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E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 1
1. LA CORRIENTE ELÉCTRICA.De todas las formas de energía que utilizamos hoy en día, la energía eléctrica es la
más versátil, cómoda y limpia en su consumo, aunque no en su
producción. La corriente eléctrica es fácil de manejar y se puede
transportar de un lugar a otro fácilmente por medio de conductores
eléctricos. No obstante, si en algo destaca la energía eléctrica, respecto a
otras, es en la facilidad con que se transforma. Existen múltiples
ejemplos de la transformación de energía eléctrica en la vida cotidiana,
entre las que destacan:
Transformación en energía calorífica a través de un radiador eléctrico.
Transformación en luz (radiación) a través de una lámpara.
Transformación en energía mecánica por medio de los motores.
Transformación en ondas sonoras por medio de los altavoces.
etc..
Fue Edison quién descubrió en 1879 la lámpara incandescente, lo que
supuso un cambio trascendental de la vida social. Pero, ¿qué es la electricidad?.
La materia está formada por átomos, los cuales a su
vez están constituidos por un núcleo, con protones (partículas
de carga positiva) y neutrones (partículas sin carga), y la
corteza donde están los electrones (partículas de carga
negativa) girando en órbitas alrededor del núcleo.
Normalmente, en los átomos existe equilibrio de cargas
positivas y negativas, lo que equivale a decir que el átomo es
neutro en cargas eléctricas.
Hay que considerar él átomo como algo muy, muy
pequeño, tanto que en cada mm3 de cualquier material hay miles de
millones de átomos.
Imaginemos un circuito eléctrico sencillo, formado por
conductores de cobre, una lámpara que actúa como receptor y un
generador eléctrico.
Resulta evidente que con el interruptor eléctrico abierto (posición que tiene en la figura
anterior) no circula corriente y la lámpara está apagada. Como sabemos, los materiales de los
que está constituido el circuito, están constituidos por átomos y cada uno de ellos tendrá
electrones en sus órbitas.
In troducc ión a la Elec t r ic idad
-
-
-
--
--
--
-
-
---
+
+
++
+++
+ ++
+
+++
++
+
+
++
++
G
L
-+
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Si cerramos el interruptor, convencionalmente se adopta que, el generador eléctrico
comenzará a aportar electrones al circuito, a través de su polo positivo, a los átomos más
próximos al terminal de dicho generador, de este modo, los átomos que reciben el electrón
pasan a estar cargados negativamente al haber recibido un electrón más, por lo que tiende a
desprenderse de ellos cediendo el electrón sobrante al átomo vecino, el cual, a su vez hará lo
propio con el que se encuentra a su lado y así consecutivamente; de esta forma se establece
un flujo de electrones a través de los conductores y la lámpara, denominado corriente
eléctrica o intensidad.
El electrón del último átomo terminará en el terminal negativo del generador, con lo que
podemos enunciar una propiedad de los circuitos eléctricos: “Toda la corriente que sale del
polo positivo de un generador (alternador, batería, dinamo, fuente de alimentación etc…)
llega al polo negativo del generador de donde partió”
Ahora llega el turno de la pregunta de rigor: ¿entonces la energía del generador no se
consume?. La respuesta es que SI que se consume. Pensemos en una batería que actúa como
generador en nuestro circuito eléctrico, como es sabido, al cabo de un cierto tiempo la carga de
la batería, denominada en el argot eléctrico f.e.m. (fuerza electromotriz), ira disminuyendo y la
bombilla terminará por apagarse. Para poder aportar de nuevo electrones al circuito desde el
polo positivo habrá que ponerla a cargar, consumiendo así energía que después aportará en
forma de flujo de electrones. Si pensamos en el generador de una central hidroeléctrica, la
energía que se le aporta al generador para hacer circular los electrones a través de las líneas
eléctricas proceden de la energía del agua al hacer girar los alabes de la turbina conectada al
generador eléctrico.
En definitiva, podemos definir corriente eléctrica como el flujo de electrones que se
establece en un circuito eléctrico.
2. MATERIALES ELÉCTRICOS Y SIMBOLOGÍAEn función de la facilidad para conducir la electricidad, se clasifican los materiales en:
Aislantes
Conductores
---
-
-
--
--
--
-
-
---
+
+
++
+++
+ ++
+
+++
++
+
+
++
+++
++
+
+
++
+
+ ++
+
+++
++ +
++
+
+
-- -
-
-
- -
--
- -
-
-
---
-
-
-
-
--
--
--
-
-
---
+
+
++
+++
+ ++
+
+++
++
+
+
++
++
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SIMBOLOGÍA ELÉCTRICA
Resistencia variable opotenciómetro
Resistencia
Resistencia
Bobina
Bobina
Relé electromagnético
Piloto de señalización
Alarma o sirena
Lámpara
Timbre o zumbador
Final de carrera de roldana
Pulsador NC (normalmentecerrado)
Pulsador NA (normalmenteabierto)
Conmutador de cruce
Conmutador
Interruptor tripolar
Interruptor bipolar
Interruptor unipolar -+
Diodo LED
Diodo semiconductor
Transistor PNP
Transistor NPN
Vatímetro
Óhmetro u Ohmímetro
Voltímetro
Amperímetro
Resistencia LDR
Motor de corriente continua
motor monofásico
Generador de corrientecontinua
Generador de corrientealterna
Fusible
Fuente de alimentación
Pila o batería
W
V
A+
-
M
M
G
G
-+
Materiales aislantes.- Son aquellos que no conducen la electricidad, como el plástico, la
madera, el vidrio, el corcho etc..
Materiales conductores.- Son aquellos que conducen la electricidad, como el oro, la plata, el
cobre, el aluminio, el estaño, etc…
Hay que hacer la salvedad, que la práctica totalidad de los metales son conductores de
la electricidad. No obstante, aunque el hierro conduce la electricidad, opone bastante dificultad
al paso de la corriente a través de él, y de ahí, que no se utilice en los circuitos eléctricos
habitualmente.
La resistencia que ofrece un conductor al paso de la corriente eléctrica viene dada por
la expresión siguiente:
A fin de dibujar los circuitos eléctricos y electrónicos con facilidad, se han establecido
unos símbolos para los distintos elementos eléctricos y electrónicos existentes, algunos de los
cuales se pueden observar en la siguiente tabla:
3. SÍMIL HIDRÁULICOEn la siguiente página se describen las similitudes existentes entre un circuito
hidráulico y uno eléctrico, las cuales, resultan de gran utilidad, para entender como se
relacionan las magnitudes eléctricas fundamentales.
De donde:R = Resistencia en Ohmios ()= Resistividad del material en *mm2 / ml= Longitud en metros del conductor en metros (m)s = Sección del conductor en mm2
mmm
mmm
sl
R
AlCu
22 *028,0
*0172,0
*
- f.e.m. = Fuerza electromotriz- d.d.p.= Diferencia de potencial.
mayor es la dificultad para moverla).
LÁMPARA
INTERRUPTOR
PILA O BATERÍA
* Caida de tensión.* Pérdida de carga.
* Lámpara (Receptor)
* Conductores eléctricos
* Polo positivo de la pila o batería
* Interruptores
* Corriente eléctrica.
* Resistencia del filamento de la lámpara.
* Diferencia de potencial (Tensión o d.d.p.)
* Cargador de la batería.
* Resistencia de los conductores eléctricos.
* Carga de la pila o batería ( f.e.m.)
* Potencia eléctrica.
* Polo negativo de la pila o batería.
de la turbina.velocidad con que actúa sobre las paletas
* Producto de la Fuerza del fluido por la
* Bomba de impulsión.
* Cantidad de agua del depósito superior.
* Diferencia de altura.
* Rozamiento del fluido en las tuberías
* Tamaño de la turbina (A mayor tamaño
* Caudal de agua
* Válvulas
* Depósito Inferior.
* Depósito superior
* Turbina
* Tuberías
CIRCUITO ELÉCTRICOCIRCUITO HIDRÁULICOSIMILITUDES ENTRE CIRCUITOS
Dife
ren
cia
de
altu
ra
SIMIL HIDRÁULICO
-+
Turbina
VálvulaEntrada
Bomba de impulsión
Válvula deretención
Válvula
DEPÓSITO INFERIOR
Salida
DEPÓSITO SUPERIOR
Válvula
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4. CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA.4.1. CORRIENTE CONTINUA.
En electricidad existen dos tipos principales de corriente eléctrica: corriente continua
y corriente alterna.
La corriente continua es aquella cuyo valor instantáneo a lo largo del tiempo
permanece inalterable. Suele estar suministrado por pilas, baterías, dinamos, fuentes de
alimentación de corriente continua etc...
Una de las características
fundamentales de la corriente continua es
que tiene polaridad: Uno de los
conductores es el positivo (de color rojo)
y el otro el negativo (de color negro),
también llamado éste último masa. Esto
implica que los receptores deben
conectarse de acuerdo a esa polaridad, de lo contrario podríamos obtener consecuencias no
deseadas, y en el mejor de los casos no funcionaran. Piensa por un momento en una radio,
un juguete, una cámara de fotos etc.., y seguro que caes en la cuenta que las pilas o fuentes
de alimentación de esos elementos sólo se pueden conectar de una determinada manera.
4.2. CORRIENTE ALTERNA.
Una corriente que cambie de sentido a intervalos de tiempo recibe el nombre de
corriente alterna.
La corriente que tenemos
en las bases de enchufe de casa
se denomina corriente alterna
senoidal1.
La forma de la onda
senoidal es periódica, ya que se
reproduce idénticamente en
intervalos de tiempo iguales.
1L a c o r r i e n t e a l t e r n a s e n o i d a l e s a q u e l l a c u y o s v a l o r e s a b s o l u t o s i n s t a n t á n e o s
s o n p r o p o r c i o n a l e s a l o s q u e t o m a u n a f u n c i ó n m a t e m á t i c a d e n o m i n a d a s e n o
e n t r e 0 y 3 6 0 º .
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Dentro de una corriente alterna senoidal se consideran los siguientes parámetros
fundamentales:
Frecuencia.
Período
Valor instantaneo.
Valor máximo.
Valor eficaz.
Valor medio.
Frecuencia.- Es el número de veces que la señal alterna se repite en un segundo. La unidad
de frecuencia es el hertzio (Hz), que equivale a un ciclo por segundo (c.p.s). Se representa por
la letra f.
En toda Europa la frecuencia de la corriente eléctrica de la red de alimentación a
viviendas e industrias es de 50 Hz. En América esta frecuencia es de 60 Hz.
Período.- Es el tiempo necesario para que una señal alterna se repita. (ver figura).
El período se mide en segundos y se representa por la letra T.
Nótese que período y frecuencia son
dos cantidades inversas ya que, si en un
segundo se repite f veces la señal, el tiempo
necesario para completarse una vez será:
Tf
fT 11
Valor instantáneo.- Como se a dicho, una de las características de
la corriente alterna es tomar valores diferentes en cada instante de
tiempo. Así pues, valor instantáneo es aquel que toma la señal en
cada instante.
La unidad depende del valor instantáneo considerado:
tensión, intensidad, etc... Suele estar representado en minúsculas.
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Valor máximo.- De todos los valores instantáneos
comprendidos en un período, se denomina valor
máximo al mayor de ellos. También a este valor se le
denomina amplitud de la señal alterna y, otras veces,
valor de cresta.
Al igual que el valor instantáneo, su unidad
depende de la magnitud considerada.
Se suele representar por letras mayúsculas
seguidas del subíndice máx .
En las señales alternas senoidales, el valor máximo coincide, en valor absoluto, con el
valor mínimo. A cualquiera de estos valores se les designa también con el nombre de valor de
pico.
Interesante, a veces, en el tratamiento de la señal alterna, es el valor comprendido
entre dos picos consecutivos, denominado valor de pico a pico.
Valor eficaz.- Es el valor más importante a considerar en el tratamiento de las señales
alternas, para poder operar con ellas, pues con él se obtiene matemáticamente el mismo
resultado que operando con valores instantáneos continuamente variables.
Físicamente, el valor eficaz de una corriente alterna es aquél que produce los mismos
efectos caloríficos, a través de una resistencia, que una corriente continua del mismo valor.
El valor eficaz de una corriente alterna senoidal es igual al valor de pico dividido entre
la raíz cuadrada de dos.
2maxV
V
5. LEY DE OHMLa ley de Ohm enuncia que la intensidad de un circuito es directamente proporcional a
la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo:
donde:
= Intensidad de la corriente en amperios [A]
R= Resistencia en Ohmios []
V= Tensión, Voltaje o diferencia de potencial (d.d.p) en voltios
La interpretación física de la resistencia eléctrica la podemos definir como la
dificultad que ofrece un elemento al paso de la corriente a través de él.
RV
I
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Para el caso de la corriente eléctrica la podemos interpretar (en su analogía con la
corriente de agua) como el caudal o flujo de electrones que circulan por un elemento
conductor.
6.Leyes De Kirchoff.6.1. 1ª LEY DE KIRCHOFF O LEY DE LOS NUDOS.
En los circuitos eléctricos hay que añadir, a la Ley de Ohm, las formulas de las
ecuaciones que se derivan de aplicarle las leyes de Kirchoff
Para entender las leyes de Kirchoff primero vamos a definir algunos términos:
Nudo.- Es el punto de la red en que hay unión eléctrica entre ”tres o más” conductores.
Rama.- Es el tramo de circuito comprendido entre dos nudos.
Lazo - Es la parte del circuito que puede recorrerse sin pasar dos veces por el mismo punto, y
volviendo siempre al punto de partida. Una malla es un caso particular de un lazo en el cual no
existe ninguna rama en su interior.
Primera ley de Kirchoff
La suma de las intensidades o corrientes que entran en un nudo
es igual a la suma de las corrientes o intensidades que salen de él.
A título de ejemplo, en la figura se cumple que:
35421 IIIII
6.2. 2ª LEY DE KIRCHOFF “LEY DE LA MALLAS”
Definición: La suma de cada una de las diferencias de potencial en cada uno de
los elementos que componen un circuito cerrado es igual a cero.
Convenios: A fin de adoptar un criterio para la aplicación de las distintas fórmulas en
los circuitos eléctricos, adoptaremos los siguientes criterios:
A.- La corriente circula del punto más positivo al más negativo.
B.- Para indicar la d.d.p. en bornes de un elemento del circuito, dibujaremos una flecha bajo el
elemento cuyo sentido será del punto más positivo al más negativo.
Ejemplo:
V3 es la tensión que mediría un voltímetro conectado a los extremos del receptor
(bornes G y H), estando el polo positivo del voltímetro en el borne G (Punto por donde entra la
corriente al elemento), y el polo negativo en el borne H
I
HGV 3
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V
R2
+
V1
R1
V2
-
V3
R3
El siguiente circuito muestra la aplicación práctica de lo indicado y las ecuaciones que
se pueden obtener de la aplicación de las dos leyes de Kirchoff.
