ejercicios de nodos esime zac

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  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    1/24

    Ejercicio 1:

    Diagrama original.

    Diagrama de admitancias:

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    2/24

    Cálculos:

     Admitancias:

    ω=500rad

    seg

     yk =G+ j (ωC −  1

    ωL)

     y1=G+ j(

    −1ωL

    )

     y1=  1

    .25+ j (   −1500 x (1 x 10−3 ) )=4−2 j [simmens ]

     y2= j(ωC −

      1

    ωL)

     y2=0+ j (500 x (2 x 10−3)−   1500 x (.5 x 10−3 ) )=−3 j [ simmens ]

     y3=G+ j(ωC −

      1

    ωL)

     y3=  1

    .5+ j (500 x (1 x 10

    −3)−   1500 x ( .25 ) )=2+0.5 j [ simmens ]

    Voltajes:

    V fc=u1

    V  y 1=u3

    V  y 2=u2−u3

    V  y 3=u2−u1

     Admitancias propias de nodo:

    Y 11= y

    3+2 ( 0 )= y

    3=2+0.5 j [simmens]

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    3/24

    Y 22= y

    2+ y

    3+2( 0 )= y

    2+ y

    3=−3 j+2+0.5 j=2−2.5 j [simmens ]

    Y 33= y

    1+ y

    2+2( 0 )= y

    1+ y

    2=4−2 j−3 j=4−5 j [simmens ]

     Admitancias mutuas de nodo:

    Y 12=− y

    3+2( 0 )+1 ( 0)=− y

    3=−2−0.5 j [simmens ]

    Y 32=− y

    2+2 ( 0 )+1(0)=− y

    2=3 j [simmens]

    Y 13=0

    Y 11u

    1+Y 

    12u

    2+Y 

    13u

    3=− I fc

    Y 21u

    1+Y 

    22u

    2+Y 

    23u

    3=0

    Y 31

    u1+Y 

    32u

    2+Y 

    33u

    3=0

    Ecuaciones:

    ( 2+0.5 j )u1+ (−2−.5 j )u

    2+0u

    3=−(

    −7

    √ 2∠0°)

    (−2−0.5 j )u1+( 2−2.5 j )u2+(3 j)u3=0

    ( 0 ) u1+( 3 j ) u

    2+(4−5  j)u

    3=0

    Resolviendo el sistema de ecuaciones se obtiene:

    u1=3.6686∠25.209 °

    u2=2.3623∠65.225 °

    u3=1.1068∠26.565 °

    Voltajes:

    V fc=3.6686∠25.209°

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    4/24

    V  y 1=1.1068∠26.565°

    V  y 2=2.3623∠65.225°−1.1068∠26.565 °=1.649∠90°

    V  y 3=2.3623∠65.225 °−3.6686∠25.209°=2.4010∠165.96 °

    Ejercicio 2:

    Diagrama original

    Diagrama de admitancias:

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    5/24

    Cálculos:

    f=66.62!"

    ω=2πf  =2πx (636.62 )=4000 rad

    seg

     I fc=  5

    √ 2∠0 °

    #nvertancias:

     Γ kl=(−1)l+k cof Lkl

    ∆ Lkl

    ∆ Lkl=| L11   L12 L

    21  L

    22|=|16

      −1

    −1 5 | x10−

    3

    ∆ Lkl=74 [mHy ]2

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    6/24

     Γ 11=

      5 x 10−3

    74 [mHy ]2=67.56[ Hy]−1

     Γ 22=

    15 x10−3

    74 x10−6=202.7 [ Hy ]

    −1

     Γ 12=

    (−1 )1+2 x (−1 x 10−3)

