ELECTROTÉCNIA. Ing. Loraine Díaz Argote Facultad de Ingeniería Mecánica

Transcripción

1 ELECTROTÉCNIA Ing. Loraine Díaz Argote Facultad de Ingeniería Mecánica

2 Electrotecnia La electrotecnia es la aplicación de la electricidad y también el magnetismo. Electro-techne Tecnología eléctrica Electrotecnia Electrónica Eléctrica EQUIPOS ELECTROTÉCNICOS Motores eléctricos Interruptores Condensadores Contactor Equipos de iluminación Pulsadores Detectores de finales de carrera Fusibles

3 ELECTRICIDAD La electricidad es una propiedad física manifestada a través de la atracción o del rechazo que ejercen entre sí las distintas partes de la materia. El origen de esta propiedad se encuentra en la presencia de componentes con carga negativa (denominados electrones) y otros con carga positiva (los protones). La electricidad, por otra parte, es el nombre que recibe una clase de energía que se basa en dicha propiedad física y que se manifiesta tanto en movimiento (la corriente) como en estado de reposo (la estática).

4 ELECTRICIDAD Categoría de fenómenos físicos originados por la existencia de las cargas eléctricas y por la interacción de las mismas. Cual es la diferencia entre la carga de un electrón y un protón? Si recoges electrones en tus pies al caminar descalzo por una alfombra quedas cargado positiva o negativamente? Después de caminar por la alfombra arrastraste y tienes mas electrones por ende tienes carga negativa.

5 Ley de Coulomb Unidad eléctrica de Carga La carga de un cuerpo se mide por el número de electrones o protones que tiene en exceso.

6 Energía Potencial Eléctrica y Potencial Eléctrico Así como se hace trabajo para empujar una carga contra el campo gravitacional, se requiere trabajo para empujar una carga contra el campo eléctrico La EP eléctrica es la energía que se requiere para empujar la carga contra el campo eléctrico de otra carga (1 joule) El concepto de energía potencial por unidad de carga recibe el nombre de potencial eléctrico y se mide en volt que es 1 joule/coulomb

7 CORRIENTE Si, por alguna razón, una cierta cantidad de los electrones se traslada de átomo en átomo a lo largo de todo el cuerpo, se genera lo que se conoce con el nombre de CORRIENTE ELÉCTRICA.

8 CORRIENTE * Dibujo de un circuito eléctrico 10

9 CORRIENTE -La corriente eléctrica o intensidad eléctrica es el flujo de carga eléctrica por unidad de tiempo que recorre un material. -Históricamente, la corriente eléctrica se definió como un flujo de cargas positivas y se fijó el sentido convencional de circulación de la corriente, como un flujo de cargas desde el polo positivo al negativo. La unidad de corriente en el SI es el ampere (A) 1 A=1.000 ma 1 A = µa

10 Corriente real y corriente convencional La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, luego la electricidad o corriente eléctrica debe tener el mismo sentido que el que llevan los electrones. Corriente real, refiriéndose a la corriente electrónica Antiguos científicos consideraron equívocamente que eran los protones los que se movían y por tanto dieron a la corriente eléctrica el sentido contrario que a la electrónica. Corriente convencional, se refiere a la que considera que el moviendo de positivo a negativo. 12

11 Corriente eléctrica- corriente de agua 13

12 POTENCIAL ELÉCTRICO Y DIFERENCIA DE POTENCIAL Potencial eléctrico: Energía potencial eléctrica por unidad de carga. 1 volt = 1 joule/1 Coulomb La diferencia de potencial entre dos puntos es la diferencia de sus potenciales respectivos. En la practica se utiliza el termino tensión eléctrica o simplemente voltaje para referirse a la diferencia de potencial

13 DIFERENCIA DE POTENCIAL Como explica la analogía mostrada en el esquema? En base al esquema Cómo define la diferencia de potencial?