Nudo M : 21 III
Nudo N: 531 III
Nudo O: 431 III
Nudo P: III 54
Partiendo del nudo M, pasamos por R1, R4,R6, Pila
0641 VVVV
Partiendo del nudo M, pasamos por R2, R3,R4,R6 Pila
06432 VVVVV
Partiendo del nudo N, pasamos por R3, R4 y R5.
0543 VVV
7. ACOPLAMIENTO DE RECEPTORES EN SERIE.7.1. INTRODUCCIÓN
Se dice que dos o más receptores están
acoplados en serie, cuando el final del primero se
conecta al principio del segundo, el final del
segundo al principio del tercero y así
sucesivamente.
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En una definición más científica, decimos que varios receptores están conectados
en serie, cuando por ellos circula la misma corriente (no confundir con una corriente del
mismo valor).
Atendiendo a la figura anterior en la cual se encuentran tres resistencias conectadas en
serie, se puede deducir las siguientes particularidades de un circuito serie:
Sólo existe una corriente que atraviesa todos los receptores, o si se quiere, dos
receptores están conectados en serie si la corriente que los atraviesa es la
misma.
En caso de que se interrumpa el circuito en cualquiera de sus puntos tanto la
corriente, como la tensión en bornes de receptores pasa a ser cero.
La suma de las tensiones (caídas de tensión) en bornes de los receptores es
igual a la suma del potencial de la alimentación del circuito.
7.2. ACOPLAMIENTO DE RESISTENCIAS EN SERIE
Aplicando la segunda ley de Kirchhoff al circuito anterior obtenemos:
La fórmula nos indica que la suma de las caídas de tensión en los receptores es
igual a la tensión de alimentación del circuito.
A efectos de cálculos, los circuitos eléctricos se suelen simplificar por otros más
sencillos, pero cuyo comportamiento global es idéntico al circuito sin simplificar.
En nuestro caso, vamos a calcular el valor que tendría una sola resistencia equivalente
(Req) que sustituya a las tres que están conectadas en serie en el circuito que nos ocupa. En
definitiva nuestro circuito a efectos de cálculo sería equivalente al de la siguiente figura:
Lógicamente la corriente I y la tensión de alimentación V será la misma en ambos
circuitos.
Partiendo de la fórmula anterior y aplicando la ley de Ohm tendremos:
V
+ -
A
V1
R1
V2
R2
V3
R3 B A
V
+ -
Req B
321
321 0VVVV
VVVV
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Con carácter general:
Es decir, en un circuito en serie la resistencia equivalente de variasresistencias tendrá el valor resultante de la suma de los valores de cada una de ellas.
8. ACOPLAMIENTO DE RECEPTORES EN PARALELO.8.1. INTRODUCCIÓN
Se dice que dos o más receptores están acoplados en paralelo cuando, todos los
principios están conectados a un mismo punto, y todos los finales lo están en otro distinto del
anterior.
Otra forma de definir la conexión en paralelo sería aquella en la que los receptores
se encuentran sometidos a la misma tensión o diferencia de potencial (d.d.p.)
Atendiendo a la figura anterior en la cual se encuentran tres resistencias conectadas en
paralelo, se puede deducir las siguientes particularidades de este tipo de circuitos:
Las tensiones en bornes de todos y cada uno de los receptores es la misma.
La corriente que atraviesa cada uno de los receptores es inversamente
proporcional a su resistencia ( a mayor resistencia menor corriente).
Si por alguna circunstancia anulamos uno de los receptores, el resto seguirá
funcionando correctamente.
321
321
321
321
Re
)(*Re****Re*
RRRq
RRRIqIIRIRIRqI
VVVV
V
I
I3
A I2
I1
-+
V3
R3
V2
V1
R2B
R1
nRRRRq .....Re 321
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8.2. ACOPLAMIENTO DE RESISTENCIAS EN PARALELO.
Si aplicamos la primera ley de Kirchhoff al circuito de la figura anterior, en el nudo A
tendremos: 321 IIII
De la misma forma que en el circuito en serie, seguidamente vamos a calcular el valor
que tendría una resistencia equivalente que sustituya a todas las que están conectadas en
paralelo entre los nudos A y B.
Si aplicamos la segunda ley de Kirchoff al circuito anterior llegamos a la conclusión de
que la tensión en bornes de cada una de los receptores es la misma, y en este caso, igual a la
tensión de alimentación del circuito.
321
33
22
11
;0;0
;0
VVVVVVVVVVVV
VVVV
Así aplicando la ley de Ohm a la fórmula anterior, y sustituyendo se obtiene:
321
321321
1111
Re
111*Re
1*Re
RRR
q
RRRV
qV
R
V
R
V
R
V
qV
Con carácter general:
Es decir, en un circuito en paralelo la resistencia equivalente de variasresistencias tendrá el valor resultante de la inversa de la suma de las inversas delvalor de cada una de ellasNOTA: La resistencia equivalente de un circuito en paralelo siempre es menor que el valor máspequeño de las resistencias que lo componen
9. POTENCIA ELÉCTRICA.La potencia eléctrica (P) es la cantidad de trabajo o energía desarrollada por
unidad de tiempo.
IVPIVt
tIVTiempoEnergíaP *;***
donde:P= Potencia en vatios (W)V= Tensión o diferencia de potencial en voltios (V)I= Intensidad de la corriente en amperios (A)
RnRRR
q1
.........111
1Re
321
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Si consideramos la ley de Ohm, la potencia la podemos expresar de otras dos formas:
22
22
*;*****
;**
IRPIRIIRPIRVIVP
RV
PR
VRV
VP
RVI
IVP
NOTA: Si tomamos una lámpara incandescente estándar de las que utilizamos en casa, nossuelen dar los siguientes datos: Tensión de alimentación (generalmente 220/230V), Potencia(Por ejemplo: 100 W), Esto significa que si alimentamos la lámpara a 220 V la lámparaconsumirá 100 W y dará una iluminación proporcional a la potencia consumida. ¿Crees qué lalámpara consumiría también 100 W si le aplicáramos una tensión de 110 V?, acaso,¿consumiría 50 W? , o ninguna de las otras dos. Para dar respuesta a esta pregunta ten encuenta que la única magnitud eléctrica que se puede considerar que no “varía” es laresistencia.
10. RESOLUCIÓN DE CIRCUITOS SERIE Y PARALELO.10.1. RESOLUCIÓN DE CIRCUITOS SERIE.
Procedimiento de cálculo
Veamos este procedimiento de cálculo con un ejemplo numérico:
1º) Cálculo de resistencia equivalente:
I
R2= 2
V2
V = 12 V
V1
R1= 3
+-
R3= 4
V3
Req= 9
V3
R3= 4R1= 3
V1 V2
R2= 2
Resistencias en serie
Resistenciaequivalente
Ley de Ohm V Req
I
V=I.R
Cálculo de I
RVI
Cálculo de tensiones
V1=I.R1
V2=I.R2
V3=I.R3
Cálculo de potenciasP1=V1.I
P2=V2.I
P3=V3.I
Pg=Vg.I
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9423321 RRRReq Req= 9
Se obtiene así el circuito elemental
2º) Cálculo de I aplicando la ley de Ohm, al circuito elemental:
ARV
IRIV 33,1912
WIVPT 96,1533,1*12*
3º) Cálculo de las tensiones a que se encuentran los receptores:
32,5433,1.