    74 x 10−6

      =13.51[ Hy]−1

    $dmitancias:

     y1=G

     y1=

    1

    5=0.2[simmens ]

     y2=G

     y2=

    1

    5=0.2[simmens ]

     y3=G+ j(ωC −

      1

    ωL)

     y3=1

    5+ j ((4000∗400 x 10−

    3

    )−  1

    4000 x ( 8 x 10−3 ) ) y3=4.76 x 10

    −3−0.0305   j[simmens ]

     y4= j(− Γ 11ω )=−67.5674 x103   j=−0.01689 j

     y5= j

    (

    − Γ 2

    ω

     )=−202.7

    4 x10

    3  j=−0.05067 j

     y4−5= j(− Γ 12ω )=−13.514 x103   j=−0.00338 j

    Voltajes:

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    7/24

    V fc=u1

    V  y 4=u2

    V  y 5=u3

    V  y 1=u1−u2

    V  y 2=u1−u3

    $dmitancias %ro%ias de nodo:

    Y 11= y1+ y2+ y3+2 ( 0 )=0.2+0.2+4.76 x10−3−0.0305 j

    Y 11=0.4047−0.0305 j [simmens]

    Y 22= y

    1+ y

    4+2 ( 0 )=0.2−0.01689 j [ simmens]

    Y 33= y

    2+ y

    5+2( 0 )=0.2−0.05067 j [simmens ]

    $dmitancias mutuas de nodo:

    Y 12=− y

    1+2 ( 0 )+1 ( 0)=−0.2 [simmens]

    Y 13=− y2+2

    (0

    )+1

    (0

    )=−0.2

    [simmens]

    Y 23=0+2 ( 0 )+1 ( y4−5 )=−0.00338 j [simmens]

    &istema de ecuaciones

    Y 11u

    1+Y 

    12u

    2+Y 

    13u

    3=− I fc

    Y 21u

    1+Y 

    22u

    2+Y 

    23u

    3=0

    Y 31 u1+Y 32 u2+Y 33 u3=0

    ( 0.4047−0.0305 j )u1+(−0.2 ) u

    2+(−0.2)u

    3=−(

    −5

    √ 2∠0° )

    (−0.2 )u1+( 0.2−0.01689 j )u

    2+(−0.00338 j)u

    3=0

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    8/24

    (−0.2)u1+(−0.00338 j )u

    2+(0.2−0.05067 j )u

    3=0

    &olucionando el sistema de ecuaciones:

    u1=34.311∠78.579 °

    u2=34.047∠84.315 °

    u3=33.209∠93.754 °

    Voltajes:

    V fc=34.311∠78.579°

    V  y 4=34.047∠84.315°

    V  y 5=33.209∠93.754 °

    V  y 1=34.311∠78.579 °−34.047∠84.315°=3.4302∠−4.1475°

    V  y 2=34.311∠78.579°−33.209∠93.754 °=8.9816∠3.1517 °

    Ejercicio :

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    9/24

    Diagrama original:

    Diagrama de admitancias:

    Cálculos:

    Vfv=5

    √ 2∟0° [V ]

    Invertancias:

     Γ kl=(−1)l+k cof Lkl

    ∆ Lkl

    ∆ Lkl=| L11   L12 L21  L

    22|=|  8   −1−1 2 | x10−3

    ∆ Lkl=15[mHy ]2

    L11=8X10-3 Hy

    L22=2X10-3 Hy

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    10/24

    L12=-1X10-3 Hy

    Γ11=13333 Hy-1

    Γ22=!3333 Hy-1

    Γ12="""" Hy

    -1

    Γ33=120#8 Hy-1

     Admitancias

     y1=15+ j ( ( 102 )−133.3310   )=15+6.66 j [simmens ]

     y2=40+ j(−533.3310   )=40−53.33 j [ simmens ]

     y3=20+ j ( ( 52 )−120.4010   )=20+37.95 j [simmens ]

     y12=(− j  66.6610  )=−6.66  j [simmens ]

     Admitancias propias de nodo

    Y 11= y

    1+2 ( 0 )=15+6.66 j [ simmens ]

    Y 22= y

    2+ y

    3+2( 0 )=60−15.38 j [simmens]

    Y 12=0+2 ( 0 )+1 (+ y12)=−6.66 j [simmes ]

    $istema de ecuaciones

    Y 11! 

    1+Y 

    12! 

