Electrónica de potencia. Robert Piqué López

Consultas realizadas entre enero y marzo de 2010.

      [10]ABB General Catalogue, en http://www.abb.es/. Consultas realizadas entre enero y marzo de 2010.

      [11]N. MOHAN, Power Electronics Circuits: An Overview, IEEE IECON, 1988, Proceedings, pp. 522-527.

      [12]B. K. BOSE, Power Electronics - A Technology Review, Proceedings of the IEEE, vol. 80, nº 8, agosto de 1992, pp. 1.303-1.334.

      Notas al pie

      ¹ Dichas potencias pueden responder al valor medio obtenido a partir de la potencia instantánea, de acuerdo con lo que se indica en el capítulo 2.

      ² El aspecto de la SOA varía en función del régimen de trabajo considerado y del tipo concreto de dispositivo.

      2 Principios básicos

      Resumen

      En este segundo capítulo se presentan los diferentes elementos circuitales, diferenciando entre los elementos activos y pasivos. Se generaliza el concepto de fuente de tensión y fuente de corriente y se profundiza en el conocimiento de los componentes eléctricos.

      Se realiza un repaso de las leyes fundamentales de la electricidad así como de los regímenes transitorios en circuitos de primer y segundo orden, para poder abordar correctamente el análisis de circuitos electrónicos de potencia.

      Se introducen los conceptos de característica estática de un componente y de recta de carga de un circuito, para poder trabajarlos en sucesivos capítulos.

      Asimismo se hace un repaso a las series y a la transformada de Fourier para disponer de las herramientas necesarias para así poder usarlas tanto en el dominio temporal como en el dominio frecuencial.

      Objetivos del capítulo

      Al finalizar el presente capítulo el lector será capaz de:

       Distinguir los diferentes elementos circuitales activos y pasivos.

       Reconocer de un subsistema su comportamiento como fuente de tensión o como fuente de corriente.

       Profundizar en el conocimiento de resistores, inductores y condensadores.

       Aplicar correctamente las leyes fundamentales de la electricidad.

       Analizar regímenes transitorios en circuitos de primer y segundo orden.

       Resolver gráficamente un circuito mediante su recta de carga.

       Operar tanto en el dominio temporal como en el dominio de la frecuencia, utilizando series de Fourier y su cálculo discreto mediante la transformada rápida de Fourier.

      2.1. Definiciones previas

      En este apartado se expondrán unas cuantas definiciones y relaciones básicas entre magnitudes eléctricas que serán utilizadas a lo largo de la obra.

      En este texto se seguirán los siguientes convenios generales para representar magnitudes:

       En mayúsculas se representarán magnitudes o valores constantes. Cuando convenga se utilizarán subíndices para remarcar alguna propiedad sobre un determinado valor. Por ejemplo E o Imed.

       En minúsculas se representarán magnitudes genéricas que pueden depender del tiempo (e, i). Esta propiedad se remarcará específicamente cuando así convenga. Por ejemplo, u(t) o w(t).

       Para tensiones y corrientes impuestas por fuentes se utilizarán las designaciones e y j respectivamente, mientras que para magnitudes derivadas se utilizarán u y v para tensiones e i para corrientes.

       Se utilizará el Sistema Internacional (S.I.) de unidades.

      2.1.1. Magnitudes de interés

       Carga eléctrica q:

      Propiedad intrínseca de la materia.

      Unidad: Coulomb (C)

      1C = 6,24 10¹⁸ electrones (1e = 1,602 10^-19C)

      Intensidad de corriente eléctrica i: Flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo.

      Unidad: Ampère (A)

      1A = 1C/1s

      Carga transferida en el intervalo [t0-t]:

       Energía w:

      Capacidad de realizar un trabajo. Dicha capacidad depende de la existencia de alguna fuerza, por lo que en función del tipo de fuerza existirán diversas formas de energía: cinética, potencial, térmica, gravitacional, electromagnética, etc. En el caso de la energía eléctrica, esta se debe a la presencia de cargas sometidas a una diferencia de potencial.

      Como de (2.1), dq(t) = i(t) dt resulta que otra expresión para la energía eléctrica es

      Unidad: Joule (J)

      1J = 1W·1s (trabajo realizado por 1 W durante 1 s)

      3 600 J = 1W·1h = 1 Wh

      3 600 000 J = 1kWh

       Potencia p:

      Cantidad de trabajo efectuado por unidad de tiempo.

      Unidad: Watt (W)

      1W = 1J/1s

       Tensión, voltaje o diferencia de potencial u:

      Energía necesaria para mover la unidad de carga.

      Unidad: Volt (V)

      1V = 1J/1C

      La energía que absorbe o suministra un elemento en el intervalo [t₀-t], de acuerdo con (2.5) y (2.7), es

       Flujo magnético Φ:

      Medida de la cantidad de magnetismo. En presencia de un campo magnético se relaciona con la diferencia de potencial según: