electronica de potencia abr 15 ago 15 espe matriz mecatronica

VICERRECTORADO ACADÉMICO GENERAL

PROGRAMA DE ASIGNATURA – SÍLABO- PRESENCIAL

1. DATOS INFORMATIVOSMODALIDAD: PRESENCIAL DEPARTAMENTO: ELÉCTRICA Y

ELECTRÓNICAAREA DE CONOCIMIENTO: ELECTRÓNICA

CARRERAS: INGENIERIA ELECTRÓNICA E INSTRUMENTACIÓN,ELECTROMECÁNICA,MECATRÓNICA.

NOMBRES ASIGNATURA:ELECTRÓNICA DE POTENCIA

PERÍODO ACADÉMICO:ABRIL/2015 – AGOSTO / 2015

PRE-REQUISITOS: INGENIERÍA ELECTRÓNICAELEE 25025: Electrónica II,ELEE 26059: Máquinas Eléctricas.

INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA Y MECATRÓNICAELEE 15025: Electrónica General.

CÓDIGO: NRC:INGENIERÍA ELECTRÓNICA: 3748.INGENIERÍA MECATRÓNICA: 3576.INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA:3532.

No. CRÉDITOS: 6 NIVEL: SEXTO

CO-REQUISITOS: FECHA ELABORACIÓN: 09/04/2015

SESIONES/SEMANA: EJE DE FORMACIÓN: PROFESIONAL.

TEÓRICAS: 4

LABORATORIOS:2

DOCENTE: CARLOS MARCELO SILVA MONTEROS

DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA: El énfasis del curso está orientado hacia el estudio y análisis de la constitución y operación de los interruptores de estado sólido de potencia, así como al diseño e implementación de los circuitos de control y protección de los mismos, y del diseño e implementación de los conversores estáticos de energía, principalmente para el control de máquinas eléctricas. El curso abordará estas cuestiones basándose en la integración de conocimientos previos de la carrera en diferentes áreas: Eléctrica, Electrónica, Máquinas Eléctricas, entre otras, mientras simultáneamente se aprenderá a aplicar nuevos conceptos en el área de competencia de esta asignatura.

CONTRIBUCIÓN DE LA ASIGNATURA A LA FORMACIÓN PROFESIONAL:Esta asignatura corresponde a la segunda etapa del eje de formación profesional, proporciona al futuro profesional las bases conceptuales de leyes y principios de operación y funcionamiento de los interruptores de estado sólido de potencia y de los conversores estáticos de energía, con el apoyo de asignaturas del área de electrónica.

RESULTADO DE APRENDIZAJE DE LA CARRERA: (UNIDAD DE COMPETENCIA)GENÉRICAS:

1. Interpreta y resuelve problemas de la realidad aplicando métodos de investigación, métodos propios de las ciencias, herramientas tecnológicas y diversas fuentes de información en idioma nacional y extranjero, con honestidad, responsabilidad, trabajo en equipo y respeto a la propiedad intelectual.

2. Promueve una cultura de conservación del ambiente en la práctica profesional y social. 3. Demuestra cualidades de liderazgo y espíritu emprendedor para la gestión de proyectos empresariales y sociales,

en los sectores públicos y privados.

ESPECÍFICAS:1. Adquiere dominio en el manejo y utilización eficiente de los equipos de generación y medida vinculando con el

desarrollo de proyectos de la ingeniería electrónica.2. Desarrolla el control electrónico de los dispositivos semiconductores de potencia para aplicaciones de conversión

de energía.3. Diseña equipos y sistemas mecatrónicos utilizando herramientas computacionales y satisfaciendo requisitos de

calidad, seguridad y economía tomando en cuenta códigos y normas técnicas nacionales e internacionales.OBJETIVO DE LA ASIGNATURA:

Estudiar y analizar la estructura básica, el principio de operación y funcionamiento de los interruptores de

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estado sólido de potencia y el de diseñar e implementar circuitos de control y de protección de los mismos.

