miércoles, 16 de mayo de 2012
lunes, 23 de abril de 2012
sábado, 10 de marzo de 2012
DEFINICIONES ELÉCTRICAS
Definiciones eléctricas.
Desde esta página tendréis acceso a lasdefiniciones eléctricas.
Por que no es lo mismo electrotécnia queelectricidad,es necesario implementar este apartado en este sitio web.
Asimismo, introduciremos un poquillo de historia eléctrica, para a los que les guste saberlo todo, veremos cosillas interesantes en este terreno, así que os invitamos a echarle una ojeada a este apartado.
Introduciremos algunos personajes históricos y sus teorías, ya que por su relevancia merecen, no solo ser mencionados, sino también estudiados. La electricidad descansa sobre sus espaldas.
También tendréis acceso a la página deelectrónica, que de hecho es una temática surgida de la electricidad, pues sus principios físicos son idénticos.
Como decimos, la web esta en constante crecimiento, y no tenemos intención de detenernos, pero también esperamos vuestra colaboración, por muy pequeña que parezca, siempre será bienvenida.
Por que no es lo mismo electrotécnia queelectricidad,es necesario implementar este apartado en este sitio web.
Asimismo, introduciremos un poquillo de historia eléctrica, para a los que les guste saberlo todo, veremos cosillas interesantes en este terreno, así que os invitamos a echarle una ojeada a este apartado.
Introduciremos algunos personajes históricos y sus teorías, ya que por su relevancia merecen, no solo ser mencionados, sino también estudiados. La electricidad descansa sobre sus espaldas.
También tendréis acceso a la página deelectrónica, que de hecho es una temática surgida de la electricidad, pues sus principios físicos son idénticos.
Como decimos, la web esta en constante crecimiento, y no tenemos intención de detenernos, pero también esperamos vuestra colaboración, por muy pequeña que parezca, siempre será bienvenida.
LOS TRANSFORMADORES
Los transformadores.
Los transformadores eléctricos han sido uno de los inventos más relevantes de la tecnología eléctrica. Sin la existencia de los transformadores, sería imposible la distribución de la energía eléctrica tal y como la conocemos hoy en día. La explicación es muy simple, por una cuestión de seguridad no se puede suministrar a nuestros hogares la cantidad de Kw que salen de una central eléctrica, es imprescindible el concurso de unos transformadores para realizar el suministro doméstico.
Sabiendo la importancia del transformador para la vida moderna, pasemos a definir qué es exáctamente el transformador.
El transformador básico es un dispositivo eléctrico construido con dos bobinas acopladas magnéticamente entre sí, de tal forma que al paso de una corriente eléctrica por la primera bobina (llamada primaria) provoca una inducción magnética que implica necesariamente a la segunda bobina (llamada secundaria) y provocando con este principio físico lo que se viene a llamar una transferencia de potencia.
También se puede definir de la siguiente manera, aunque esta nueva definición hace hincapié en su funcionalidad:
El transformador es un dispositivo eléctrico que utilizando las propiedades físicas de la inducción electromagnética es capaz de elevar y disminuir la tensión eléctrica, transformar la frecuencia (Hz), equilibrar o desequilibrar circuitos eléctricos según la necesidad y el caso específico. Transportar la energía eléctrica desde las centrales generadoras de la electricidad hasta las residencias domésticas, los comercios y las industrias. Dicho dispositivo eléctrico también es capaz de aislar circuitos de corriente alterna de circuitos de corriente continua.
Sabiendo la importancia del transformador para la vida moderna, pasemos a definir qué es exáctamente el transformador.
El transformador básico es un dispositivo eléctrico construido con dos bobinas acopladas magnéticamente entre sí, de tal forma que al paso de una corriente eléctrica por la primera bobina (llamada primaria) provoca una inducción magnética que implica necesariamente a la segunda bobina (llamada secundaria) y provocando con este principio físico lo que se viene a llamar una transferencia de potencia.
También se puede definir de la siguiente manera, aunque esta nueva definición hace hincapié en su funcionalidad:
El transformador es un dispositivo eléctrico que utilizando las propiedades físicas de la inducción electromagnética es capaz de elevar y disminuir la tensión eléctrica, transformar la frecuencia (Hz), equilibrar o desequilibrar circuitos eléctricos según la necesidad y el caso específico. Transportar la energía eléctrica desde las centrales generadoras de la electricidad hasta las residencias domésticas, los comercios y las industrias. Dicho dispositivo eléctrico también es capaz de aislar circuitos de corriente alterna de circuitos de corriente continua.
Inducción en una bobina.
Para poder entender como funciona un transformador, un motor eléctrico u otro dispositivo o máquina eléctrica basada en bobinas, se hace necesario explicar como se produce el fenómeno de inducción eléctrica y, sobretodo, comprender como sucede la transferencia de potencia o energía.
En el dibujo podemos observar una bobina de N vueltas con un núcleo de aire, alimentada con una fuente de alimentación Eg de corriente alterna. La bobina tiene una reactancia y, como tal, absorbe una intensidad Im. Si la resistencia de la bobina es mínima, tenemos que la siguiente ecuación: Im=Eg/Xm , donde Xm representa la reactancia de la bobina.
La intensidad Im se encuentra desfasada 90° respecto a la tensión Eg, mientras que el flujo Φ, se encuentra en sintonía con la intensidad. Esto es algo que ocurre en todos los circuitos inductivos.
La intensidad Im al paso por la bobina, crea una fuerza magnetomotriz o líneas de fuerzas electromotices que, a su vez, generan un flujo Φ. Al ser la alimentación de tensión alterna, se genera flujos de pico, es decir, flujos máximos :Φmax y flujos mínimos Φmin. Pero aquí solamente nos interesan losΦmax.