    1=

      5

    √ 2∟0°

    Y 21! 1+Y 22! 2=0

    (15+6.66 j )! 1+(−6.66 j )! 

    2=

      5

    √ 2∟ 0°

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    11/24

    (−6.66 j )! 1+(60−15.38 j )! 2=0

    Los va%ores de & son:

    ! 1=0.2677−0.1166 j

    √ 2=.2064 ∟−23.53 ° [V  ]

    ! 2=

    0.00500+0.031 j

    √ 2=0.222∟80.83 ° [V  ]

    Vo%ta'es de cada e%emento:

    Vy1= &1¿ .2064 ∟−23.53 ° [V ]

    Vy2= &2¿0.022∟80.83° [V ]

    Vfc= &1¿0.2064 ∟−23.53 ° [V  ]

    Vy3= &2¿0.0222∟80.83° [V  ]

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    12/24

    Ejercicio ':

    Diagrama original:

    Diagrama de admitancias:

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    13/24

    Cálculos:

    ()c=5

    √ 2∟ 0 ° [ " ]

     Γ kl=(−1)l+k 

    cof Lkl

    ∆ Lkl

    ∆ Lkl=|  8   −4 0−4 8.3 2

    0 2 2| x 10−3

    ∆ Lkl=6.881 0−8[ Hy]3

    Γ11=18313 Hy-1

    Γ12=11"28 Hy-1

    Γ13=-11"28 Hy-1

    Γ22=232!"Hy-1

    Γ23=-232!" Hy-1

    Γ33=*32!" Hy-1

     Admitancias:

     y1=15+ j (10 2−

    183.13

    10)=15+1.68   j [simmens]

     y2=15+ j (10 2−232.5610   )=15−3.255  j [simmens]

     y3=40

    + j(−732.56

    10

      )=40

    −73.26

      j [simmens]

     y4= j(105−   1108.31 0−3 )=37.95 j [simmens]

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    14/24

     y5= j(

      1

    108.310−3 )=−12.05 j [simmens ]

     y12=−11.63 j [simmens ]

     y13=11.63 j [simmens]

     y23=23.26[ simmens]

     Admitancias propias de nodo:

    Y 11= y

    2+ y

    1+2 (+ y12 )=30−24.58 j [simmens]

    Y 22= y

    3+ y

    4+ y

    5+ y

    2+2 (− y23)=55−97.133 j [simmens]

     Admitancias mutuas de nodo:

    Y 12=− y

    2+2 ( 0 )+1 (− y12+ y23+ y13 )=−15+49.77 j [simmens ]

    +cuaciones:

    Y 11! 

    1+Y 

    12! 

    2=− I#c

    Y 21! 

    1+Y 

    22! 

    2=0

    $ustituyendo %os va%ores de %as admitancias:

    ( 30−24.58   j )! 1+(−15+49.77  j )! 

    2=+5

    √ 2∟0°

    (−15+49.77   j)! 1+(55−97.135 j )! 2=0

    Los va%ores de & son:

    ! 1=

    0.1766+0.00270 j

    √ 2=0.1248 ∟ 0.87 ° [V ]

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    15/24

    ! 2=

    0.0805−0.01692 j

    √ 20.058∟−11.87°[V  ]

     A,ora ue conocemos %os vo%ta'es. procedemos a ca%cu%ar e% vo%ta'e de cadae%emento:

    Vfc=&1¿0.1248 ∟0.87 ° [V ]

    V/1= &1¿0.1248∟0.87 ° [V  ]

    V/3=V/#=V/!=&2¿0.0581 ∟−11.87 ° [V ]

    V/#=&1 &2¿

    0.176620

    √ 2∟0.87 °−

    0.082258

    √ 2∟−11.87 °=0.0693 ∟11.52 ° [V  ]

     

    Ejercicio (:

    Diagrama original:

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    16/24

    Diagrama de admitancias:

    Cálculos:

    #nvertancias

     L1=8 x10−3[ Hy]

     L2=5 x10−3[ Hy]

