Redes Eléctricas

Redes eléctricas – Leopoldo Silva Bijit

En la formación de ingenieros eléctricos y electrónicos, la teoría de Redes Eléctricas es el primer curso de ingeniería en el cual se establecen modelos matemáticos a partir de leyes físicas. En el Capítulo 1 se definen las variables eléctricas: voltaje, corriente y potencia y se enuncian las leyes de Kirchhoff y los teoremas de Tellegen a partir de conceptos físicos más fundamentales como la conservación de la carga y de la energía. En el Capítulo 2 se establecen modelos de componentes de redes relacionándolos con las leyes físicas del electromagnetismo en las que están basados.

En el Capítulo 3, apoyándose en grafos y en el álgebra de matrices, se determina el número de ecuaciones independientes debidas a la interconexión y también los diversos conjuntos de variables independientes y sus relaciones. Los Capítulos 1 a 3 constituyen los postulados de la teoría de redes y son su núcleo teórico; el resto de los capítulos son aplicaciones o teoremas derivados de estos principios. El Capítulo 4 presenta métodos generales para plantear sistemas de ecuaciones diferenciales que representan matemáticamente a la red. Se incluye una metodología para plantear las ecuaciones de estado de la red, además de los clásicos métodos de mallas y nodal. El Capítulo 5 formaliza la obtención de redes equivalentes desarrollando teoremas. El Capítulo 6 define redes lineales e invariantes en el tiempo y sus propiedades. Se desarrolla el método de superposición y su aplicación en la demostración de los teoremas de redes equivalentes de Thévenin y Norton. Los Capítulos 5 y 6 exploran metodologías tradicionales para el cálculo de algunas variables de la red, mientras que el Capítulo 4 está orientado a obtener la solución para todas las variables. El Capítulo 7 muestra soluciones de redes dinámicas de primer y segundo orden; sin excitaciones y con funciones forzantes continuas y sinusoidales. En el Capítulo 8 se estudian, con bastante detalle, redes sometidas a excitaciones sinusoidales en estado estacionario. El Capítulo 9 estudia la respuesta en frecuencia de redes. Se definen los parámetros de importancia en filtros y la implementación de filtros activos. Transversalmente a las exposiciones de los temas clásicos se incentiva el uso de herramientas computacionales, que son ampliamente empleadas en la disciplina. El texto contiene dos apéndices que ilustran el uso de SPICE y Maple en la formulación, análisis e interpretación de bs resultados de problemas típicos de redes eléctricas. Disponer de herramientas computacionales que resuelvan, simulen y desplieguen las formas de ondas de las respuestas, puede llevar a desconocer la forma en que estas herramientas ocupan bs conceptos y teorías en que están basados. Por esta razón uno de los objetivos del texto es usar herramientas computacionales para resolver los problemas matemáticos asociados a la teoría de redes y a la vez ilustrar en qué aspectos de la teoría están basados los programas y aplicaciones de análisis de redes de tipo electrónicas. Se muestra a través de ejemplos y problemas resueltos que el uso consciente de estas herramientas deja gran parte del material que se expone en los libros clásicos como un asunto histórico.

El trabajo destaca que los contenidos de un primer curso de teoría de Redes Eléctricas deberían ser reorganizados dando especial relevancia a un sólido marco teórico en lugar de enfatizar la operatoria y resolución de problemas con métodos basados en papel y lápiz. Contenido: Prólogo Capítulo 1. Conceptos básicos Capítulo 2. Componentes elementales Capítulo 3. Ecuaciones de interconexión. Leyes de kirchhoff Capítulo 4. Métodos generales de análisis de redes Capítulo 5. Redes equivalentes Capítulo 6. Redes lineales Capítulo 7. Redes dinámicas Capítulo 8. Análisis sinusoidal Capítulo 9. Respuesta en frecuencia Apéndice 1. Uso de spice en la simulación de redes Apéndice 2. Uso de maple en análisis de redes Apéndice 3. Señales