El flujo, a su vez genera una tensión eficaz E. Tanto la tensión eficaz E y la tensión aplicada Eg, tienen que ser iguales, porque como se puede observar en el dibujo, las dos tensiones se encuentran en las mismas líneas de alimentación.
Así tenemos que la ecuación que define las dos tensiones sería:
E=Eg=4,44*f*N*Φmax
Donde f representa la frecuencia; N el número de vueltas de la bobina; y el4,44 es una constante cuyo valor exacto (para los sibaritas) es= 2*Π/√2.
La ecuación nos explica, que con una tensión Eg constante, el flujo Φ será constante.
Sin embargo, si introducimos un núcleo de hierro en el interior de la bobina, las condiciones cambian, algo que resulta muy relevante para la funcionalidad de los transformadores y sus diversos tipos.
En esta nueva situación, si la tensión Eg se mantiene constante, el flujo Φmaxse matendrá constante y, por tanto, Eg=E. Hasta aquí no hay una diferencia entre núcleo de aire y el núcleo de hierro. Pero lo que si que cambia, significativamente, es la Im. Con un núcleo de hierro, la Im disminuye o es más baja. Y esto sucede, porque se necesita una fuerza magnetomotriz mucho menor para producir el mismo flujo Φmax.
En el dibujo podemos observar una bobina de N vueltas con un núcleo de aire, alimentada con una fuente de alimentación Eg de corriente alterna. La bobina tiene una reactancia y, como tal, absorbe una intensidad Im. Si la resistencia de la bobina es mínima, tenemos que la siguiente ecuación: Im=Eg/Xm , donde Xm representa la reactancia de la bobina.
La intensidad Im se encuentra desfasada 90° respecto a la tensión Eg, mientras que el flujo Φ, se encuentra en sintonía con la intensidad. Esto es algo que ocurre en todos los circuitos inductivos.
La intensidad Im al paso por la bobina, crea una fuerza magnetomotriz o líneas de fuerzas electromotices que, a su vez, generan un flujo Φ. Al ser la alimentación de tensión alterna, se genera flujos de pico, es decir, flujos máximos :Φmax y flujos mínimos Φmin. Pero aquí solamente nos interesan losΦmax.
El flujo, a su vez genera una tensión eficaz E. Tanto la tensión eficaz E y la tensión aplicada Eg, tienen que ser iguales, porque como se puede observar en el dibujo, las dos tensiones se encuentran en las mismas líneas de alimentación.
Así tenemos que la ecuación que define las dos tensiones sería:
E=Eg=4,44*f*N*Φmax
Donde f representa la frecuencia; N el número de vueltas de la bobina; y el4,44 es una constante cuyo valor exacto (para los sibaritas) es= 2*Π/√2.
La ecuación nos explica, que con una tensión Eg constante, el flujo Φ será constante.
Sin embargo, si introducimos un núcleo de hierro en el interior de la bobina, las condiciones cambian, algo que resulta muy relevante para la funcionalidad de los transformadores y sus diversos tipos.
En esta nueva situación, si la tensión Eg se mantiene constante, el flujo Φmaxse matendrá constante y, por tanto, Eg=E. Hasta aquí no hay una diferencia entre núcleo de aire y el núcleo de hierro. Pero lo que si que cambia, significativamente, es la Im. Con un núcleo de hierro, la Im disminuye o es más baja. Y esto sucede, porque se necesita una fuerza magnetomotriz mucho menor para producir el mismo flujo Φmax.
El funcionamiento del transformador básico.
Hasta ahora hemos analizado como se comporta una sola bobina a la que se le induce una corriente eléctrica. Ahora vamos a realizar otro análisis para conocer qué sucede cuando se acoplan dos bobinas magnéticamente, es decir, cómo funciona un transformador.
Como podemos observar en el dibujo, tenemos una fuente de alimentación de tensión o corriente alterna Eg, dos bobinas (una llamada primaria y la otra llamada secundaria, con N vueltas o espiras, una tensión inducida en la bobina secundaria que denominamos E2, un flujo total ΦT que es la suma de dos flujos: el flujo mutuo Φm1 que corresponde al flujo que acopla magnéticamente a las dos bobinas más el flujo Φf1 que incide únicamente en la bobina primaria. La tensión E1 continua siendo igual a la tensión Eg. Y, también, hemos de indicar que se trata de un transformador en vacio porque no tiene una carga, además de que las dos bobinas están con un núcleo de aire. Es lo que se viene a denominar un transformador básico o elemental.
Las tensiones existentes en el circuito son dos. Entre los puntos 1 y 2 y, entre los puntos 3 y 4. Esto quiere decir, que entre cualquier otra combinación de puntos no existe tensión. Así que podemos decir, que las bobinas se encuentran aisladas en términos eléctricos.
El flujo Φm1 enlaza con su campo magnético las dos bobinas generando de esta forma una tensión E2. El flujo Φf1 solamente incide sobre las espiras de la bobina primaria y la podemos denominar como flujo de dispersión. El flujoΦT es el flujo total, es decir la suma de los otros dos flujos. En el caso que las bobinas esten muy separadas, el flujo Φm1 es muy reducido y estaremos hablando de un acoplamiento de bobinas débil. Sin embargo, si juntamos las dos bobinas, el flujo Φm1 aumenta respecto al flujo ΦT y abremos conseguido un acoplamiento entre bobinas óptimo. Esta es la razón, por el cual, en la mayoría de los transformadores industriales se realizan los devanados de las bobinas uno encima del otro, para conseguir mejorar el acoplamiento.