     L1−2=2 x 10−3[ Hy ]

     L3=3 x10−3[ Hy]

     L4=8 x 10−3[ Hy]

     L3−4=1 x 10−3 [ Hy ]

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    17/24

    ∆ L12=| L11   L12 L

    21  L

    22|=|8 22 5| x10−3

    ∆ L12=36 [mHy ]2

     Γ 11=(−1)2∗5 x10−3

    36 x 10−6   =138.88 [ Hy ]

    −1

     Γ 22=(−1)4∗8 x 10−3

    36 x10−6   =222.22[ Hy ]

    −1

     Γ 12=(−1)3∗2 x 10−3

    36 x 10−6   =−55.55 [ Hy ]

    −1

    ∆ L34=| L33   L34 L

    43  L

    44|=|3 11 8| x 10−3

    ∆ Lkl=23[mHy ]2

     Γ 33=(−1)6∗8 x10−3

    23 x10−6   =347.82[ Hy]

    −1

     Γ 44=(−1)8∗3 x 10−3

    23 x 10−6   =130.43[ Hy ]

    −1

     Γ 34=(−1)7∗1 x 10−3

    23 x 10−6   =−43.47 [ Hy ]

    −1

    $dmitancias

     y1=G+ j(ωC −

     Γ 

    ω)

     y1=15+ j ((10∗2)−138.8810   ) =1()6.112j

     y2=G+ j(

    − Γ ω  )

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    18/24

     y2=40+ j(−222.2210   ) = '*+22.22j

     y3=G+ j(ωC −

     Γ 

    ω)

     y3=20+ j ((10∗5)−347.8210   ) = 2*)1(.21,j

     y4=G+ j (ωC −

     Γ 

    ω)

     y4=15+ j((10∗2)−130.43 x10

    −3

    10   ) = 1()6.-(j

     y12= j(

    − Γ ω  )

     y12= j(−−55.5510   ) = (.((j

     y34= j (

    − Γ ω  )

     y34= j (−−

    43.4710   ) = '.'j

    $dmitancias %ro%ias de nodo

    Y 11= y

    1+2 ( 0 )=15+6.112 j [ simmens]

    Y 22= y

    2+ y

    3+2( 0 )=60−7.002 j [simmens]

    Y 33= y

    4+2 ( 0)=13+6.95 j [simmens ]

    Y 12= y

    12=5.55 j [simmens ]

    Y 13=0 [simmens ]

    Y 23= y

    34=4.347 j [simmens ]

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    19/24

    Voltajes

    V fc=u1

    V f$=u3

    V  y 1=u1

    V  y 2=u2

    V  y 3=u2

    V  y 4=u3

    &istema de ecuaciones

    Y 11u

    1+Y 

    12u

    2+Y 

    13u

    3=− I fc

    Y 21u

    1+Y 

    22u

    2+Y 

    23u

    3=0

    Y 31

    u1+Y 

    32u

    2+Y 

    33u

    3=− I f$

    ( 15+6.112 j )u1+( 5.55 j )u

    2+(0)u

    3=−(

    −5

    √ 2∠0 °)

    ( 5.55 )u1+ ( 60−7.002 j )u2+(4.34 j )u3=0

    ( 0)u1+( 4.34  j )u

    2+(15+6.95 j )u

    3= I f$

    u3=

      2

    √ 2∠0 °

    (4.34  j )u3=(4.34  j )∗(   2√ 2∠0 ° )=

    8.68 j

    √ 2

    ( 15+6.95 j )u3=( 15+6.95  j )∗(   2√ 2∠0°)=

    30+13.9 j

    √ 2

    &istema de ecuaciones:

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    20/24

    ( 15+6.112 j )u1+( 5.55 j )u

    2+(0)u

    3=−(

    −5

    √ 2∠0 °)