14 Conexiones a tierra La medida de voltaje (diferencia de potencial ) es relativa. El nivel de voltaje de cualquier punto se debe comparar con algún nivel de referencia Al nivel de referencia se le conoce como tierra del circuito o punto común del sistema y le asigna el voltaje cero Se ha elegido el potencial del planeta tierra como referencia común y se le atribuye un valor de cero. Se dice entonces que esta conectado a tierra, aterrizado o puesto a tierra

15 FUERZA ELECTROMOTRIZ (f.e.m.) Energía proveniente de cualquier fuente, medio o dispositivo que suministre corriente eléctrica. Para ello se necesita la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos o polos (uno negativo y el otro positivo) de dicha fuente, que sea capaz de bombear o impulsar las cargas eléctricas a través de un circuito cerrado.

16 REQUISITOS PARA QUE FLUYA LA CORRIENTE ELÉCTRICA 1. Una fuente de fuerza electromotriz (f.e.m.) 2. Un camino que permita a los electrones fluir, ininterrumpidamente, desde el polo negativo de la fuente de suministro de energía eléctrica hasta el polo positivo de la propia fuente. 3. Una carga o consumidor conectada al circuito que ofrezca resistencia al paso de la corriente eléctrica.

17 Quick Quiz

18

19 Tipos de materiales Conductores Semiconductores Aislantes Tomadas de:

20 Tipos de materiales Aislantes Los mejores aislantes tienen cerca de ocho electrones en su capa de valencia. Semiconduct ores Conductores Los semiconductore s tienen cerca de cuatro electrones en su capa de valencia. Ejemplo: Si, Ga, Ge y As. Los mejores conductores tienen un electrón en su capa de valencia. Ejemplo: Plata, cobre y oro. 22

21 Tipos de materiales dejan pasar fácilmente los electrones. Oponen poca resistencia a su paso. Cuerpos buenos conductores: Son buenos conductores casi todos los metales: cobre, hierro, oro, plata, etc Cuerpos malos conductores o aislantes: Oponen mucha resistencia para desplazarse los electrones. 23

22 RESISTENCIA Es la oposición al flujo de electrones de un circuito ejercida por el material por el que atraviesan los electrones. La resistencia se mide en Ohmios. La resistencia eléctrica como unidad de medida nos va a ayudar a diferenciar los cuerpos que son mejores conductores de los que son peores, de tal manera que podremos decir que un mal conductor posee mucha resistencia eléctrica, mientras que uno bueno tiene poca.

23 Circuitos eléctricos

24 CIRCUITOS ELÉCTRICOS Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos que unidos de forma adecuada permiten el paso de electrones. Está compuesto por: - GENERADOR o ACUMULADOR. - HILO CONDUCTOR. - RECEPTOR o CONSUMIDOR. - ELEMENTO DE MANIOBRA. 26

25 COMPONENTES DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Los Generadores son aquellos elementos capaces de mantener una diferencia de potencial entre los extremos de un conductor. Los Receptores Son aquellos elementos capaces de aprovechar el paso de la corriente eléctrica: motores, resistencias, bombillas 27

26 COMPONENTES DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Los elementos de maniobra Son dispositivos que nos permiten abrir o cerrar el circuito cuando lo necesitamos Elementos de Protección, son aquellos elementos que actúan cuando hay elevaciones y cambios repentinos de corriente en el circuito 28

27 TIPOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Tipo de señal Tipos de componentes Corriente continua Corriente Alterna Tipo de régimen Corriente periódica Eléctricos Tipo de configuración Electrónicos Serie Corriente transitoria Paralelo Permanente Mixto 29

28 PARTES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO Componente: Un dispositivo con dos o más terminales en el que puede fluir interiormente una carga. Nodo: Punto de un circuito donde se encuentran varios conductores distintos. Rama: Conjunto de todos los elementos de un circuito comprendidos entre dos nodos consecutivos. Malla: Un grupo de ramas que están unidas en una red que a su vez forman un lazo. Fuente: Componente que se encarga de transformar algún tipo de energía en energía eléctrica. Cuántos componentes, nodos, ramas, mallas y fuentes hay en el circuito? 30