Falta indicar, que con un acoplamiento débil, no solamente disminuye el flujoΦm1, también se reduce la tensión E2. Sin embargo, al acercar las dos bobinas, se aumenta el flujo Φm1 y, por tanto, se aumenta la tensión E2. Así, que la relación entre el flujo Φm1 y la tensión E2 es proporcional.
El coeficiente de acoplamiento. El acoplamiento entre las bobinas primaria y secundaria es una medida física y, por lo tanto, se puede calcular. El calculo se realiza con la siguiente ecuación:
K=Φm1/ΦT ;en donde K es el coeficiente y no tiene unidades.
Como podemos observar en el dibujo, tenemos una fuente de alimentación de tensión o corriente alterna Eg, dos bobinas (una llamada primaria y la otra llamada secundaria, con N vueltas o espiras, una tensión inducida en la bobina secundaria que denominamos E2, un flujo total ΦT que es la suma de dos flujos: el flujo mutuo Φm1 que corresponde al flujo que acopla magnéticamente a las dos bobinas más el flujo Φf1 que incide únicamente en la bobina primaria. La tensión E1 continua siendo igual a la tensión Eg. Y, también, hemos de indicar que se trata de un transformador en vacio porque no tiene una carga, además de que las dos bobinas están con un núcleo de aire. Es lo que se viene a denominar un transformador básico o elemental.
Las tensiones existentes en el circuito son dos. Entre los puntos 1 y 2 y, entre los puntos 3 y 4. Esto quiere decir, que entre cualquier otra combinación de puntos no existe tensión. Así que podemos decir, que las bobinas se encuentran aisladas en términos eléctricos.
El flujo Φm1 enlaza con su campo magnético las dos bobinas generando de esta forma una tensión E2. El flujo Φf1 solamente incide sobre las espiras de la bobina primaria y la podemos denominar como flujo de dispersión. El flujoΦT es el flujo total, es decir la suma de los otros dos flujos. En el caso que las bobinas esten muy separadas, el flujo Φm1 es muy reducido y estaremos hablando de un acoplamiento de bobinas débil. Sin embargo, si juntamos las dos bobinas, el flujo Φm1 aumenta respecto al flujo ΦT y abremos conseguido un acoplamiento entre bobinas óptimo. Esta es la razón, por el cual, en la mayoría de los transformadores industriales se realizan los devanados de las bobinas uno encima del otro, para conseguir mejorar el acoplamiento.
Falta indicar, que con un acoplamiento débil, no solamente disminuye el flujoΦm1, también se reduce la tensión E2. Sin embargo, al acercar las dos bobinas, se aumenta el flujo Φm1 y, por tanto, se aumenta la tensión E2. Así, que la relación entre el flujo Φm1 y la tensión E2 es proporcional.
El coeficiente de acoplamiento. El acoplamiento entre las bobinas primaria y secundaria es una medida física y, por lo tanto, se puede calcular. El calculo se realiza con la siguiente ecuación:
K=Φm1/ΦT ;en donde K es el coeficiente y no tiene unidades.
MOTORES
Motor eléctrico
Existen varios tipos de motores y continuará proliferando nuevos tipos de motores según avance la tecnología. Pero antes de adentrarnos en la clasificación, vamos a definir los elementos que componen a los motores.
1. La carcasa o caja que envuelve las partes eléctricas del motor, es la parte externa.
2. El inductor, llamado estartor cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado estatórico, que es una parte fija y unida a la carcasa.
3. El inducido, llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado rotórico, que constituye la parte móvil del motor y resulta ser la salida o eje del motor.
Ahora que ya sabemos diferencias las diferentes partes que componen un motor, vamos a clasificarlos:
1. Motores de corriente alterna, se usan mucho en la industria, sobretodo, el motor trifásico asíncrono de jaula de ardilla.
2. Motores de corriente continua, suelen utilizarse cuando se necesita precisión en la velocidad, montacargas, locomoción, etc.
3. Motores universales. Son los que pueden funcionan con corriente alterna o continua, se usan mucho en electrodomésticos. Son los motores con colector.
Pero no nos quedemos aquí, realicemos una clasificación más amplia:
1. La carcasa o caja que envuelve las partes eléctricas del motor, es la parte externa.
2. El inductor, llamado estartor cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado estatórico, que es una parte fija y unida a la carcasa.
3. El inducido, llamado rotor cuando se trata de motores de corriente alterna, consta de un apilado de chapas magnéticas y sobre ellas está enrollado el bobinado rotórico, que constituye la parte móvil del motor y resulta ser la salida o eje del motor.
Ahora que ya sabemos diferencias las diferentes partes que componen un motor, vamos a clasificarlos:
1. Motores de corriente alterna, se usan mucho en la industria, sobretodo, el motor trifásico asíncrono de jaula de ardilla.
2. Motores de corriente continua, suelen utilizarse cuando se necesita precisión en la velocidad, montacargas, locomoción, etc.
3. Motores universales. Son los que pueden funcionan con corriente alterna o continua, se usan mucho en electrodomésticos. Son los motores con colector.
Pero no nos quedemos aquí, realicemos una clasificación más amplia:
Motor de corriente alterna.
Podemos clasificarlos de varias maneras, por su velocidad de giro, por el tipo de rotor y por el número de fases de alimentación. Vamos a ello:
1. Por su velocidad de giro.
1. Asíncronos. Un motor se considera asíncrono cuando la velocidad del campo magnético generado por el estártor supera a la velocidad de giro del rotor.
2. Síncronos. Un motor se considera síncrono cuando la velocidad del campo magnético del estártor es igual a la velocidad de giro del rotor. Recordar que el rotor es la parte móvil del motor. Dentro de los motores síncronos, nos encontramos con una subclasificación:
- Motores síncronos trifásicos.