Diseñar e implementar conversores estáticos de energía, para procesar y controlar grandes cantidades de energía eléctrica, mediante el suministro de voltajes y corrientes en una forma óptima para los usuarios, utilizando dispositivos de estado sólido de potencia, tomando en cuenta los efectos que esto ocasiona al sistema de distribución de energía eléctrica.RESULTADO DE APRENDIZAJE DE LA ASIGNATURA: (ELEMENTO DE COMPETENCIA)

Resuelve problemas de circuitos de conversión estática de energía, aplicando los conocimientos adquiridos en la teoría y en la práctica, que conlleven además al desarrollo de proyectos y a la solución de problemas de automatización con honestidad y responsabilidad.

2. SISTEMA DE CONTENIDOS Y RESULTADOS DEL APRENDIZAJE

No. UNIDADES DE CONTENIDOS RESULTADOS DEL APRENDIZAJE Y SISTEMA DE TAREAS

1UNIDAD 1: SISTEMAS ELECTRÓNICOS DE POTENCIA

Resultados de Aprendizaje de la Unidad1:Identifica cabalmente las ventajas de la Electrónica de Potencia con respecto a la Electrónica Lineal, en la optimización del uso de la energía eléctrica.

Entiende el proceso de construcción y operación de los interruptores de estado sólido de potencia.

Diseña e implementa conversores estáticos de energía AC/DC.

Contenidos de estudio: 1.1 INTRODUCCIÓN

1.1.1 Definición de Electrónica de Potencia1.1.2 Ventajas y desventajas.1.1.3 Campos de aplicación.1.1.4 Clasificación de conversores

1.2 DIODOS DE POTENCIA 1.2.1 Parámetros característicos1.2.2 Tiempo de recuperación inversa1.2.3 Diodos en serie y en paralelo.

1.3 TRANSISTORES DE POTENCIA BJT, MOSFET, IGBT.

1.3.1 Parámetros característicos.1.3.2 Circuitos de protección.

1.4 TIRISTORES: SCR, TRIAC Y GTO 1.4.1 Parámetros característicos.1.4.2 Circuitos de protección.

1.5 CONVERSORES AC-DC 1.5.1 Rectificadores controlados ½ onda, onda completa, cargas reales. 1.5.2 Análisis en el tiempo: voltajes, corrientes dc y rms. 1.5.3 Potencia: activa, reactiva, aparente, factor de potencia. 1.5.4 Análisis de armónicos: distorsión armónica THD, potencias. 1.5.5 Rectificadores trifásicos.

1.6 PRÁCTICAS DE LABORATORIO.

Tarea principal 1.1:Exposición sobre consultas de aplicaciones de convertidores de energía.

Tarea principal 1.2: Medición de armónicos y de diferentes parámetros eléctricos en circuitos de electrónica de potencia, utilizando diferentes analizadores de espectro.

Tarea principal 1.3: Diseño, implementación y simulación de rectificadores controlados y no controlados.

Tarea principal 1.4:Prácticas de laboratorio relacionadas a los temas planteados.

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UNIDAD 2:CONTROL DE POTENCIA UTILIZANDOTRANSISTORES Y TIRISTORES

Resultados de Aprendizaje de la Unidad 2:Diseña e implementa circuitos de control para interruptores de estado sólido de potencia.

Diseña e implementa conversores estáticos de energía AC/AC.

Contenidos de estudio:

2.1 TÉCNICAS CONTROL DE POTENCIA2.1.1 Control Todo o Nada2.1.2 Control de fase.2.1.3 Circuitos de disparo DC, AC, pulsos. 2.1.4 Circuitos de disparo con DIAC.2.1.5 Circuitos de relajación con UJT.2.1.6 Control por PWM.2.1.7 Elementos auxiliares, opto-acopladores, transformadores de pulsos.

2.2 CONVERSORES AC – AC2.2.1 Control de potencia con Tiristores, Triacs, GTOs.2.2.2 Circuitos prácticos de aplicación, control de temperatura, de iluminación y de velocidad.

2.10 PRÁCTICAS DE LABORATORIO.

Tarea principal 2.1: Exposición sobre circuitos integrados de control T/N y ángulo de fase existentes en el mercado. Tarea principal 2.2:Exposición sobre investigación de nuevos transistores de potencia y tiristores. Tarea principal 2.3:Diseño e implementación de los circuitos de control de para interruptores de estado sólido de potencia.

Tarea principal 2.4:Práctica control de velocidad de motor AC. Tarea principal 2.5:Diseño y simulación de circuitos relacionados a los temas planteados

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UNIDAD 3: CONVERSORES ESTATICOS DC-DC E INVERSORES

Resultados de Aprendizaje de la Unidad 3:Diseña e implementa conversores estáticos de energía DC/DC.Diseña e implementa conversores estáticos de energía DC/AC.

Contenidos de estudio: 3.1. CONVERSORES DC – DC

3.1.1. Modulación PWM3.1.2. Reductores (Step – down)3.1.3. Elevadores (Step – up)3.1.4. Reductores / Elevadores3.1.5. Tipo B, C D y E

3.2. CONVERSORES DC – AC (INVERSORES) 3.2.1. Transformador toma media3.2.2. Batería toma media3.2.3. Puente H monofásico Control de motores.3.2.4. Puente trifásico3.2.5. Modulación en anchura de pulso por semiperiodo3.2.6. Modulación en anchura de varios pulsos por semiperiodo.3.2.7. Modulación senoidal3.2.8. Modulación PWM3.2.9. Filtrado de la señal de salida

3.5 PRACTICAS DE LABORATORIO

Tarea principal 3.1:Exposición sobre convertidores DC/DC resonantes. Tarea principal 3.2:Exposición sobre convertidores DC/AC resonantes, Tarea principal 3.3:Simulación de circuitos relacionados a los temas planteados.

Tarea principal 3.4: Práctica convertidor DC/DC para el control de velocidad de un motor mediante PWM. Tarea principal 3.5:Prácticas sobre inversores.

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3. PROYECCIÓN METODOLÓGICA Y ORGANIZATIVA PARA EL DESARROLLO DE LA ASIGNATURA

Se emplearán variados métodos de enseñanza para generar un aprendizaje de constante actividad, para lo cual se propone la siguiente estructura:

Diagnosticar los conocimientos y habilidades adquiridas, el nivel de desarrollo de las operaciones del pensamiento, el cumplimiento de normas de comportamiento, cualidades y valores que se poseen.

Con la ayuda del diagnóstico se indaga lo que conoce el estudiante, como lo relaciona, que puede hacer con la ayuda de otros, qué puede hacer solo, qué ha logrado y qué le falta alcanzar según el objetivo a lograr.

A través de preguntas y participación de los estudiantes el docente recuerda los requisitos previos de aprendizaje (RAP) que permite al docente conocer cuál es la línea de base a partir del cual incorporará nuevos elementos de competencia, en caso de encontrar deficiencias enviará tareas para atender los problemas individuales.

Plantear interrogante a los estudiantes para que den sus criterios y puedan asimilar la situación problémica. Iniciar con explicaciones orientadoras del contenido de estudio, donde el docente plantea los aspectos más

significativos, los conceptos, ejemplos y métodos esenciales; propone la secuencia de trabajo en cada unidad de estudio como: ejercicios a realizar, aplicaciones de los temas, solución de problemas, verificación de conceptos, análisis y resolución de problemas básicos y de profundización, aplicaciones a la carrera, investigaciones bibliográficas, entre otros.

Buscar que el aprendizaje se base en el análisis y solución de problemas; usando información en forma significativa; favoreciendo la retención; la comprensión; el uso o aplicación de la información, los conceptos, las ideas, los principios y las habilidades en la resolución de problemas de la vida real.