66,2233,199,3333,1
33
22
11
RIV
RIVRIV
Obsérvese que se cumple la 2ª ley de las mallas de Kirchhoff:
VVVVV 1297,1132,566,299,3321
4º) Cálculo de potencias consumidas por los receptores y suministrada por el generador.
WIVPWIVP
WIVP
R
R
R
08,733,132,554,333,166,2
31,533,199,3
33
22
11
y la suministrada por el generador o pila:
WIVP gg 96,1533,112
pudiéndose comprobar que la potencia suministrada por la pila debe consumirse en todos losreceptores:
WPPPP RRRg 96,1593,1508,754,331,5321
+
V = 12 V
Req= 9
I
-
I
R2= 2
V2
V = 12 V
V1
R1= 3
+
-
R3= 4
V3
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10.2. RESOLUCIÓN DE CIRCUITOS EN PARALELO.
P r o c e d i m i e n t o d e c á l c u l o
Resistencias enparalelo
Resistenciaequivalente
Ley de Ohm V Req
I
V=I.R
Cálculo de I
RV
I
Cálculo de corrientes
I1=V/R1
I2=V/R2
I3=V/R3
Cálculo de potenciasP1=V1.I
P2=V2.I
P3=V3.I
Pg=Vg.I
V
Veamos este procedimiento de cálculo con un ejemplo numérico:
A
I
V = 12 V
I3 R3= 2
V
-
+
I1
I2 R2= 4
R1= 3
B
1º) Cálculo de la resistencia equivalente:
La resistencia equivalente se obtendrá del modo siguiente:
923,01312
1213
41
21
311111
321eq
eqR
RRRR
Req
R1
R2
R3
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2º) Cálculo de I aplicando la ley de Ohm, al circuito elemental:
WIVp
ARVIRIV
T 15613*12*
13923,012
3º) Calculo de las corrientes que atraviesan a cada receptorSabemos que cada uno de los receptores se encuentran a la misma tensión siendo
ésta la que proporciona el generador o pila.
Por tanto:
VVVVV 12321 siendo las intensidades que pasan por cada receptor:
ARV
RV
I
ARV
RV
I
ARV
RV
I
34
12
62
12
43
12
33
33
2
22
11
11
pudiendose comprobar que se cumple la ley de los nudos de Kirchoff:
AIIII 13364321
4º) Cálculo de potencias consumidas por los receptores y suministrada por el generador.
WIVPWIVP
WIVP
3631272612
48412
33
22
11
pudiéndose comprobar que la potencia suministrada por la pila debe consumirse en todos los receptores:WIgVgP 1561312
WPPPP RRRg 156367248321
11. CIRCUITOS MIXTOSC o n c e p t o s b á s i c o s :
En este tipo de circuitos nos encontraremos receptores que están conectados en seriey otros que están conectados en paralelo.
El procedimiento consiste en simplificar los receptores que están en paralelo(obteniéndose su equivalente) y aquellos que estén en serie (obteniéndose su equivalentetambién), y por último, se obtiene el circuito elemental (pila o generador, interruptor y receptorcuya resistencia sea la equivalente a la de todos los receptores del circuito original)
-
I
Req= 0,923
V = 12 V
+
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Problema Tipo
Dado un generador (pila) conectado a unaasociación de receptores en mixto (paralelo y serie, delos cuales conocemos o podemos conocer suresistencia eléctrica), se suele pedir:
Intensidad de corriente eléctrica (I) que recorre elcircuito.
Intensidad de corriente eléctrica que atraviesa acada receptor (I1,I2,I3,I4)
Tensión a que están los bornes de cada receptor. Potencia que consume cada receptor Potencia que suministra el generador (pila)
PROCEDIMIENTO DE CÁLCULO
Resistencias enparalelo
Resistenciaequivalente
Ley de Ohm V Req
I
V=I.R
Cálculo de I
RV
I
Cálculo de tensiones
VAB=I·R1
VBC=I·REQ
Cálculo deintensidades
I1=VBC/R1
I2=VBC./R2
Ig=VBC./R3
V
Resistencias enserie
Resistenciaequivalente
A B C
Veamos este procedimiento de cálculo con un ejemplo numérico:
V = 90 V
+
-
V1
A
I
R1= 2
I3
I2
I1
R4=20
V2
R 3= 6
R2= 30
B
V = 90 V
+
-
V1
A
I
R1= 2
I3
I2
I1
R4=20
V2
R 3= 6
R2= 30
B
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1º) Cálculo de la resistencia equivalente de las resistencias conectadas en paralelo:
R2,3,4B
R2= 30
R3= 6
R4=20
A
La resistencia equivalente se obtendrá del modo siguiente:
44
201
61
301
1111
14,3,2
432
4,3,2 R
RRR
R
Dibujamos nuevamente el circuito y sustituiremos estas tres resistencias conectadas enparalelo por la resistencia equivalente obtenida, tal como se muestra a continuación:
I
R1= 2
V1
+
V = 90 V-
V2
R2,3,4 = 4
En el circuito anterior se observa que R1 y R2,3,4 están conectadas en serie, por lo quepodemos obtener su resistencia equivalente:
64221 RRReq
2º) Calculo de I aplicando la ley de Ohm, al circuito elemental, y de la potencia total del circuitosimplificado:
WIVP
ARVIRIV
T 135015*90*
15690
3º) Cálculo de las tensiones en los bornes de las resistencias del circuito serie intermedio, R1 yR2,3,4
-
Req= 6
V = 90 V
I
+
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I
R1= 2
V1
+
V = 90 V
-
V2
R2,3,4 = 4
Este cálculo se puede realizar puesto que conocemos la intensidad que atraviesa aestas resistencias y también el valor en ohmios de ellas. Por tanto, aplicaremos la ley de Ohm,que nos dice que conocida la intensidad que atraviesa un receptor y la resistencia del mismopodemos saber la tensión en bornes de este receptor a través de la siguiente expresión:
V = I*RAsí pues:
VIRV
VIRV
6015*4*22
3015*2*11
Observación: La tensión de la fuente de alimentación se “reparte” o “cae” entre los receptoresserie. Por tanto, la resistencia R1 está a una tensión entre bornes menor que la de la fuente(30V) y, todos los receptores en paralelo están a una tensión de 60 V, inferior también a la dela fuente. Es un error muy habitual considerar que en un circuito mixto todas las resistenciasestán a la tensión de la fuente.
Observación: Se debe cumplir este reparto , tal que la tensión de la fuente debe ser igual a lasuma de las tensiones de las resistencias en serie:
90 V = 30 + 60
Observación: Los receptores que están en paralelo se encuentran a la misma tensión que laresistencia equivalente de ellas, y por tanto lo que se ha calculado en este apartado es la“tensión en bornes” de todos los receptores que estén en paralelo.
4º) Calculo de las corrientes que atraviesan a cada receptor
Partimos ahora del circuito original; en este circuito conocemos ya las tensiones a lasque se encuentran todos los receptores y también sus resistencias. Por tanto aplicando la leyde Ohm a cada receptor podremos obtener las intensidades que atraviesan a todos losreceptores.