- Motores asíncronos sincronizados.
- Motores con un rotor de imán permanente.
2. Por el tipo de rotor.
- Motores de anillos rozantes.
- Motores con colector.
- Motores de jaula de ardilla.
3. Por su número de fases de alimentación.
- Motores monofásicos.
- Motores bifásicos.
- Motores trifásicos.
- Motores con arranque auxiliar bobinado.
- Motores con arranque auxiliar bobinado y con condensador.
1. Por su velocidad de giro.
1. Asíncronos. Un motor se considera asíncrono cuando la velocidad del campo magnético generado por el estártor supera a la velocidad de giro del rotor.
2. Síncronos. Un motor se considera síncrono cuando la velocidad del campo magnético del estártor es igual a la velocidad de giro del rotor. Recordar que el rotor es la parte móvil del motor. Dentro de los motores síncronos, nos encontramos con una subclasificación:
- Motores síncronos trifásicos.
- Motores asíncronos sincronizados.
- Motores con un rotor de imán permanente.
2. Por el tipo de rotor.
- Motores de anillos rozantes.
- Motores con colector.
- Motores de jaula de ardilla.
3. Por su número de fases de alimentación.
- Motores monofásicos.
- Motores bifásicos.
- Motores trifásicos.
- Motores con arranque auxiliar bobinado.
- Motores con arranque auxiliar bobinado y con condensador.
Motor de corriente continua.
La clasificación de este tipo de motores se realiza en función de los bobinados del inductor y del inducido:
- Motores de excitación en serie.
- Motores de excitación en paralelo.
- Motores de excitación compuesta.
- Motores de excitación en serie.
- Motores de excitación en paralelo.
- Motores de excitación compuesta.
ESQUEMAS ELÉCTRICOS
Esquemas eléctricos
Antes de comenzar, hay que tener claro una cosa, que dependiendo a quien vaya dirigido elesquema tendremos una clase u otra. ¿Porqué?Os preguntaréis. Pues bien, no es lo mismo que lo interprete un ingeniero que un técnico; para empezar, los esquemas que interpreta un ingeniero están más enfocados al diseño, ya sea de la instalación o de la maquinaria; en cambio, los esquemas para el técnico se enfocan con perspectiva de montaje, mantenimiento preventivo y reparación.
De este modo, nos podemos encontrar varios tipos de esquemas.
El ingeniero, se encontrará básicamente unesquema de emplazamiento de los diferentes componentes o dispositivos eléctricos, aunque también tendrá un esquema donde se representen las funciones de dichos componentes y dispositivos.
El técnico, se encontrará lo que se suele llamar losesquemas de conexiones.
Ahora bien, teniendo en cuenta que algunas instalaciones o circuitos son realmente complicados de representar esquemáticamente, tanto el ingeniero como el técnico pueden encontrarse con dos tipos de esquemas.
a) Unifilar: son los que representan en un solo trazo las distintas fases o conductores.
b) Multifilar: son los esquemas que representan todos los trazos correspondientes a las distintas fases o conductores.
En la sección de PLANOS, iré colocando diversos tipos de esquemas, para que podáis ver las diferencias; pero esta claro, que lo que realmente nos interesa son los esquemas de conexiones.
De este modo, nos podemos encontrar varios tipos de esquemas.
El ingeniero, se encontrará básicamente unesquema de emplazamiento de los diferentes componentes o dispositivos eléctricos, aunque también tendrá un esquema donde se representen las funciones de dichos componentes y dispositivos.
El técnico, se encontrará lo que se suele llamar losesquemas de conexiones.
Ahora bien, teniendo en cuenta que algunas instalaciones o circuitos son realmente complicados de representar esquemáticamente, tanto el ingeniero como el técnico pueden encontrarse con dos tipos de esquemas.
a) Unifilar: son los que representan en un solo trazo las distintas fases o conductores.
b) Multifilar: son los esquemas que representan todos los trazos correspondientes a las distintas fases o conductores.
En la sección de PLANOS, iré colocando diversos tipos de esquemas, para que podáis ver las diferencias; pero esta claro, que lo que realmente nos interesa son los esquemas de conexiones.
COMPONENTES ELÉCTRICOS
Componentes eléctricos.
Esta es la página de inicio de los componentes, como podréis adivinar, desde aquí tendréis acceso a los enlaces que os explicarán algunas cosas sobre los componentes principales usados, principalmente en los circuitos de potencia, ya que los circuitos de alumbrado e instalaciones caseras, aparte del contador no es que halla mucho de lo que disertar.
Trataremos, sobre el contactor, el relé, los diferentes tipos de motores eléctricos existentes, etc.
Asimismo, aunque algunos no los consideran componentes propiamente eléctricos, sino, más bien electrónicos, tocaremos el tema de las diferentes clases de detectores.
Recordaros, una vez más, de que echéis un vistazo a las páginas de los fabricantes, encontraréis documentación técnica y manuales para descargar, realmente vale la pena ojearlos.
Trataremos, sobre el contactor, el relé, los diferentes tipos de motores eléctricos existentes, etc.
Asimismo, aunque algunos no los consideran componentes propiamente eléctricos, sino, más bien electrónicos, tocaremos el tema de las diferentes clases de detectores.
Recordaros, una vez más, de que echéis un vistazo a las páginas de los fabricantes, encontraréis documentación técnica y manuales para descargar, realmente vale la pena ojearlos.
SISTEMAS TRIFÁSICOS
Sistemas trifásicos.
Hoy en día se utilizan sistemas trifásicos para producir y distribuir la energía eléctrica. Esto presenta varias ventajas. La primera ventaja y, quizás la más significativa, es el ahorro que se obtiene al distribuir la energía eléctrica bajo un sistema trifásico. En un sistema trifásico tenemos dos tipos de tensiones diferentes, las tensiones de fases y las tensiones de líneas. Las tensiones de fases son las tensiones que existen entre cada fase y el neutro y, se denominan U10, U20 y U30, como se puede observar en el siguiente gráfico:
Las tensiones de línea son aquellas tensiones que existen entre diferentes fases. Estas tensiones se denominan U12, U23 y U31, como se puede observar en siguiente dibujo:
Como podréis imaginar, existe diferencias entre las tensiones de fases y las tensiones de línea. Las tensiones de líneas normalmente son √3 más elevadas que las tensiones de fases. Todo dependerá de como este conectado el generador. Puede estar conectado en estrella o en triágulo.
Al disponer de dos tensiones diferentes podemos dedicar la más elevada para la industria y la más baja para zonas residenciales o viviendas.
Además, tenemos que en la industria se utilizan máquinas eléctricas como son los transformadores, los motores trifásicos, etc.
Las tensiones de línea son aquellas tensiones que existen entre diferentes fases. Estas tensiones se denominan U12, U23 y U31, como se puede observar en siguiente dibujo:
Como podréis imaginar, existe diferencias entre las tensiones de fases y las tensiones de línea. Las tensiones de líneas normalmente son √3 más elevadas que las tensiones de fases. Todo dependerá de como este conectado el generador. Puede estar conectado en estrella o en triágulo.
Al disponer de dos tensiones diferentes podemos dedicar la más elevada para la industria y la más baja para zonas residenciales o viviendas.
Además, tenemos que en la industria se utilizan máquinas eléctricas como son los transformadores, los motores trifásicos, etc.
Conceptos relacionados con el sistema trifásico.
En un sistema trifásico tenemos que tener claro ciertos conceptos y, además cada concepto tiene que ser interpretado según su contexto:
Fases o líneas de fase. Cuando se utiliza esta expresión es que nos estamos refiriendo a los tres conductores que conforman la línea o el tendido trifásico.
Tensión o voltaje de línea. Nos referimos a la tensión que hay entre dos fases.
Tensión o voltaje de fase.Nos referimos a la tensión que hay entre una fase y el neutro o la masa/tierra.
Voltaje trifásico. Nos referimos a la tensión de línea.
Sistema desequilibrado o desbalanceado. También podemos encontrar esta misma expresión expresada de otras maneras: corrientes desequilibradas o desbalanceadas, fases desequilibradas o desbalanceadas,etc. Cuando encontremos una expresión de este estilo quiere decir que no hay 120° de desplazamiento entre las diferentes señales senoidales de fases y puede ser un serio problema porque estaremos cargando a una fase más que a otras.
Transformador de desplazamiento fase. Es un aparato o máquina eléctrica capaz de desplazar las fases. Se rige bajo el principio del transformador.
La secuencia de fases. Nos referimos al orden en que están colocadas las fases. Es importante conocer la secuencia de fases porque de ello dependerá el sentido de giro de un motor, por ejemplo.
Fases o líneas de fase. Cuando se utiliza esta expresión es que nos estamos refiriendo a los tres conductores que conforman la línea o el tendido trifásico.
Tensión o voltaje de línea. Nos referimos a la tensión que hay entre dos fases.
Tensión o voltaje de fase.Nos referimos a la tensión que hay entre una fase y el neutro o la masa/tierra.
Voltaje trifásico. Nos referimos a la tensión de línea.
Sistema desequilibrado o desbalanceado. También podemos encontrar esta misma expresión expresada de otras maneras: corrientes desequilibradas o desbalanceadas, fases desequilibradas o desbalanceadas,etc. Cuando encontremos una expresión de este estilo quiere decir que no hay 120° de desplazamiento entre las diferentes señales senoidales de fases y puede ser un serio problema porque estaremos cargando a una fase más que a otras.
Transformador de desplazamiento fase. Es un aparato o máquina eléctrica capaz de desplazar las fases. Se rige bajo el principio del transformador.
La secuencia de fases. Nos referimos al orden en que están colocadas las fases. Es importante conocer la secuencia de fases porque de ello dependerá el sentido de giro de un motor, por ejemplo.
CORRIENTE ALTERNA
La corriente alterna.
Llamamos corriente alterna a la corriente que cambia constantemente de polaridad, es decir, es la corriente que alcanza un valor pico en su polaridad positiva, después desciende a cero y, por último, alcanza otro valor pico en su polaridad negativa o, viceversa, es decir, primero alcanza el valor pico en su polaridad negativa y luego en su polaridad positiva.
La polaridad es importante, porque es cierto que puede tener una señal senoidal, pero una señal senoidal puede ser tanto de corriente alterna como de corriente continua. Así que es importante tener claro que la corriente alterna cambia de polaridad, independientemente de la forma o apariencia que tenga su señal en un osciloscopio.
Una manera simple de generar corriente alterna, es con el uso de un alternador elemental como el de la figura:
En el dibujo se puede observar, como la espira corta las líneas de fuerza del campo magnético y genera una tensión que es recogida por los dos colectores (Aros/bolas verdes) para que después las escobillas puedan transmitir esa tensión. El dibujo, aunque simple, demuestra de que manera funcionan los alternadores más sencillos.
Ahora bien, en la actualidad y con el fin de eliminar los dos colectores, se construyen los alternadores de diferente manera. La parte móvil no es la bobina, la parte móvil es el rotor o también llamado la parte polar del alternador.
Efectivamente, en el dibujo observamos como las bobinas se encuentran ancladas en el estartor, lo cual las convierte en una parte fija. Y el rotor polarizado es la parte móvil.