    ( 5.55 )u1+ ( 60−7.002 j )u

    2+0=

    −8.68 j

    √ 2

    ( 0)u1+( 4.34  j )u

    2− I f$=

    −30+13.9 j

    √ 2

    (15+6.112 j   5.55 j   0−5.55 j   60−7.002 j   00 4.34 j   −1)=−973.59−261.69 j

    (  5

    √ 2−5.55 j   0

    −8.68 j

    √ 260−7.002 j   0

    −30+13.9   j√ 2

    4.34   j   −1)△

    =0.229460−0.08710

    u1=.24544∠−20.787 °

    (15+6.112 j

      5

    √ 20

    −5.55 j  −8.68 j

    √ 20

    0  −30+13.9 j

    √ 2−1)

    △=.080920∠−77.668°=u

    2

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    21/24

    (

    15+6.112 j   −5.55   j  5

    √ 2

    −5.55 j   60−7.002 j  −8.68 j

    √ 2

    0 4.34 j  −30+13.9 j

    √ 2

    )△=23.723∠24.676 °= I f$

    Voltajes:

    V fc=24544∠−20.787 °

    V f$=  2

    √ 2∠0°

    V  y 1=24544∠−20.787 °

    V  y 2=.080920∠−77.668 °

    V  y 3=.080920∠−77.668 °

    V  y 4=  2

    √ 2∠0°

    Circuito 6:

    Cálculos:

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    22/24

    Vfv=5

    √ 2∟0° [V ]

    %=2

    πf  =2

    π 318.35

    =2000

     H&

    (mpedancias de% circuito:

    ' 1=2+ j ( 2000210−3 )=2+4 j [()ms ]

    ' 2=2+ j ( 2000110−3 )=2+2 j [()ms ]

    ' 3= j(  −1

    2000 .2510−3 )=−2 j [()ms ]

    ' 4=4 [()ms]

    ' 5=1[()ms ]

     Admitancias:

     y1=

      1

    ' 1

    =0.1−0.2 j [simmens]

     y2=

      1

    ' 2

    =0.25−0.25 j [simmens]

     y3=

      1

    ' 3

    =0.5 j [simmens ]

     y4=

      1

    ' 4

    =0.25 [simmens ]

     y5=

      1

    ' 5

    =1[simmens ]

    +% vo%ta'e da cada uno es:

    Vfv=  ! 

    1=

      5

    √ 2∟0° [V  ]

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    23/24

    Vy#=&2

    Vy!=&3

    ero saemos ue e% vo%ta'e en e%ementos en para%e%o es e% mismo. por %o tanto:

    Vfv= &1 =&2 =&3=5

    √ 2∟ 0 °[V ]

     Admitancias propias de nodo:

    Y 11= y

    2+ y

    1+2 ( 0 )=0.35−0.45  j [simmens]

    Y 22= y

    3+ y

    4+ y

    1+2 ( 0 )=0.35−0.3 j [simmens]

    Y 33= y

    5+ y

    3+ y

    2+2( 0 )=01.25+0.25  j [simmens]

     Admitancias mutuas de nodo:

    Y 12=− y

    1+2 ( 0 )+1 ( 0)=−0.1+0.2 j [simmens ]

    Y 13=− y

    2+2( 0 )+1 ( 0)=−0.25+0.25 j [simmens ]

    Y 23=− y3+2( 0 )+1 ( 0 )=−0.5 j [simmens ]

    +cuaciones:

    Y 11! 

    1+Y 

    12! 

    2+Y 

    13! 

    3= I#$

    Y 21

    ! 1+Y 

    22! 

    2+Y 

    23! 

    3=0

    Y 31! 

    1+Y 

    32! 

    2+Y 

    33! 

    3=0

    omo so%o tenemos una inc45nita. so%o uti%i6amos %a ecuaci4n 1:

    Y 11! 

    1+Y 

    12! 

    2+Y 

    13! 

    3= I#$

    (0.35−0.45 j)(  5

    √ 2)+(−0.1+0.2 j)(

      5

    √ 2)+(−0.25+0.25 j )(

      5

    √ 2)= I#$

  • 8/18/2019 Ejercicios de nodos Esime zac

    24/24

    0= I#$