V = 90 V
+
-
V1
A
I
R1= 2
I3
I2
I1
R4=20
V2
R3= 6
R2= 30
B
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I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 2 0
ARV
I
ARV
I
ARV
I
32060
10660
23060
4
23
3
22
2
21
Observación: La suma de las intensidades que se van por las ramas en paralelo debe ser iguala la intensidad total que suministra la fuente de alimentación (¡los amperios no se pierden en elcamino y por tanto los amperios que salen del borne + de la fuente deben llegar al borne – dela misma; todos, no se pierde ni uno!). Se debe verificar la 1ª Ley de Kirchoff
Es decir:
310215321
IIII
5º) Cálculo de potencias consumidas por los receptores y suministrada por el generador.
Esta es otra magnitud que podemos calcular en este circuito a través de variasexpresiones matemáticas, pero todas ellas son derivadas de la ley de Ohm.
La potencia consumida por un receptor siempre se podrá calcular si conocemos laintensidad que lo atraviesa y la tensión entre sus bornes. Por tanto, todos estos datos losconocemos ya (pues los hemos estado calculando con anterioridad a este apartado).
WSUMANDO
WIVpWIVP
WIVPWIVP
R
R
R
R
1350
1803*6060010*60
1202*6045015*30
324
223
122
11
Observación: Comprobamos que la potencia que suministra la fuente de alimentación, seconsume en los receptores:
4321 RRRRT PPPPP Observación: Esta ultima expresión es independiente de cómo estén conectados losreceptores, ya sea en serie, en paralelo o en mixto, o sea siempre se sumaran las potencias delos receptores para obtener la total suministrada por la fuente de alimentación o generador.
Observación: La potencia eléctrica también puede calcularse mediante otras expresiones ya estudiadasen el apartado 9.
12. CONCEPTOS ELÉCTRICOSEn electricidad se utilizan habitualmente conceptos comunes que conviene que queden
claros, algunos de los cuales se indican a continuación
Sobrecarga.- Un circuito o receptor se dice que está sobrecargado cuando circula máscorriente por él que para la que ha sido diseñado. Las consecuencias de este aumento decorriente es la elevación de la temperatura que será función del grado de sobrecarga. Si lasobrecarga se mantiene durante un tiempo prolongado puede derivar en avería en el circuito oen un incendio por aumento de temperatura.Cortocircuito.- Es la unión directa de dos conductores de diferente potencial sin resistenciaintercalada entre ellos. Las consecuencias de un cortocircuito es la elevación de la corrienteeléctrica de varios miles de amperios junto a la elevación de la temperatura a varios miles degrados centígrados en centésimas de segundos.
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Impedancia.- Es la forma de llamar a la resistencia en circuitos en que la tensión dealimentación no es continua. Por ejemplo, a un altavoz de un automóvil no siempre llega elmismo nivel de tensión, pues depende de los sonidos reproducidos, para estos casos no sedice que el altavoz tiene una resistencia de X Ohmios sino una impedancia de X Ohmios.Masa.- La masa es otra forma de llamar al conductor negativo de un circuito de corrientecontinua, esto es debido a que en ciertos aparatos electrónicos o en los vehículos, seacostumbra a conectar el cable negativo a la masa metálica (chasis) del dispositivo o delvehiculo en su caso.Tierra.- Las instalaciones de las viviendas e industrias están alimentadas por corriente alterna.En estas instalaciones además de los conductores que traen la corriente (conductores activos:Fase y Neutro), en los enchufes suele haber otro cable más de color verde-amarillo, quetermina conectándose al chasis de receptor a que alimentan (por ejemplo: la chapa de unalavadora). Ese cable verde-amarillo, denominado técnicamente conductor de protección seune con otros conductores de su mismo color que terminan conectados a unas masasmetálicas que estén enterradas en el terreno (en la tierra) en que está ubicado el edificio. Lafunción de ese cable es evitar que haya tensiones peligrosas en los chasis metálicos de losreceptores en caso de que por accidente uno de los conductores activos se pusiera en contactocon la masa metálica, llevando a tierra la corriente derivada accidentalmente del circuitoprincipal. En definitiva es un sistema de protección para la personas.
13. CIRCUITOS ELÉCTRICOS BÁSICOS.
A.- Mando de una lámpara mediante interruptor:
B.- Mando de un timbre o zumbador mediante pulsador NA (normalmente abierto)
C.- Mando de un motor de corriente continua (cc) con un interruptor.
MM
I L0 01 1
P Z0 01 1
I M0 01 1
I M0 01 1
+ -
ZP
I L
-+
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D.- Mando alternativo de un motor y una lámpara mediante conmutador con interruptor generalde corte.
I
L
C
M
NOTA: En el caso de los mecanismos de varias posiciones, como el conmutador, se adopta por convenio asignar estado cero alque tiene tal y como esta dibujado en el circuito
E.- Mando de una lámpara conmutada desde dos lugares.
F.- Mando de una lámpara conmutada desde tres lugares
G.- Mando de una lámpara conmutada desde 4 lugares.
I C M L0 0 0 00 1 0 01 0 0 11 1 1 0
C1 C2 L0 0 00 1 11 1 01 0 1
C1 C2 C3 L0 0 0 01 0 0 11 1 0 00 1 0 10 1 1 01 1 1 11 0 1 00 0 1 1
C2C1 L
C3C2C1
ab
cd
c
b
aa
Lb
c
Posiciones del conmutador de cruce
Posición 2Posición 1
d
c
b
aa
b
c
d
ab
cd
c
b
aa
L
-+
b
c
a
b
c
d
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H.- Inversión del sentido de giro de un motor de c.c. mediante un conmutador de cruce
M
M
14. EL POLÍMETRO14.1.INTRODUCCIÓN
El aparato de medida más utilizado en electricidad y electrónica es el denominadoPOLÍMETRO también denominado a veces multímetro o tester.
El Polímetro es un aparato de medida multifuncional, es decir, que con él se puedenrealizar medidas de diferentes magnitudes. Para que se entienda, es como si se dispusiera enun mismo dispositivo de varios aparatos de medida (voltímetro, amperímetro, óhmetro, etc)
Con un polímetro se pueden realizar, entre otras, tres tipos de medidas eléctricasbásicas:
- Tensiones (tanto en corriente alterna como continua)- Intensidades (tanto en corriente alterna como continua)- Resistencias.
Además se les añade otros tipos de medidas, tales como:- Medida de continuidad (resistencia cero, para lo cual están dotados de un
zumbador).- Medida de capacidades de condensadores- Medida de semiconductores (diodos y transistores)- Temperatura- etc.
Para realizar las medidas, el polímetrodispone de dos puntas de prueba o de contactometálicas con mangos de plástico aislantes. Laspuntas están conectadas al aparato mediante uncable terminado en una clavija que encaja en lasbases de que dispone el polímetro. La punta deprueba de color negro va conectada al terminalmarcado con un círculo negro y serigrafiado con lasletras COM; la otra punta de prueba es de color rojo, yse ha de conectar en el terminal correspondiente altipo de medición a realizar según especifiquen lasinstrucciones del aparato.
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Existen básicamente dos clases de polímetros:
Polímetros analógicos, los cuales muestran el valor de la medición a través deuna aguja que se desplaza sobre unas escalas calibradas.
Polímetros digitales, los cuales presentan de forma numérica sobre unapantalla o display el resultado obtenido en la medición.
Polímetro analógico Polímetro digital
En estos apuntes nos centraremos en el polímetro digital por ser el más utilizado y esademás el que se va a utilizar en el aula-taller de tecnología.