La polaridad es importante, porque es cierto que puede tener una señal senoidal, pero una señal senoidal puede ser tanto de corriente alterna como de corriente continua. Así que es importante tener claro que la corriente alterna cambia de polaridad, independientemente de la forma o apariencia que tenga su señal en un osciloscopio.
Una manera simple de generar corriente alterna, es con el uso de un alternador elemental como el de la figura:
En el dibujo se puede observar, como la espira corta las líneas de fuerza del campo magnético y genera una tensión que es recogida por los dos colectores (Aros/bolas verdes) para que después las escobillas puedan transmitir esa tensión. El dibujo, aunque simple, demuestra de que manera funcionan los alternadores más sencillos.
Ahora bien, en la actualidad y con el fin de eliminar los dos colectores, se construyen los alternadores de diferente manera. La parte móvil no es la bobina, la parte móvil es el rotor o también llamado la parte polar del alternador.
Efectivamente, en el dibujo observamos como las bobinas se encuentran ancladas en el estartor, lo cual las convierte en una parte fija. Y el rotor polarizado es la parte móvil.
Las ventajas del uso de la corriente alterna.
Principalmente existen dos ventajas muy significativas y están relacionadas entre si. Una de ellas es su transporte o distribución, ya hemos tratado este tema en otras páginas. Aquí solamente diremos que su transporte o distribución en líneas trifásicas lo hacen más económico y seguro que si fuera corriente continua.
La otra ventaja es su transformación. La corriente alterna se puede transformar y variar con un transformador, en cambio la corriente continua no se puede transformar con un transformador. Es cierto que se puede reducir la corriente continua, pero no se puede aumentar.
Existe otra ventaja del uso de la corriente alterna. Las máquinas eléctricas como los motores están mejor diseñados para el uso de la corriente alterna que para la corriente continua. De hecho, los motores de corriente alterna son más sencillos de fabricar y más robustos que los motores de corriente continua.
La otra ventaja es su transformación. La corriente alterna se puede transformar y variar con un transformador, en cambio la corriente continua no se puede transformar con un transformador. Es cierto que se puede reducir la corriente continua, pero no se puede aumentar.
Existe otra ventaja del uso de la corriente alterna. Las máquinas eléctricas como los motores están mejor diseñados para el uso de la corriente alterna que para la corriente continua. De hecho, los motores de corriente alterna son más sencillos de fabricar y más robustos que los motores de corriente continua.
¡QUE ES ELECTROTECNIA?
Electrotécnia.
¿Qué és la electrotécnia?
La electrotécnia no es otra cosa que la electricidad aplicada, y esta definición encierra muchas cosas.
Engloba a la fabricación, la distribución o transporte, los componentes eléctricos y los aparatos eléctricos. Como se puede observar, la electrótecnia es toda una disciplina dentro de la ciencia eléctrica.
La electrotécnia no es otra cosa que la electricidad aplicada, y esta definición encierra muchas cosas.
Engloba a la fabricación, la distribución o transporte, los componentes eléctricos y los aparatos eléctricos. Como se puede observar, la electrótecnia es toda una disciplina dentro de la ciencia eléctrica.
La producción.
Se puede producir con varios tipos de tecnología existentes actualmente, algunos más límpios que otros.
Central hidrológica: Aprovechando la circulación del agua, cuando cae de un pantano, se la conduce hasta una turbina, que es la encargada de generar la electricidad.
Central térmica: Utiliza vapor de agua dirigida sobre una turbina, para producir electricidad. El vapor de agua se consigue a través de métodos nada respetuosos con el medio ambiente, pues ocasionan mucha polución, este es el principal motivo de que esten alejadas de los centros urbanos. Polucionan porque utilizan materiales para la combustión como el gas, al gas-oil y el carbón.
Central nuclear: El concepto que usan es similar al de las centrales térmicas, es decir, se hacen servir del vapor de agua para que una turbina genere la electricidad. Para este menester usan el uranio como combustible, por este motivo, están muy mal consideradas por los ecologistas, porque además de producir electricidad, producen grandes cantidades de desechos radioactivos que tardan miles de años en eliminarse, sin contar el hecho de que la radioactividad es altamente contaminante.
Granjas de viento: Aquí entramos en un nuevo concepto de energía, la energía renovable. Ya no se usa el agua o el vapor de agua para alimentar a una turbina, se emplea la energía cinética del viento para alimentar a un generador. De esta forma se transforma la energía cinética del viento en energía eléctrica. La gran ventaja, la dicha, no poluciona, pero, ocupa mucho espacio. Por este motivo, no tiene un futuro muy prometedor. Se le suele llamar energía eólica.
Central fotovoltaica: Siguiendo con las energías renovables, tenemos las centrales que usan la energía solar. Conectando varias placas fotovoltaicas se consigue corriente continua. Pero sucede lo mismo que con las centrales eólicas, son respetuosas con el medio ambiente, porque no polucionan, pero ocupan mucho terreno. A pesar de esto último, España es una de las grandes productoras de electricidad fotovoltaica.
Central hidrológica: Aprovechando la circulación del agua, cuando cae de un pantano, se la conduce hasta una turbina, que es la encargada de generar la electricidad.
Central térmica: Utiliza vapor de agua dirigida sobre una turbina, para producir electricidad. El vapor de agua se consigue a través de métodos nada respetuosos con el medio ambiente, pues ocasionan mucha polución, este es el principal motivo de que esten alejadas de los centros urbanos. Polucionan porque utilizan materiales para la combustión como el gas, al gas-oil y el carbón.
