cu = costo unitario de la EE (N.S./kw-h)

Costo del consumo de energa elctrica:

Ejercicios resueltos1. en el siguiente circuito serie:

Teniendo en cuenta la resistencia interna de la fuente de alimentacin, determinar:A La cada de voltaje en cada resistencia

B Potencia total necesaria de la fuente de alimentacin:

2: resolver el siguiente circuito

Ley general de Ohm:

I = E/(Suma de todas las resistencias en circuito interno y externo)rint = resistencia interna de la fuenteRi = resistencias de cada elemento pasivo del circuitoResistencia total en el circuito = 0.25 + 12 + 18 = 30.25 Entonces: I por el circuito = 12/ 30.25 = 0.396 A

CAIDA DE VOLTAJE EN CIRCUITO EXTERNO Y EXTERNO:Cada de voltaje en resistencia interna (de 0.25): 0.3967*0.25 = 0.0991 VCada de voltaje en resistencia de 12: = 0.3967*12 = 4.7604 VCada de voltaje en resistencia de 18: 0.3967*18 = 7.140De la ecuacin de conservacin de la energa en electricidad:Fuerza electromotriz de la fuente = suma de cada de voltaje en circuito interno y externo: 12 V = 0.0991 + 4.7604 + 7.14 = 11.9995 V, por redondeo = 12 V.POTENCIA NECESARIA DE LA FUENTE:Pfuente = Suma potencia de elementos del circuito:Potencia consumida por la resistencia interna: Pi = ri*I2 = 0.25*0.39672 = 0.039342 wPotencia consumida por la resistencia de 12: 12* 0.39672 = 1.8884 wPotencia consumida por la resistencia interna 18: 18* 0.39672 = 2.8326 wEntonces: Potencia fuente de alimentacin = 0.03942 + 1.8884 + 2.8326 = 4.76042 W

3. En un sistema elctrico se tiene tres cargas en paralelo: Carga 1: R1 = 20 , Carga 2: de R2 = 4,15 , Carga 3: de R3 = 1,78 , La fuente tiene E = 24 V. Si el sistema cuenta con un fusible (instalado en serie con la fuente) y tiene una intensidad de ruptura de Imx = 2,5 A y la misma debe ser mayor a la intensidad del circuito, en mnimo 20 %, definir si est bien dimensionada la capacidad del fusible. Se desprecia la resistencia interna de la fuente

+_E = 24 VR1 = 20 R2 = 4.15 R3 = 1.78 FCircuito equivalente:

+_E = 24 VF

Intensidad total de corriente en el circuito:

El fusible no est bien dimensionado.

4. En el circuito de una fuente de energa elctrica se conecta un aparato de 4.18 y consume corriente de 24.77 A. Determinar la resistencia de los conductores de conexin y el voltaje que consumen cuando la tensin en los bornes de la fuente de energa elctrica es 115 V Cul ser la longitud de los conductores de cobre y tienen un dimetro de 4 mm

+_E = 115 V24.77 AR = 4.18 Solucin:

Del balance de voltaje:

Entonces, la resistencia del conductor ser:

Clculo de la longitud total del conductor elctrico:

Seccin transversal del conductor: 5. - En el circuito de la figura, hallar: La intensidad total de corriente que circula por l La cada de tensin en cada elemento pasivo La potencia disipada en cada elemento resistivo del mismo

SOLUCIONCircuito equivalente:

R1R5R424VR324VRequiv = 3,385R3 = 6,50IAIB

Rt = Requiv + R3 = 3,385 + 6,50 = 9,885 La intensidad total del circuito: It = 24 /9,885 = 2,428 AEntonces: UR3= 2,428 A*6,50 = 15,782 V UR4 = 24 - 15,782 = 8,218 VIA = IR4 = 8,218 V/4 = 2,0545 A, IB = 2,428 IB = 2,428 - 2,0545 = 0,3735 A UR1 = 0,3735 A*12 = 4,482 VUR5 = 0,3735 A*10 = 3,735 VPotencias:En R1 = 4,482 V*0,3735 A = 1,674 w. En R3 = 15,782 V *2,428 A = 38,318 wEn R4 = 8,218 V *2,0545 A = 16,88 w. En R5 = 3,735 V *0,3735 A = 1,395 w