Las partes fundamentales del polímetro digital son:
Como se puede observar en la figura, elpolímetro suele disponer de un conmutador rotativo quenos permite seleccionar el tipo y rango de la medida autilizar. A título de ejemplo, si nos centramos en lasmedidas de tensión en corriente continua podemosapreciar que dispone de cinco valores finales de escala[200 mV, 2 V, 20 V, 200 V y 1000V].
Pantalla LCD
Bornes de conexión de laspuntas de prueba.
Interruptor de encendido
Conmutador-selector dela magnitud a medir y suvalor final de escala.
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14.2. CONSIDERACIONES GENERALES
Para la utilización del polímetro se han de tener en cuenta las siguientesconsideraciones de carácter general:
Se denomina valor final de escala al máximo valor de la magnitud que es capaz demedir el instrumento en la posición seleccionada por el conmutador. En la posiciónseleccionada por el conmutador en la figura anterior, el polímetro podría medir comomáximo 200 V en corriente continua.
Si el valor final de escala es inferior al valor presente en las puntas de prueba, elpolímetro se puede averiar si se miden tensiones o intensidades.
El valor final de escala del aparato ha de estar siempre por encima del valor de lamedida y lo más próximo a ella para aumentar su precisión. Ejemplo. Supongamos quehemos de medir 18,23 V cc. Si el selector esta en la posición 1000 V, la pantalla nosmostrará 18 V, si el selector lo colocamos en 200 V, marcará 18,2 V y únicamente seindicará 18,23 cuando el selector esté en la posición correspondiente al valor final deescala de 20 V, que la más cercana, por exceso, al valor medido.
Por sistema, y en la práctica totalidad de la ocasiones, la punta de prueba negra se hade insertar en el borne hembra serigrafiado como COM
La punta de prueba roja se insertará en una de las bornas hembra restantes,dependiendo del tipo y valor de la magnitud a medir. Para el polímetro de la figura ladisposición sería la que se indica:
El polímetro es un instrumento de precisión y, como tal, no se debe someter a golpes, atemperaturas o humedades elevadas, se ha de evitar el derrame sobre el de cualquiertipo de líquido y se ha de guardar en lugares secos y sin vibraciones.
Previamente a tocar con las puntas de prueba en los puntos del circuito donde sedesea efectuar la medida se ha de tener seleccionada la posición en el conmutadorrotativo del polímetro.
Para indicar valor infinito, es usual representarlo mediante un 1 en el lado derecho dela pantalla LCD.
Si el valor final de escala, cuando se miden de resistencias, es inferior al valor de laresistencia medida, el polímetro marcará infinito.
Si el polímetro esta dispuesto para medir resistencias y se le somete a tensión o a unacorriente el instrumento se avería.
Cuando medimos tensiones o corrientes la punta de prueba roja la tomaremos como elpositivo de la medida. Ejemplo: Si estamos midiendo una tensión de 12 V, y la punta deprueba negra está insertada en el terminal COM y la roja en V, el instrumento nos
P u n t a r o j a p a r a m e d i d a d ec o r r i e n t e s ( c c y a c )h a s t a m o d e 2 0 0 m A
P u n t a r o j a p a r a m e d i d a d ec o r r i e n t e s h a s t a u n m á x i m od e 2 0 A
P u n t a r o j a p a r a m e d i d a d et e n s i o n e s ( a c y c c ) ,r e s i s t e n c i a s , c o m p r o b a c i ó nd e d i o d o s , c o n t i n u i d a de l é c t r i c a y t e m p e r a t u r a
P u n t a n e g r a c o m ú n
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indica que la punta de prueba roja está a un potencial 12 voltios superior a la punta deprueba negra. Si cambiamos, en esa misma medida, la posición de las puntas deprueba el polímetro, nos indicará delante del 12 un menos, lo que ha de serinterpretado como que la punta de prueba roja está a un potencial 12 V menor que lapunta de prueba negra.
El polímetro requiere para su funcionamiento de pilas que han de ser sustituidas cadacierto tiempo y bajo la indicación del instrumento (Low Bat). Por otro lado, si elinstrumento va a estar sin utilizar durante mucho tiempo es conveniente quitarle lapilas.
14.3. MEDIDA DE RESISTENCIAS
La medida de resistencia eléctrica de un componente o receptor se realizará utilizandoun óhmetro directamente sobre el receptor desconectando éste del circuito. Para poderefectuar la medida, los óhmetros necesitan de alimentación, siendo normal que funcionen conpilas o baterias.
Para efectuar una medida con el óhmetro, es necesario que ninguna corriente eléctricacircule por el componente que se quiere medir en el momento de realizar la medida, si no sedañaría el dispositivo.
Las puntas de prueba se conectan en paralelo con el elemento al que se desea medirsu resistencia. Dado que la resistencia no tiene polaridad es indistinta la posición de las puntasde prueba con respecto a los terminales del receptor.
Los pasos a seguir para realizar la medida de resistencias en un circuito con elpolímetro que se va a utilizar en el aula-taller serán:
1º) Conectar la punta de prueba roja en la clavija marcada con “V--A” y el conector negro enla clavija “COM”.
2º) Seleccionar el valor final de escala. Si se desconoce el valoraproximado comenzar situando el selector giratorio en la posición máselevada.
3º) Antes de proceder a la medida, asegurarse de que el componente amedir se ha desconectado del circuito. Una vez hecho esto, procederemosa la medida aplicando las puntas de prueba roja y negra en los bornes delcomponente.
4º) Finalmente, leer el valor de la medida en la pantalla de cristal liquidodel polímetro.
14.4 MEDIDA DE TENSIONES EN CORRIENTE CONTINUA
Mediante el uso de un voltímetro o de un polímetro podemos realizar medidas detensión.
Como se indica en la siguiente figura, la conexión del voltímetro se realizará siempre enparalelo con el receptor, con el componente o con los puntos de conexión donde se
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quiera realizar la medida. Se debe tener presente la polaridad en las medidas en corrientecontinua y el valor de la medida para la elección del valor final de escala.
+ -
V1 V2
V3
Los pasos a seguir para realizar la medida de
tensión en un circuito con el polímetro que se va a utilizar en
el aula-taller serán:
1º) Conecte el conector rojo en la clavija marcada con “V--
A” y el conector negro en la clavija marcada como “COM”.
2º) Seleccionar con el mando giratorio la escala o el rango de medida dentro
de las medidas de tensión en corriente continua. Si no se sabe el valor
aproximado de dicha medida comenzar siempre por la escala más
alta.
3º) Conecte los conectores de puntas EN PARALELO con el
componente, receptor o puntos del circuito donde desee obtener el
valor de la tensión.
4º) Lea el valor del voltaje o tensión en la pantalla de cristal liquido.
Si obtiene un valor negativo puede invertir los conectores en el
componente o receptor, obteniendo así el valor positivo.
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14.5.MEDIDA DE CORRIENTES EN CORRIENTE CONTINUA
Mediante el uso de un amperímetro podemos realizar medidas de corriente eléctricaen un circuito. Para poder realizar la medida de corriente se debe conectar el instrumento enSERIE con el receptor o componente, siendo necesario abrir el circuito de forma que elamperímetro quede intercalado en la línea.
Los pasos a seguir para realizar la medida de corriente en continua en un circuito con elpolímetro que se va a utilizar en el aula-taller serán:
1º) Conecte el conector rojo en la clavija marcada con “V--A” si el rango de intensidades estápor debajo de los 200 mA (0,2 A), o bien, si el rango de intensidades esta comprendido entre los200 mA y los 10 A conecte la clavija en el borne de 10 A . El conector negro siempre ha deestar conectado en la clavija marcada como “COM”.