Central nuclear: El concepto que usan es similar al de las centrales térmicas, es decir, se hacen servir del vapor de agua para que una turbina genere la electricidad. Para este menester usan el uranio como combustible, por este motivo, están muy mal consideradas por los ecologistas, porque además de producir electricidad, producen grandes cantidades de desechos radioactivos que tardan miles de años en eliminarse, sin contar el hecho de que la radioactividad es altamente contaminante.
Granjas de viento: Aquí entramos en un nuevo concepto de energía, la energía renovable. Ya no se usa el agua o el vapor de agua para alimentar a una turbina, se emplea la energía cinética del viento para alimentar a un generador. De esta forma se transforma la energía cinética del viento en energía eléctrica. La gran ventaja, la dicha, no poluciona, pero, ocupa mucho espacio. Por este motivo, no tiene un futuro muy prometedor. Se le suele llamar energía eólica.
Central fotovoltaica: Siguiendo con las energías renovables, tenemos las centrales que usan la energía solar. Conectando varias placas fotovoltaicas se consigue corriente continua. Pero sucede lo mismo que con las centrales eólicas, son respetuosas con el medio ambiente, porque no polucionan, pero ocupan mucho terreno. A pesar de esto último, España es una de las grandes productoras de electricidad fotovoltaica.
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FUNDAMENTOS BÁSICOS DE ELECTROTECNIA
DEFINICION DE UNIDADES ELÉCTRICAS.
Ohmio (Ω).- Unidad de resistencia.
Equivale a la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica, una columna de mercurio de 1,036 metros de longitud y 1 mm2 de sección a 0o C de temperatura.
Unidades derivadas: Megaohmio 106 Ω; microohmio 106 Ω.
Amperio (A).- Unidad de corriente eléctrica.
Equivale a la intensidad uniforme que deposita 1,118 mg de plata por seg. al pasar por una disolución de nitrato de plata.
Unidades derivadas: miliamperio 10-3 A; microamperio 10-6A.
Voltio (V).- Unidad de fuerza electromotriz (f.e.m).
Equivale a la f.e.m. que aplicada a un conductor de 1 Ω de resistencia permite circular una corriente de un amperio.
Unidades derivadas: Kilovoltio 103 V; milivoltio 10-3 V.
Julio (J).- Unidad de energía eléctrica.
Equivale a la energia gastada en un segundo, en un conductor de 1 Ω, por una corriente de un amperio.
Unidades derivadas: Como unidad práctica se utiliza el kilovatio-hora (KWh). 1KWh = 3.600.000 Julios.
Vatio (W).- Unidad de potencia eléctrica.
Equivale a la potencia de un julio por segundo.
Unidades derivadas: Kilovatio (1 KW = 103 W); megavatio (1MW = 106 W).
Culombio (Q).- Unidad de cantidad de electricidad.
Equivale a la cantidad de electricidad que transporta una corriente de 1 A durante un segundo.
Ohmio (Ω).- Unidad de resistencia.
Equivale a la resistencia que ofrece al paso de la corriente eléctrica, una columna de mercurio de 1,036 metros de longitud y 1 mm2 de sección a 0o C de temperatura.
Unidades derivadas: Megaohmio 106 Ω; microohmio 106 Ω.
Amperio (A).- Unidad de corriente eléctrica.
Equivale a la intensidad uniforme que deposita 1,118 mg de plata por seg. al pasar por una disolución de nitrato de plata.
Unidades derivadas: miliamperio 10-3 A; microamperio 10-6A.
Voltio (V).- Unidad de fuerza electromotriz (f.e.m).
Equivale a la f.e.m. que aplicada a un conductor de 1 Ω de resistencia permite circular una corriente de un amperio.
Unidades derivadas: Kilovoltio 103 V; milivoltio 10-3 V.
Julio (J).- Unidad de energía eléctrica.
Equivale a la energia gastada en un segundo, en un conductor de 1 Ω, por una corriente de un amperio.
Unidades derivadas: Como unidad práctica se utiliza el kilovatio-hora (KWh). 1KWh = 3.600.000 Julios.
Vatio (W).- Unidad de potencia eléctrica.
Equivale a la potencia de un julio por segundo.
Unidades derivadas: Kilovatio (1 KW = 103 W); megavatio (1MW = 106 W).
Culombio (Q).- Unidad de cantidad de electricidad.
Equivale a la cantidad de electricidad que transporta una corriente de 1 A durante un segundo.
Faradio (f).- Unidad de capacidad. Equivale a la capacidad de un condensador que
cargado un culombio, causa
entre sus armaduras una diferencia de potencial de 1 V.
Unidades derivadas: microfaradio 10-6 f; picofaradio 10-12 f.
Henrio.- Unidad de inducción magnética.
Equivale a la inducción de un circuito en la cual una f.e.m. Inducida tiene el valor de un voltio, mientras la corriente inductoravaria a razon de un amperio por segundo.
Unidades derivadas: milihenrio 10-3 h; microhenrio 10-6 h.
Periodo (c/s).- Unidad de frecuencia.
Se utiliza como unida el ciclo por segundo (c/s), periodo por segundo (p/s) y el Herzio (Hz).
Unidades derivadas: kilociclo 103 c/s; megaciclo 10-6 c/s.
Unidades derivadas: microfaradio 10-6 f; picofaradio 10-12 f.
Henrio.- Unidad de inducción magnética.
Equivale a la inducción de un circuito en la cual una f.e.m. Inducida tiene el valor de un voltio, mientras la corriente inductoravaria a razon de un amperio por segundo.
Unidades derivadas: milihenrio 10-3 h; microhenrio 10-6 h.
Periodo (c/s).- Unidad de frecuencia.
Se utiliza como unida el ciclo por segundo (c/s), periodo por segundo (p/s) y el Herzio (Hz).
Unidades derivadas: kilociclo 103 c/s; megaciclo 10-6 c/s.
