Teoria de Circuits i Sistemes
Anuncio
ENGINYERIA INDUSTRIAL TEORIA DE CIRCUITS I SISTEMES Guia de l’assignatura ENGINYERIA INDUSTRIAL 25018 Teoria de circuits i sistemes. Guia de l’assignatura Aprovada en C.A.A de data 8/06/05 Modificada en data 7/06/06 Modificada en data 16/07/07 1 Crèdits: 7,5 ( 2 teoria + 2 de problemes+ 1 pràctiques) Crèdits ECTS: 6,0 Tipus: Troncal Coordinador: ANTONI FONT PIERA (fontp@ee.upc.es) Altres Professors: JUAN PALLARES VIÑA MARC MARIN GENESCA Departament: Enginyeria Elèctrica Presentació Coneixements previs Coneixements bàsics de electricitat i magnetisme. Camps professionals Com a assignatura de caire tècnic, té relacions amb diversos camps professionals (Transport de Energia, accionaments elèctrics, aplicacions industrials , etc.) Relació amb altres assignatures Aquesta assignatura ha de servir per a proporcionar els coneixement bàsics necessaris en les assignatures troncals següents: Electrotècnia, Tecnologia elèctrica i assignatures de l’àrea de electrònica i automàtica, Objectius generals Els objectius generals són 1) Consolidar els coneixements elèctrics que l’alumne hagi adquirit prèviament. 2) Introduir nous conceptes de circuit necessaris per al seguiment d’algunes de les assignatures que posteriorment cursarà. 3) Aplicar els conceptes en la resolució de problemes numèrics, com en la realització de pràctiques de laboratori. Conèixer la importància que tenen en la vida diària i industrial tots aquest conceptes adquirits, en moltes àrees ENGINYERIA INDUSTRIAL 25018 Teoria de circuits i sistemes. Guia de l’assignatura Aprovada en C.A.A de data 8/06/05 Modificada en data 7/06/06 Modificada en data 16/07/07 2 Temari Mòdul 1:Anàlisi de circuits en c.a. Tema 0.- Introducció : (2 hores) - Conceptes bàsics. - Àmbit d’aplicació Tema 1.-Fonts d’energia: (5 hores) - Fonts d’energia, ideals i reals, de tensió independents. - Fonts d’energia, ideals i reals corrent independent . - Conversió de fonts. - Associació de fonts ideals I reals. - Potències, conveni. - Fonts de tensió i corrent dependents. (16 hores) Tema 2.-Magnituds sinusoïdals, en règim permanent: - Funcions sinodals representació temporal ,vectorial ,operacions i desfasament. - Valors mig i eficaços, aparells de mesura. - Estudi del circuit RLC ,conceptes d’impedància i admitàncies. - Acoblaments magnètics: autoinducció ,inductància mútua, coeficient d’acoblament. - Ressonàncies de tensió i corrent. - Potència en corrent alterna ,activa ,reactiva i aparent , factor de potència., millora del factor de potència ,Teorema de Boucherot . Mòdul 2: Xarxes elèctriques - Teoremes Tema 3.-Mètodes de resolució de xarxes elèctriques - Mètode de nusos. - Mètode de les malles. - Mobilitat de fonts - Dualitat . (10 hores). Tema 4.- Teoremes de xarxes. - Teorema de superposició. - Teorema de proporcionalitat. - Teorema de Millman. - Teorema de substitució. - Teorema deThévenin - Teorema de Norton - Màxima transferència de potència. (10 hores) Mòdul 3: Sistemes de primer i segon ordre Tema 5.-Anàlisis de Sistemes de primer i segon ordre. - Funcions excitació usuals en sistemes. - Sistemes de Primer ordre , constant de temps , guany . - Sistema de Segon ordre , tipus de respostes . - Aplicació de la transformada de Laplace. (12 hores) ENGINYERIA INDUSTRIAL 25018 Teoria de circuits i sistemes. Guia de l’assignatura Aprovada en C.A.A de data 8/06/05 Modificada en data 7/06/06 Modificada en data 16/07/07 3 Mòdul 4: Funció de transferència Tema 6.- Funció de transferència. - Funció de Transferència. - Diagrama de blocs i regles de simplificació . - Anàlisis freqüencial. - Diagrames de Bode. (12 hores) Tema 7.