Si no se sabe con certeza el valor aproximado de la medida, comenzar siempre por elrango o escala más alta (es decir, 10 A) para ir bajando después hasta alcanzar la escala másadecuada.
2º) Elija el valor final de escala más adecuado a la medida de corriente que se prevea puedeobtenerse en el circuito..
Conexión para valor final de escala 0-10
A
Conexión valor final de escala 200mA
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3º) Corte la alimentación del circuito a medir, ya que debe abrir el circuito y conecte elpolímetro en serie con él mediante la punta del cable negro en el lado negativo del circuito yla punta del cable rojo en su lado positivo.
Se puede observar, en la figura, que debemos de abrir el circuito para insertar en seriecon él la pila y bombilla el polímetro
4º) Observe el valor de la medida en el display LCD del polímetro.
15. EL RELE ELECTROMAGNÉTICO: AUTOMATIZACIÓN15.1. CONCEPTO DE RELÉ ELECTROMAGNÉTICO.
Un relé electromagnético es un dispositivo u operador tecnológico controlado medianteun electroimán (elemento metálico rodeado por una bobina de hilo conductor que se imantacuando pasa corriente a través de dicha bobina) que permite establecer las operaciones de cierrey apertura de los contactos (polos) en función de si la bobina tiene, o no, tensión aplicada.
El relé electromagnético tiene una parte fija y otra móvil que cambia el estado de lospolos cuando se somete a tensión a su bobina, permitiendo así la puesta en funcionamiento deun receptor conectado a sus contactos. Cuando deja de aplicársele tensión a la bobina el campomagnéticogenerado por lacorriente que laatraviesa cesa ylos polos cambiana estado de reposo
Para entenderloutilizaremos elconcepto, tantasveces utilizado entecnología, de lacaja negra:
+ -
+
-Alimentaciónde la bobinadel electroimán
CAJANEGRA
APAGADA
+ -
CAJANEGRA
ENCENDIDA
+
-Alimentaciónde la bobinadel electroimán
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I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 3 0
Observando la figura anterior, en el lado izquierdo, se aprecia que no se alimenta labobina del electroimán (interruptor abierto) con lo que la carga (la lámpara) permanece apagada(estado de reposo). Por el contrario, si se alimenta la bobina del electroimán la carga se activa(la lámpara se enciende).
A estas alturas, lo único quedebemos tener claro, es cual es lafunción de esa caja negra (nuestrorelé), aunque no conozcamos sufuncionamiento interno. En estesentido, diremos que el relé estáexcitado o activo si se alimenta subobina o electroimán y, no excitadoo en reposo, si no se alimenta.
15.2. PARTES, FUNCIONAMIENTO Y VENTAJAS DE UN RELÉ ELECTROMAGNETICO.
Como ya se indicó en el apartado anterior, un relé electromagnético está constituido porun electroimán que no es otra cosa que un núcleo metálico alrededor del cual se enrolla unabobina de hilo conductor. El electroimán tiene, a su vez, una parte fija donde se enrolla labobina (yugo o yunque) y una parte móvil separada de la parte fija por acción de un muelle.
Al aplicarle tensión a la bobina se crea un fuerte campo magnético en la parte fija delrelé (yugo) que atrae a la parte móvil (martillo) venciendo la fuerza del resorte.
Si a la parte móvil del electroimán de las figuras anteriores le unimos (mediante unmaterial aislante) unos contactos eléctricos (polos), estos contactos cambiarán de estado alaplicarle tensión a la bobina.
Al conectar los polos del relé a una pila y a una lámpara, tal y como se aprecia en lasiguiente figura, podemos apreciar como es posible controlar una carga eléctrica con un circuitoindependiente del circuito de alimentación de la bobina del electroimán.
ResorteChasis
PARTE FIJA
PARTEMÓVIL
Bobina
Resorte
PARTE FIJA
PARTEMÓVIL
Bobina
Chasis
R e l é s e l e c t r o m a g n é t i c o s
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
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Resorte Chasis
PARTE FIJA
UNIÓN MECÁNICA DEMATERIAL AISLANTE
Bobina+
-
PARTE FIJA
UNIÓN MECÁNICA DEMATERIAL AISLANTE
Bobina+
-
Resorte Chasis
+ -+ -
Los relés que utilizaremos en el aula taller difieren en su aspecto constructivo delelectroimán descrito, aunque funcionan bajo los mismos principios
B o b i n a
P a r t e f i j a d e l n ú c l e o m a g n é t i c o
P a r t e m ó v i l d e l n ú c l e o
m a g n é t i c o . A r m a d u r a
U n i ó n m e c á n i c a a i s l a n t e
C o n t a c t o s
o p o l o s
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 3 2
A fin de poderconectarlos relés concomodidad se recurre azócalos donde éstos seinsertan, de este modo, lasconexiones de los conductoresse realizarán a través decontactos de presión portornillo que facilitan elmontaje.
Con el fin de localizarlos distintos terminales delrelé se identifican lasconexiones en el propiozócalo.
Teniendo en cuenta lascaracterísticas de los reléselectromagnéticos, se pueden apreciar numerosas ventajas respecto al empleo de elementos demaniobra tradicionales. Entre ellas cabe citar:
Es posible controlar grandes corrientes, que circulan por las cargas, por medio depequeñas corrientes que circulan por la bobina.
Mientras que las tensiones de las cargas pueden ser elevadas, la tensión dealimentación a la bobina puede ser bajas, aumentando de este modo la seguridad deloperador.
Es posible mandar una misma carga desde varios lugares tan sólo con variar el circuitode mando de la bobina.
Es usual en la industria que los arranques y paradas de un motor, el encendido oapagado de lámparas y, el control de cargas, en general, estén automatizados de formaque su puesta marcha sea función de la señal de un detector de líquidos, de unpresostato, de un termostato, de un interruptor crepuscular etc…; en este sentido, elempleo de relés permite la automatización de sistemas.
Para cambiar la secuencia de automatización de un determinado sistema bastará concambiar el circuito de control de la bobina, no siendo necesario variar el de las cargas,lo que lleva a una reducción de tiempo y de costes.
15.3. CIRCUITOS DE MANIOBRA Y FUERZA DE UN AUTOMATISMO.
Como se ha podido apreciar en la pregunta anterior, en la conexión de un reléelectromagnético se distinguen claramente dos circuitos:
El circuito que controla la bobina del relé, denominado circuito de control o demando.
El circuito que controla la carga, denominado circuito de fuerza.
Parece lógico pensar, que a efectos de representación eléctrica, no sea necesario dibujartodo el circuito del electroimán cada vez que se diseñe un esquema eléctrico y, al igual queocurre con la mayoría de los dispositivos eléctricos, se pueda representar un relé con un símbolomucho más simplificado. Según la norma IEC 1082-1 (Comisión Electrotécnica Internacional)el símbolo del relé electromagnético es el siguiente:
A 1 y A 2 r e p r e s e n t a n l o s t e r m i n a l e s
d e l a b o b i n a .
Z ó c a l o s d e c o n e x i ó n
d e u n r e l é y
e s q u e m a d e s u s
c o n e x i o n e s
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 3 3
NOTA: Aunque el símbolo normalizado para un relé es el de la figura es habitual encontrar este mismosímbolo con una diagonal en el interior del rectángulo.
Con la sustitución del circuito delelectroimán por su símbolo, es posiblerepresentar un circuito de forma mucho mássimplificada.