Fuerza magnetomotriz (∈).- Es la causa por la que las
líneas de fuerza se ponen en movimiento en un circuito magnetico.
∈ = 1,25 N . I en Gilbert
Intencidad de campo (H).- Líneas de fuerza por cm2 producidas por una bobina, medidas en el aire.
H =1,25 N . I/L
Inducción magnetica (β).- Numero de lineas de fuerza que pasan por cm2 en la substancia magnetica.
β = 1,25 N . I μ/L en Oesterd
∈ = 1,25 N . I en Gilbert
Intencidad de campo (H).- Líneas de fuerza por cm2 producidas por una bobina, medidas en el aire.
H =1,25 N . I/L
Inducción magnetica (β).- Numero de lineas de fuerza que pasan por cm2 en la substancia magnetica.
β = 1,25 N . I μ/L en Oesterd
Permeabilidad magnetica (μ).- Relación de incremento experimentado por las lineas de fuerza al pasar
del aire a la substacia magnetica.
μ = β /H
Flujo magnetico (Ø).- Cantidad total de líneas de fuerza existentes en un circuito magnetico.
Ø = β . S = 1,25 N . I μ . S/L
Resistencia pura (R).- Conductor que sólo tiene la resistencia propia de la materia con que está constituido el conductor.
μ = β /H
Flujo magnetico (Ø).- Cantidad total de líneas de fuerza existentes en un circuito magnetico.
Ø = β . S = 1,25 N . I μ . S/L
Resistencia pura (R).- Conductor que sólo tiene la resistencia propia de la materia con que está constituido el conductor.
Inductancia.- Es la propiedad de un conductor
de hacer oposición a cualquier variación de la corriente. También se define
corno la propiedad de un circuito de desarrollar una fuerza contra
electromotriz (f.c.e.m.), cuando circula por él una corriente variable.
Resistencia inductiva‑Reactancia (X).- Resistencia en corriente alterna debido a la autoinducción, pudiendo ser:
a. de autoinducción (L) XL, = 2 . π . F . L (Ω)
b. de capacidad (C) XC = 1/2 . π .F . C (Ω)
Impedancia (Z).- Corresponde a la resistencia real de un circuito de corriente alterna.
Z = ¶ R2 + X2 (Ω)
Resistencia inductiva‑Reactancia (X).- Resistencia en corriente alterna debido a la autoinducción, pudiendo ser:
a. de autoinducción (L) XL, = 2 . π . F . L (Ω)
b. de capacidad (C) XC = 1/2 . π .F . C (Ω)
Impedancia (Z).- Corresponde a la resistencia real de un circuito de corriente alterna.
Z = ¶ R2 + X2 (Ω)
Factor de potencia (Cos φ).- Corresponde al coseno del ángulo
de desfase φ entre la tensión y la corriente.
Cos φ = R/Z
Angulo de desfase.- Corresponde al desfase entre la tensión y la intensidad, dado en grados.
Ley de Ohm Esta ley dice: La intensidad de corriente que circula por un conductor está en razón directa de la tensión e inversa de la resistencia.
a. en C.C. I = V/ R ; b. en C.A. I = V/Z
Cos φ = R/Z
Angulo de desfase.- Corresponde al desfase entre la tensión y la intensidad, dado en grados.
Ley de Ohm Esta ley dice: La intensidad de corriente que circula por un conductor está en razón directa de la tensión e inversa de la resistencia.
a. en C.C. I = V/ R ; b. en C.A. I = V/Z
Valores a considerar en el
triángulo de resistencias
R ‑ resistencia óhmica (Ω); Lectura ohmímetro o cálculo. X ‑ resistencia reactiva (reactancia) (Ω); X = 2 . π . F . L Z ‑ impedancia (Ω); Z = ¶ R2 + X2
Valores a considerar en el triángulo de potencias
P ‑ potencia activa (W); vatímetro de activa
Px ‑ potencia reactiva (VAr); vatímetro de reactiva
Pz ‑ potencia aparente (VA); no se puede medir, hallar por cálculo
R ‑ resistencia óhmica (Ω); Lectura ohmímetro o cálculo. X ‑ resistencia reactiva (reactancia) (Ω); X = 2 . π . F . L Z ‑ impedancia (Ω); Z = ¶ R2 + X2
Valores a considerar en el triángulo de potencias
P ‑ potencia activa (W); vatímetro de activa
Px ‑ potencia reactiva (VAr); vatímetro de reactiva
Pz ‑ potencia aparente (VA); no se puede medir, hallar por cálculo
Valores a considerar en el
triángulo de energías
E ‑ energía activa (KWh); contador de activa
Ex ‑ energía reactiva (KVArh); contador de reactiva
Ez ‑ energía aparente (KVAh); no se puede medir, hallar por cálculo
Determinación del factor de potencia de una red
tg =Contador de reactiva(KVArh)/Contador de activa(KWh)
En tablas se hallará para tg φ, φ = ao; Para ao le corresponde un Cos φ Este valor es el factor de potencia. El consumo de energía activa y reactiva, debe ser considerado durante el mismo periodo de tiempo para las dos medidas.
E ‑ energía activa (KWh); contador de activa
Ex ‑ energía reactiva (KVArh); contador de reactiva
Ez ‑ energía aparente (KVAh); no se puede medir, hallar por cálculo
Determinación del factor de potencia de una red
tg =Contador de reactiva(KVArh)/Contador de activa(KWh)
En tablas se hallará para tg φ, φ = ao; Para ao le corresponde un Cos φ Este valor es el factor de potencia. El consumo de energía activa y reactiva, debe ser considerado durante el mismo periodo de tiempo para las dos medidas.
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