Trabajar obteniendo información teórica, aplicaciones de diversos autores para la comprensión de teoría que permitan la solución de problemas.

Realizar proyectos/productos de aprendizaje, para experimentar una situación profesional real (casa abierta); desarrollar el pensamiento creativo; para utilizar los informes e instrumentos; desarrollar la capacidad de cooperación, trabajo en equipo y sentido de responsabilidad.

Resolver casos de estudio que favorezcan la realización de procesos de pensamiento complejo, tales como: análisis, razonamientos, argumentaciones, revisiones y profundización de diversos temas.

Realizar prácticas con objetos del medio y laboratorio para desarrollar las habilidades proyectadas en función de las competencias profesionales que se desean formar.

Realizar ejercicios orientados a la electrónica de potencia que utilicen tecnología de semiconductores, elementos de potencia, circuitos de control, circuitos de protección y disipadores de calor.

La evaluación cumple con las tres fases: diagnóstica, formativa y sumativa, valorando el desarrollo del estudiante en cada tarea y en especial en los productos integradores de cada unidad.

PROYECCIÓN DEL EMPLEO DE LAS TIC EN LOS PROCESOS DE APRENDIZAJE

Para optimizar el proceso de enseñanza-aprendizaje, se utiliza los laboratorios de electrónica y electrónica de potencia con el siguiente software y hardware: computador, protoboards, multímetro digital, elementos electrónicos, osciloscopios, generadores de funciones, baterías, fuentes de alimentación, módulos didácticos de conversores estáticos de energía, variadores de frecuencia, máquinas eléctricas, software de simulación de circuitos electrónicos con elementos de potencia.

Las TIC (tecnologías de la información y la comunicación) se emplearán en presentación de proyectos de Electrónica de Potencia.

Realización de prácticas de laboratorio, usar software electrónico para la simulación de circuitos de potencia y la posterior construcción de dichos circuitos utilizando los equipos de laboratorio.

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4. RESULTADOS DEL APRENDIZAJE, CONTRIBUCIÓN AL PERFIL DE EGRESO Y TÉCNICA DE EVALUACIÓN.

LOGRO ORESULTADOS DE APRENDIZAJE

NIVELES DE LOGROTécnica de evaluación

Evidencia del aprendizajeA

AltaB

MediaC

Baja1) Mide, simula y analiza; armónicos de

voltaje y corriente y de diferentes parámetros eléctricos (P,Q,S,D, FP, THD, etc) en conversores estáticos de energía.

X

Deberes y consultas de cálculos de diferentes parámetros eléctricos con cargas lineales y no lineales.Informes de simulación de circuitos eléctricos con carga lineal y no lineal.Informes de medición y análisis de armónicos y de diferentes parámetros eléctricos en conversores estáticos de energía.Pruebas y lecciones.

2) Diseña e implementa circuitos; de control y de protección para interruptores de estado sólido de potencia.

X

Deberes y consultas de diseño de circuitos de control y protecciones para interruptores de estado sólido de potencia.Informes de circuitos de control de interruptores de estado sólido de potencia.Pruebas y lecciones.

3) Diseña e implementa conversores estáticos de energía, utilizando interruptores de estado sólido de potencia, circuitos de control y protecciones.

X

Deberes y consultas de diseño de conversores estáticos de energía.Informes de conversores estáticos de energía.Informe sobre proyecto final.Pruebas y lecciones.