7. Se tiene cuatro fuentes de 24 V c/u, que suministran 2,70 A, 2,5 A, 3,25 A y 4,15 A respectivamente. Adems se cuenta con tres fuentes de 3,5 V, 4,75 V y 8,20 V, que suministran 3,55 A c/u. Determinar cules fuentes se pueden instalar en paralelo y cules en serie, con sus U e I. Esquemas. Cul ser la potencia de cada fuente equivalente (en serie y en paralelo)SOLUCION

Conexin en paralelo:Conexin en serie:24 VEA-B = Et = 24 VBAIt = 2,7 + 2,5 + 3,25 + 4,15 = 12,60 AP(//) = 24*12,60 = 302,40 W+-ABEA-B = Et = 3,5 + 4,75 + 8,20 = 16,45 VIt = I1 = I2 = I3 = 3,55 AP(serie) = 16,45*3,55 = 58,40 W

8. Un circuito de CC para camin minero tiene una instalacin elctrica compuesto por una fuente de alimentacin de: dos bateras conectadas en serie de 12 V, Rinterna = 1,5 y capacidad de 155 A-h cada una. Si el circuito tiene dos cargas de 7,5 y 6,15, respectivamente, montadas en paralelo, hallar el nmero de horas que puede trabajar el sistemaSOLUCION

6,15 7,5 12 V12 V3,38 24 VITRi =1,5 Ri =1,5 Ri =3

La resistencia total del circuito es: 3,38 + Rinterna total = 3,38 + 3 = 6,38 La intensidad total del circuito ser: 24/6,38 = 3,76 AEntonces, la duracin del trabajo del circuito ser: t = C(A-h)/It = 155 A-h/3,76 A = 41,22 horas

9. Se tiene un circuito elctrico con una fuente de 110 V, c.c., Rinterna = 0.35 , alimentando a dos cargas conectadas en paralelo: R1 = 4, R2 = 3.25 .Hallar la potencia consumida por cada resistenciaCalcular el rendimiento del circuitoSi se tiene un presupuesto de 70 N.S./mes, hallar las horas que puede trabajar por mes el circuito, conociendo que el costo del kw h es = 0.30 Nuevos SolesSolucin

+-RintR1R2AV210 V

Resistencia equivalente total del circuito: + 0.35 = 2.14

Intensidad de corriente del circuito: Cada de tensin en resistencia interna = 0.35*51.4 = 17.99VCada de tensin en las resistencia de carga = 110 17.99 = 92.01 V

Intensidad de corriente en la R1 = 92.01/4 = 23 A

Intensidad de corriente en la R2 = 92.01/3.25 = 28.31 A

La potencia perdida = Entonces, la potencia total del circuito es: 2,116+2,604.73 + 924.686 = 5,644.686 w = 5.644La potencia til ser: 4,720.73 w

Rendimiento del circuito = C = Cu*P*t = 70 = 0.3*5.644*t t = 70/(0.3*5.644) = 41.34 horas/mes

10. Un circuito elctrico con fuente de 150 V, c.c., Rinterna = 0.25 , alimenta tres cargas conectadas en paralelo: R1 = 4.1 , R2 = 3.15 . R3 = 5 La distancia entre la fuente y carga es de 33 m. los conductores son de cobre y tienen un dimetro de 4 mmHallar la potencia consumida por cada resistenciaCalcular el rendimiento del circuitoSi se tiene un presupuesto de 95 N.S./mes, hallar las horas que puede trabajar por mes el circuito, conociendo que el costo del kw h es = 0.32 Nuevos SolesSolucin

+--RintRcondR1R2R3150 V

Resistencia equivalente de las tres cargas (en paralelo): Resistencia total del circuito: 5.27 + Rint + Rcond = 1.313 + 0.25 + 0.092 = 1.655 Rcond = 0.0175*2*33/(3.1416*16/4) = 0.092 Scond = 12.56 mm2

Intensidad del circuito: Cadas de tensin:

Potencia consumida por cada resistencia:

11. determinar la potencia de la fuente a adquirir si tiene un factor de servicio de 1.30

12. En la figura: R1 = 3 , R2 = 4.5 , R3 = 6

Hallar las potencia desarrollada por el ME en cada posicin del selector

13. En el circuito de la figura: Hallar la tensin en bornes del ME, si la rinterna del voltmetro es igual a 60 k, R1 = 7.5 Hallar la potencia que consume el voltmetro al medir la tensin en el motor elctrico

. SolucinResistencia equivalente del ME y voltmetro (en paralelo)Circuito equivalente:

+ _

Rint = 0.0012

+ _

Requiv Total = 12.5 Requiv paral = 4.9998

RME= 5

Entonces, la intensidad total del circuito es: It = 120/12.5 = 9.60 ATensin en bornes del voltmetro y del ME: U2 = 4.9998*9.60 = 48 VIntensidad de corriente que recorre el voltmetro: 48/60000 = 0.0008 APotencia consumida por el voltmetro: 60000 * 0.00082 = 0.0384 w

14. en el siguiente circuito:

Las fuentes individuales entregan 24 V cada una y tiene Rint = 0.12 cada unaPresentar el balance de potenciaCalcular el rendimiento del circuitoSOLUCION

Resulta la intensidad total en el circuito: Calculo de potencias en cada carga

Para calcular las potencias en R3 y R4:

. Resulta:

Balance de potencias.

Rendimiento del circuito: 15. Una empresa tiene un circuito de iluminacin de CC, con E = 120 V y rint = 0.12 .

El trabajo del circuito ocasiona un desembolso mensual de 3500 N.S. operando 550 h/mes y el costo unitario de EE es de 0.75 N.S./kw-h. El circuito alimenta a dos cargas conectadas en paralelo: una con Pt = 300 w; que consume 3 A y otra de 5.5 , . La distancia entre fuente y carga es de 95 m, el conductor es de cobre y de d = 5 mm.Hallar la potencia absorbida por la carga de 5.5Hallar el rendimiento del circuitoSolucin

Potencia total del circuito:

Despejando:

Potencia absorbida por R3: 300/0.9

Entonces:

Resistencia del conductor:

Resistencia total del circuito:

Intensidad total del circuito: Potencias en el circuito

Rendimiento del circuito 16. En el circuito:

Si la fuente tiene una capacidad de 175 a-h, hallar el nmero de recargas necesarias, si el circuito trabaja 450 horas por mes

Hallar el rendimiento del circuito, si cada carga tiene en promedio SolucinResistencia equivalente de las cargas:

Intensidad total del circuito:

Nr. recargas batera:

Potencia perdida en la resistencia interna de la fuente:

Potencia total del circuito: Potencias en cargas:

Clculo del voltaje en bornes CD:

Clculo del voltaje en bornes EF: Corrientes en cada rama.

Rendimiento del circuito: 17. En el circuito de la figura: se tiene dos fuentes iguales de 12 V y rinterna = 1.25 m, la carga del circuito est representada por tres grupos de lmparas: de descarga, 3 piezas, incandescentes, 2 piezas y fluorescentes, 4 piezas, conectadas por grupos, en paralelo. Cada lmpara tiene = 85%

a. Presentar esquema de conexin final, con accionamiento independiente por tipo de cargab. Si el kw-h cuesta 0.30 N.S, y el circuito debe trabajar 2500 h/ao, hallar el costo de operacinc. Hallar el rendimiento del circuitoSolucin

Intensidad total = 24/0.4834 = 49.65 APotencia total absorbida por el circuito = 24*49.65 = 1191.60 wTensin en bornes de las cargas = 24 49.65*0.0025 = 23.876 VIntensidades: IR1 = 23.876/2.333 = 10.2334 A; IR2 = 23.876/2.575 = 9.27 A; IR3 = 23.876/1.025 = 23.29 APotencia total absorbida por las cargas: 23.876*49.65 =1185.44 wPotencia til total de las cargas: 1007.63 wCosto operacin del circuito: 24*49.64*2500*0.30 = 893.50 N.S./aoRendimiento del circuito:

18. Un circuito elctrico con fuente de 220 V, c.c., Rinterna = 0.125 , alimenta tres cargas conectadas en paralelo: R1 = 4.15 , R2 = 3. 5 . R3 = 5.25 . La distancia entre la fuente y carga es de 53 m. los conductores son de cobre y tienen un dimetro de 4 mmHallar la potencia consumida por cada resistenciaCalcular el rendimiento del circuitoSi se tiene un presupuesto de 95 N.S./mes, hallar las horas que puede trabajar por mes el circuito, conociendo que el costo del kw h es = 0.32 Nuevos SolesResistencia equivalente de las cargas, en paralelo: 1.3944 Resistencia del conductor elctrico: Resistencia equivalente del circuito: 0.125 + 1.3944 + 0.46375 = 1.98315 Intensidad total = 220/1.98315 = 110.93 APotencias en cada resistencia:En rinterna = 0.125* 110.932 = 1538.183 wEn conductor: 0.46375*110.932 = 5076.66 wTensin en bornes de las cargas: 220 110.93*(0.46375 + 0.125) = 154.70 VEntonces, para las tres resistencia conectadas en paralelo (cargas del circuito):IR1 = 154.70/4.15 = 37.27 A PR1 = 4.15*37.272 = 5764.57 wIR2 = 154.70/3.5 = 44.2 A PR2 =3.5*44.22 = 6837.74wIR3 = 154.70/5.25 = 29.47 A PR3 = 4.15*37.272 = 4566.47 wPotencia total del circuito: 1538.183+5076.66+5764.57+6837.74+4566.47 = 22873.623 wPotencia til del circuito: 5764.57+6837.74+4566.47 = 17168.78 wRendimiento del circuito: = 17168.78/22873.623 = 0.75Tiempo de operacin del circuito: Tpo = 95 N.S./mes / (22.873 kw*0.32N.S./kw-h) = 12.97 horas/mes

Ejercicios propuestos1. Se tiene cuatro fuentes de 24 V c/u, que suministran 2,70 A, 2,5 A, 3,25 A y 4,15 A respectivamente. Adems se cuenta con tres fuentes de 3,5 V, 4,75 V y 8,20 V, que suministran 3,55 A c/u. Determinar:Cules fuentes se pueden instalar en paralelo y cules en serie, con sus U e I. EsquemasCul ser la potencia de cada fuente equivalente (en serie y en paralelo)

2. Un circuito de CC para automvil tiene una batera de 12 V y una capacidad de 155 A-h. Si el circuito tiene dos cargas de 8,5 y 4,15 , respectivamente, montadas en paralelo, determinar: El nmero de horas que puede trabajar el sistema con la batera en mencin

3. - El siguiente es el esquema de una instalacin elctrica. `M` es un motor de 0,5 HP y su rendimiento es de 80%, `C` es un calentador cuyo consumo es de 500 w y `L` es un conjunto de lmparas de iluminacin, con Requivalente = 2.5 . La fuente de alimentacin suministra 120 V. Se desea conocer la potencia total consumida por la instalacinSi el motor trabaja 6h/da, el calentador 3 h/da, las lmparas 8 h/da, y el kw-h cuesta 0,38 Nuevos Soles, determinar el costo diario individual

MCL4. - Se tiene el siguiente circuito:

R1R2R4R3FE = 55 V, R1 = 2.77; R2 = 3.15; R3 = 2.2 y R4 = 3.08 El fusible F debe abrir el circuito cuando se alcanza el 20% sobre la intensidad mxima. Determinar la intensidad de apertura del fusible, en A

5. En el siguiente circuito:

MEE = 220 V+_C1C2RR: Grupo de lmparas incandescentes de 800WM: Motor de 0,2 HP con rendimiento de 85%C1: Calentador elctrico capaz de suministrar energa elctrica de 2000 Joule en dos minutosC2 es un cargador de bateras capaz de suministrar 120 A-h a 12 Va. - Calcular la potencia que debe suministrar la fuente de 220 V para alimentar las cargasb.- calcular el costo mensual (30 das) individual de funcionamiento de cada carga, si el calentador C1 trabaja 6 h/da, el motor 12 h/da, el grupo de lmparas 8 h/da y el costo especfico de la energa elctrica es de 0,38 Nuevos Soles/kw-h