29 Cálculos con circuitos eléctricos

30 LEY DE OHM El flujo de corriente que circula por un circuito eléctrico cerrado, es directamente proporcional a la tensión o voltaje aplicado, e inversamente proporcional a la resistencia de la carga que tiene conectada. La unidad de resistencia en el SI es el ohmio (Ω)

31 LEY DE OHM Cuanto mayor sea la tensión de la batería será la corriente por el circuito. Si aumenta la resistencia del circuito, será la corriente suministrada por la batería. 33

32 Quick Quiz 1. Cual es el valor de la intensidad de corriente eléctrica 3. Que intensidad de corriente circulará por un conductor de 6 Ω de resistencia si se le aplica una tensión de 108 volts 2. Cual es el valor de la tensión 4. Cual es la resistencia de una lámpara que al conectarla a 320 v, absorbe una corriente de 16 A

33 POTENCIA ELECTRICA Y PERDIDA DE CALOR Potencia es la velocidad a la que se consume la energía. Si la energía fuese un líquido, la potencia sería los litros por segundo que vierte el depósito que lo contiene. La potencia se mide en joule por segundo (Watts= J/seg) y se representa con la letra P. Expresión en términos de la ley de ohm (V = IR) P = VI = I ² R P = VI = V ² / R La rapidez con la cual se disipa el calor en un circuito eléctrico se conoce como potencia disipada.

34 EJERCICIO Un ventilador de una oficina pequeña tiene una etiqueta en la base que indica 120V, 55W. Cuál es la corriente de operación de este ventilador y cuál es su resistencia eléctrica? Si el ventilador se deja trabajando durante la noche 8 h, Cuánta energía se pierde?

35 A la practica

36 COMO MEDIR LA RESISTENCIA Para medir la resistencia de un elemento de un circuito, primero deberemos desconectarlo, ya que para medir resistencias el elemento no debe de estar alimentado a ninguna fuente de alimentación. Un multímetro en medición de resistencias utiliza su propia pila interna para realizar la medición, por ello es importante que la pila no esté agotada si queremos que los resultados obtenidos sean correctos.

37 COMO MEDIR LA RESISTENCIA Para comprobar si un cable conductor está en perfecto estado basta poner las puntas de prueba de un multímetro, en posición de ohmiómetro, entre sus dos extremos, si obtenemos una medición de unos pocos ohmios o incluso de mili ohmios, el conductor estará en buenas condiciones, si el conductor estuviera parcialmente roto podríamos obtener valores de Kilo ohmios, así mismo lecturas de Mega Ohmios o de desborde del medidor en la escala mayor indicaría que el cable esta cortado.

38 CÓDIGO DE COLORES Nominalmente se puede conocer el valor de los resistores empleando el código de colores, la siguiente tabla especifica como usar dicho código: Qué valor tienen los siguientes resistores?

39 CÓDIGO DE COLORES 41

40 COMO MEDIR CORRIENTE La medición de la corriente que fluye por un circuito cerrado se realiza por medio de un amperímetro o un miliamperímetro, según sea el caso, conectado en serie en el propio circuito eléctrico. Para medir. ampere se emplea el "amperímetro" y para medir milésimas de ampere se emplea el miliamperímetro.

41 COMO MEDIR CAÍDA DE TENSIÓN EN LA CARGA Para medir tensiones por un circuito deberemos poner las puntas de prueba en paralelo con el elemento a comprobar, de esta forma obtendremos la caída de tensión que se produce en él. Nunca deberemos conectar el multímetro en serie al circuito, puesto que en ese caso lo que hacemos es insertar una resistencia de valor elevado ( Mega Ohmios ), y esto reducirá drásticamente la corriente por el circuito, por lo cual los datos que marcará el medidor serán erróneos.

42 DE LA TEORÍA A LA PRACTICA Observando la imagen, Qué tensión soporta la resistencia nombrada como R2?, Como es la corriente que circula por R1 y por R2?

43 GRACIAS 47