- Quadripols Pasius. - Paràmetres admitàncies. - Paràmetres impedàncies. - Paràmetres híbrids. - Paràmetres de transmissió (A,B,C,D). - Associació de quadripols. (8 hores) Objectius específics dels mòduls Mòdul 1 Fer un anàlisis de circuits en c.a en règim permanent ,la seva implementació matemàtica i pràctica. Objectius de l’alumne 1. Aprendre a representar una ona sinoïdal amb forma de fasor i aplicar les operacions amb números complexes i propietats. 2. Enunciar la llei de Qhm , lleis Kirchhoff en c.a. , i comprendre el concepte de inmitància (impedància i admitància ). 3. Aprendre a calcular potencia mitjana a partir de valor eficaços i màxims de tensió i corrent ,calcular la potència activa , reactiva i aparent , triangle de potències , determinació del factor de potència i la seva millora i càlculs. 4. Entendre el concepte d’acoblament magnètic, relació entre inductància mútua i les autoinduccions de les bobines acoplades , aplicar els conceptes a c.a. i escriure les equacions dels circuits en forma fasorial i càlculs. 5. Entendre el concepte de ressonància , en sèrie , en paral·lel , factor de sobretensió i sobreintensitat i factor de qualitat i càlculs. 6. Entendre el concepte de font de tensió i corrent , aprendre a transformar una font de tensió a corrent i a la inversa , associació de fonts ( font equivalent) ,adquirir el concepte de potència transferida i màxima transferida i càlculs . Concepte de dualitat. Mòdul 2 Estudiar el diferents mètode per analitzar les xarxes elèctriques i teoremes que s’apliquen . Objectius de l’alumne 1. Aprendre a utilitzar el fasor/s en l’anàlisi en règim permanent de c.a. en mètodes de càlcul ( nusos, malles ,conversió de fonts ,traslació de fonts ) . 2. Aprendre a aplicar els teoremes ( proporcionalitat ,superposició , Thévenin , Norton , Transferència de màxima potència i substitució ). ENGINYERIA INDUSTRIAL 25018 Teoria de circuits i sistemes. Guia de l’assignatura Aprovada en C.A.A de data 8/06/05 Modificada en data 7/06/06 Modificada en data 16/07/07 4 Mòdul 3 Estudiar els sistemes de primer ordre paràmetres (constat de temps,etc...) ,significat físic , sistemes de segon ordre (factor d’esmortiment, etc.) i la implementació de la Transformada de Laplace en aquests sistemes . Objectius de l’alumne 1. Avaluar la constant de temps i l’ expressió tipus del sistema de primer ordre . 2. Calcular els valor característics de un sistema de segon orde i dir si el sistema es sobresmorteït ,subesmorteït, esmorteït crític o oscil·lant. 3. Implementar les Transformades de Laplace en sistemes de primer i segon ordre. Mòdul 4 Estudiar la funció de transferència (concepte) ,els diagrames de blocs ,simplificació, diagrames de Bode , la seva aplicació a sistemes físics i la seva interpretació ,introduïm el concepte de quadripol , els seus tipus ,la seva interconnexió ,la aplicació per trobar el seu equivalent de Thévenin o la seva funció de Transferència així com trobar el seu diagrama de Bode. Objectius de l’alumne 1. Trobar la funció de transferència de un sistema . 2. Dibuixar el diagrama de blocs de un sistema , simplicar-lo i trobar la funció de transferència ( si no es lineal el sistema aprendre a linealitzar-lo prèviament). 3. Dibuixar el Diagrama de Bode (mòdul i fase). 4. Calcular el paràmetres que defineixen un quadripol. ,convertir de un tipus altre i si tenim quadripols interconnectat trobar el equivalen en el tipus desitjat. 5. Saber aplicar en Teorema de Thévenin en quadripols. 