4)

5)

6)

5


5. DISTRIBUCIÓN DEL TIEMPO:

TOTAL HORAS

CONFERENCIASCLASES

PRÁCTICASLABORATORIOS

CLASESDEBATES

CLASESEVALUACIÓN

TRABAJO AUTÓNOMO DEL

ESTUDIANTE

96 44 14 16 6 16 96

6. TÉCNICAS Y PONDERACIÓN DE LA EVALUACIÓN.

Técnica de evaluación 1er Parcial* 2do Parcial* 3er Parcial*Resolución de ejercicios 1 1 1Investigación Bibliográfica 1 1 1Lecciones oral/escritaPruebas orales/escrita 4 4 4Laboratorios 2 2 2TalleresSolución de problemasPrácticasExposiciónTrabajo colaborativoExamen parcial 12 12 12Otras formas de evaluación

Total: 20 20 20

7. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA/ TEXTO GUÍA DE LA ASIGN]ATURA

TITULO AUTOR EDICIÓN AÑO IDIOMA EDITORIAL DIGITAL

ELECTRONICA DE POTENCIA, CIRCUITOS, DISPOSITIVOS Y APPLICACIONES.

Ned Mohan – Tore M. Undeland – William p. Robbins.

Tercera 2009 Español McGraw Hill elibro

BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA

TITULO AUTOR EDICIÓN AÑO IDIOMA EDITORIAL

FUNDAMENTALS OF POWER ELECTRONICS.

Reddy S. R. 2000 Ingles Narosa

ELECTRÓNICA DE POTENCIA. Salvador Seguí Chilet – Fco. J. Gimeno Sales – Carlos Sánchez Díaz – Salvador Orts Grau

Tercera 2004 Español Alfaomega

ELECTRÓNICA DE POTENCIA, CIRCUITOS, DISPOSITIVOS Y APLICACIONES.

Muhammand H. Rashid.

Tercera 2004 Español Prentice Hall

CONVERTIDORES ESTÁTICOS, INTRODUCCIÓN A SU TEORÍA Y FUNCIONAMIENTO-

Siemens. 1986 Español Marcombo

INTRODUCTION TO SOLID STATE POWER ELECTRONICS.

Westinghouse Electric Corporation

1977 Ingles John William Motto Jr.

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Semiconductor division

8. LECTURAS PRINCIPALES:

TEMA TEXTO PÁGINA

Introducción. ELECTRONICA DE POTENCIA, CIRCUITOS, DISPOSITIVOS Y APPLICACIONES.

Desde la página 3 hasta la página 65.

Convertidores genéricos de Electrónica de Potencia.



Dispositivos semiconductores ELECTRONICA DE POTENCIA, CIRCUITOS, DISPOSITIVOS Y APPLICACIONES.


Consideraciones prácticas del diseño de convertidores.



9. ACUERDOS:

DEL DOCENTE: El profesor se compromete a ayudar a los estudiantes acorde a sus requerimientos. Las lecciones podrán ser solicitadas por el profesor continuamente, sin previo aviso a los estudiantes. Los demás trabajos serán solicitados por el profesor por lo menos con una sesión de clase de anticipación.

DE LOS ESTUDIANTES:

El estudiante deberá leer los artículos científicos, lecturas recomendadas, previa su asistencia a las sesiones. Los trabajos deben ser presentados con puntualidad. Los trabajos en grupo deberán realizarse con la participación total de sus integrantes. Los estudiantes y el profesor deberán estar en clase sin ningún retraso, salvo casos debidamente justificados. Los estudiantes y el profesor no podrán contestar el celular en clase. Los estudiantes no podrán usar el celular durante una prueba o exámenes Realizar trabajo autónomo. Cualquier forma de fraude comprobado, implicará la reprobación de la asignatura. Los trabajos realizados deberán ser correctamente referenciados, de ser el caso. En caso totalmente justificado un estudiante podrá abandonar o reingresar a la clase sin interrumpirla.

10. FIRMAS DE LEGALIZACIÓN

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____________________________ _____________________ Ing. C. Marcelo Silva M. Ing. C. Marcelo Silva M.

Docente Coordinar del Área de Conocimiento

__________________________Ing. Vicente Hallo C.

DIRECTOR DE CARRERAINGENIERÍA MECATRÓNICA

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electronica de potencia abr 15 ago 15 espe matriz mecatronica

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