6. Por dos conductores de cobre fluye corriente desde una pila de 50 V y resistencia interna r0 = 10,50 la longitud total de estos conductores es de 8900 m y tiene un dimetro de 3,785 mm. A estos conductores se conecta un aparato con R = 125 . Se pide:Presentar el esquema del circuito elctricoDeterminar la resistencia del circuito y la intensidad de corriente en el circuito

7. Se tiene un circuito de C. C. con fuente de 40 V y se desea obtener una duracin de 150 horas de funcionamiento. Las cargas, en paralelo son dos: una de R1 = 2 y otra de R2 = 3,5. Las prdidas de potencia del sistema son despreciables.Calcular, en A-h el valor de la capacidad de la fuentePara duplicar la duracin del circuito, cul debe ser el valor de otra fuente y cmo se debe instalar en relacin a la primera?

8. - En el circuito de la figura, hallar: La intensidad total de corriente que circula por l La cada de tensin en cada elemento pasivo La potencia disipada en cada elemento resistivo y la de la fuente.2p

9. En un circuito de elctrico est conectado un aparato que tiene una resistencia de 3.50 y consume 30 A. determinar la resistencia de los conductores de conexin y el voltaje que consumen cuando la tensin en los bornes de la fuente de energa es 110 V. Rpta: 0,166 W

10. Un voltmetro que mide la tensin en los bornes de una instalacin elctrica consume el 0.050% de toda la potencia absorbida por sus receptores calculados para 120 V de tensin. La instalacin consta de 5 motores elctricos acoplados en paralelo que consumen 0,75 A cada uno y 10 lmparas elctricas de incandescencia conectadas en paralelo, cada una consume 0,20 A. Calcular la resistencia interna del voltmetro. Rpta: 41,739 W

11. Por dos conductores de cobre fluye corriente desde una pila de 50 V y resistencia interna r0 = 10,50 la longitud total de estos conductores es de 8900 m y tiene un dimetro de 3,785 mm. A estos conductores se conecta un aparato con R = 125 . Se pide:Determinar la resistencia del circuito y la intensidad de corriente en el circuito12. Un circuito elctrico tiene una fuente con Rinterna de 0.15 , alimenta a dos cargas en paralelo, con 3 y 5 respectivamente, que corresponde a lmpara y motor elctrico respectivamente. Se instala un ampermetro el cual tiene una resistencia de ajuste de 0.0002Se desea que la potencia til alcance el valor de 900 w. hallar:la potencia que consume el ampermetro, el rendimiento del circuito, Presentar el circuito elctricoDocente: Ing. Ral Paredes Rosario rparedes_rosario@yahoo.esV(t)

I(t)

DCR1 = 5W

E = 12 Vrint = 0.0012 WR2 = 6.50W

DCDC RME = 5 W

DC+-

+-

DCDCDCE=120VDCE=120VDCE=120VDC4 W24 V

5.15 W24 V

4.25 W24 V

12 V1.25 mW

12 V1.25 mW

3 piezas

2 piezas

4 piezas

DC4 W24 V

5.15 W24 V

4.25 W24 V

12 V1.25 mW

12 V1.25 mW

4 W24 V

4 W24 V

4.25 W24 V

5.15 W24 V

4.25 W24 V

4.25 W24 V

DC24 V2.5 mW

24 V

R2 = 2.5 W

R1 = 4 W

Rint = 1.2 Ohm

E = 24 V

R4 = 4 W

R3 = 6.5 W

Fuente de alimentacin

Lmpara

Interruptor

Filamento

Ampolla de Vidrio

Circuito

Fuente de Tensin

CorrienteElctrica

GasInerte

12 Ohm

18 Ohm

Rint = 0.25 Ohm

E = 12 V