6. Trobar la funció de transferència en un quadripol, i la seva resposta freqüencial. Metodologia de treball L’assignatura s’organitza en: i) les classes de teoria on es desenvolupen els continguts teòrics i que tenen lloc a l’aula utilitzant el model expositiu i fent ús de la pissarra, transparències i projecció de material multimèdia. ii) les classes de problemes on s’apliquen els coneixement teòrics en la resolució d’exemples tenen lloc a l’aula en grups més reduïts que la classe de teoria. iii) les pràctiques de laboratori i on l’alumne, en grups reduïts i de forma guiada, pren contacte amb el laboratori. Sessions teoria, problemes 3 sessions presencials de 1h de teoria 3 h/setmana 1 sessió presencial de 2h de problemes 2 h/quinzenal ENGINYERIA INDUSTRIAL 25018 Teoria de circuits i sistemes. Guia de l’assignatura Aprovada en C.A.A de data 8/06/05 Modificada en data 7/06/06 Modificada en data 16/07/07 1 sessió presencial de 2h de laboratori 5 2 h/quinzenal Pràctiques, laboratoris Les pràctiques de l’assignatura Teoria de circuits i Sistemes següents: tenen com a objectius generals els 1) Realitzar connexions entre elements (aparells de mesura, elements ,fonts ) , traslladar las topologies del esquemes a la realitat del laboratori. 2) Comprovar la teoria i aprendre a utilitzar tècniques de simulació amb ordinadors. 3) Aprendre la utilització del aparells de mesura en els experiments realitzats. 4) Saber tractar les dades experimentals i treure conclusions. 5) Aprendre a plasmar els resultat dels treballs experimentals. L’alumnat realitza un total de 6 pràctiques en sessions de 2 h. Les pràctiques són obligatòries i es realitzen en els laboratoris de Teoria de Circuits i Sistemes de l’edifici TR1. Pràctica 1: Introducció d’anàlisis de circuits amb ordinador. Pràctica 2: Teorema de Superposició. Pràctica 3: Teorema deThevenin i Màxima transferència de potència Pràctica 4: Estudi de un circuit RC en c.a en règim permanent Pràctica 5: Resposta freqüencial Pràctica 6: Estudi de un circuit RL en c.a. en règim permanent i millorar el factor de potència Organització en mòduls i temps de dedicació de l’estudiant Mòdul Mòdul 1: Anàlisis de circuits en c.a. Mòdul 2: Xarxes electriques-Teoremes Mòdul 3: Sistemes de primer i segon ordre Mòdul 4: Funció de Transferència Temps de Classe 23 hores 20 hores 12 hores 20 hores Temps d’estudi 15hores 12 hores 10 hores 12 hores Temps total 38 hores 32 hores 22 hores 32 hores ENGINYERIA INDUSTRIAL 25018 Teoria de circuits i sistemes. Guia de l’assignatura Aprovada en C.A.A de data 8/06/05 Modificada en data 7/06/06 Modificada en data 16/07/07 6 Materials Bibliografia bàsica Alabern X., Font A., Circuitos eléctricos. Problemas, Edicions UPC (2006). R.C. Dorf i J.A. Svoboda, Circuitos eléctricos , Introducción al analisis y diseño, Alfaomega Grupo Editor (2000). Humet, Ll., Alabern, X., Garcia, A. TEST Electrotècnia, Ed ( 1997). Alabern X., Humet Ll. , Electrotecnia, Circuitos eléctricos en alterna, Edicions UPC , (2006). Alabern,X., L.Humet ,A.L. Orille Circuits elèctrics i la seva resolució amb transformades de Laplace, Eumo Editorial , 1993. Bibliografia complementària Mòdul 1 i 2 Fraile ,J Electromagnetismo y Circuitos Electricos , Servicios de Pubicaciones R.O.P , (1990). Tomas-Rosa, Circuitos y señales , Ed. Reverte , (1992). J.A.Edminister, Mahmood Nahvi, Circuitos Eléctricos , McGraw-Hill , (2001). Bruce Carllson A., Circuitos, Ciencias e Ingenierias División Iberoamericana Thomson Learningl , (2001). Mòdul 3 i 4 A.Barrientos,R.Sanz,F.Matias,E.Gambao, Control de sistemas continuos, McGraw-Hill , (1997). K.Ogata, Ingenieria de control moderna, Prentice-Hall , (1998). B.Kuo, Sistemas de control automatico, Prentice-Hall (7ª edi.) , (1996). Avaluació N f = 0,25· N1p + 0,50· Nef + 0,25· Nep. Nf : Nota final N1p : Nota 1r parcial: consisteix en un examen. Nef : Nota examen final: consisteix en un examen. Nep : Nota altres activitats: inclou les pràctiques de laboratori i d’altres activitats.