En el esquema, de la figura, podemosapreciar que el relé se le designa con elnombre KA1 y que sus polos estánnumerados. Aunque es sabido que el relé tienemás contactos, únicamente se dibujarán en elcircuito simplificado aquellos que utilizamos.
Puesto que la unión de los contactosdel circuito de la lámpara al electroimán esúnicamente mecánica, por convenio se suelenrepresentar separadamente los circuitos demando de la bobina del que controla a la carga, circuito de fuerza
+ -KA1
11
14
21
24
CIRCUITO DE FUERZA
+
- KA1
S1
CIRCUITO DE MANIOBRA
En el esquema eléctrico anterior, ha de interpretarse que el relé del circuito de fuerza yel de maniobra es el mismo, pues en ambos circuitos tienen el mismo nombre. Por otro lado,se ha de hacer la consideración de que en el circuito de fuerza se representan las cargas quedeseamos controlar y los contactos que las mandan, en tanto que, en el circuito de mando serepresentan todos aquellos elementos destinados al control de la bobina del relé.
A fin de cumplir con la normativa internacional IEC, los contactos de los circuitos demando y de fuerza se deben representar en sentido vertical, por lo que nuestro circuito podemostransformarlo en:
+ -
KA1
11
14
21
24
CIRCUITO DE FUERZA
+
- KA1
S1
CIRCUITO DE MANIOBRA
Resorte Chasis
PARTE FIJA
Bobina+
-
+ -
+
-
+ -
KA1
KA1
S1
S1
11
14
21
24
11
14
21
24
31
34
41
42
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 3 4
Y finalmente, a efectos de representación de circuitos, normalmente no se representanlas fuentes de alimentación de corriente de los circuitos de fuerza y maniobra (en nuestro casolas pilas), quedando el esquema representado por líneas horizontales que indican el tipo decorriente con que se alimenta cada uno de los circuitos.
KA1
11
14
21
24
CIRCUITO DE FUERZA
+
-
KA1
S1
CIRCUITO DE MANIOBRA
+-
15.4. AUTOMATISMO MARCHA-PARO DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA.
Uno de los automatismos de control de motores más comunes en la industria, esel denominado marcha-paro de un motor. En este tipo de automatismo, el motor se pone enmarcha al ser accionado momentáneamente un pulsador de marcha (S1), permaneciendo elmotor conectado aún después de dejar de estar activo dicho pulsador. Mediante otro pulsador,denominado de paro (S2), se efectúa la parada del motor.
En caso de que S1 y S2 queden pulsados simultáneamente prevalece parada sobremarcha por motivos de seguridad.
En la siguiente tabla de verdad puede apreciarse el funcionamiento del automatismoobjeto de estudio.
Analizando la tabla se puede apreciar que elestado de la variable de salida (carga) no sólodepende del estado de las variables de entrada,además de esto, se ha de considerar los estadosprevios por los que ha pasado el automatismo;la secuencia del sistema. Es por ello, que estetipo de automatismos se les denominasecuenciales.
Pero, ¿cómo logramos que el motorsiga funcionando, aún después de dejar de
accionar el pulsador de marcha?. La respuesta, podría ser haciendo que el automatismo tengamemoria, que se acuerde que se ha pulsado marcha (S1), y que ha de permanecer activo hastaque se pulse paro (S2). Esta función de memoria se consigue colocando un contacto abierto delpropio relé en paralelo con el pulsador de marcha, de forma que la corriente llegue a la bobina através de los conductores que pasan por el pulsador, pero también, por el propio contacto quehace las funciones de memoria y que comúnmente se denomina de mantenimiento orealimentación
Para dar más claridad al esquema representaremos de nuevo los circuitos de maniobra yfuerza unidos, para separarlos posteriormente.
V a r i a b l e s
d e e n t r a d a
V a r i a b l e
d e s a l i d a
E s t a d o S 1 S 2 M o t o r
1 º 0 0 0
2 º 1 0 1
3 º 0 0 1
4 º 0 1 0
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 3 5
En el esquema de la figura se han instalado los pulsadores de marcha (S1) y paro (S2)en la parte de maniobra y, como se puede apreciar, para que el motor se ponga en marcha sedebe tener accionado el pulsador de marcha (S1) sin que lo esté el pulsador de paro (S2). Aldejar de accionar S1, la bobina del releKA1 se desexcita y el motor se para. Porlo tanto, el automatismo, así dispuesto, noresponde a la tabla de funcionamientoindicada anteriormente. Para lograr que elmotor siga girando aún después de dejarde estar activo S1 ha de colocarse enparalelo con el pulsador de marcha uncontacto del propio relé.
En la siguiente figura, al pulsar S1(marcha) la corriente llega a la bobina delelectroimán, lo que provocará el cambio de estado de los contactos del relé KA1. En elmomento en que se cierra el contacto 31-34, la corriente llega a la bobina a través del pulsadorS1 y del propio contacto del relé (31-34). Si en esta situación dejamos de pulsar S1, la corrienteseguiría llegando a la bobina pasando a través del contacto 31-34 con lo que el relé seguiríaexcitado y el motor girando aún después de haber dejado de accionar S1. En definitiva, elcontacto del relé conectado enparalelo con el pulsador de marchamantiene o realimenta a la bobinadel propio relé, de ahí su nombre decontacto de mantenimiento orealimentación. Para volver elautomatismo a su estado de reposo,y parar así el motor, bastaráaccionar el pulsador de paro S2, loque provocará la apertura delcircuito volviendo todos loscontactos a su estado de reposo,donde permanecerá hasta que seactive de nuevo S1 y, siempre y cuando, S2 no lo esté.
A fin de dar mayor claridad al esquema y de seguir la normalización internacional deesquemas eléctricos, el automatismo descrito se representa de la siguiente forma:
+
-
+ -
KA1
S1
11
14
21
24
31
34
ESQUEMADEPARTIDA
S2
M
+
-
+ -
KA1
S1
11
14
21
24
31
34
ESQUEMADEPARTIDA
S2
M
+
-
+ -
KA1
11
14
21
24
31
34
La corriente llega a la bobinaúnicamente a través del contactode mantenimiento 31-34.
S2
M
S1
+
-
+ -
KA1
S1
11
14
21
24
31
34
La corriente llega a la bobina através de S1 y también pasandopor el contacto 31-34
S2
M
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
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KA1
11
14
21
24
M
+-
+
-
KA1
S1
CIRCUITO DE MANIOBRA
31
34
S2
KA1
CIRCUITO DE FUERZA
De nuevo podemos apreciar que en el esquema de fuerza se representan las cargas quedeseamos controlar, en tanto que, en el esquema de maniobra se representan el circuito decontrol de la bobina del relé. A fin de identificar que el contacto 31-34 pertenece al relé KA1 seetiqueta dicho contacto con el nombre del relé a que pertenece.
Finalmente se deja al lector que diseñe un automatismo de marcha-paro de un motor dec.c. con un relé electromagnético que únicamente disponga de dos contactos conmutados,analizando las ventajas e inconvenientes frente al que se ha estudiado.
15.5. INVERSOR DE GIRO DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA.
Junto con el circuito de marcha-paro, el inversor de giro, es el automatismo másutilizado en la industria, y es por ello que es objeto de un estudio más particularizado.
El objeto de este automatismo es permitir la inversión del sentido de giro de un motorde corriente continua, para ello, se dispondrá de tres pulsadores:
S1 Pulsador de paro S2 Pulsador de marcha a derechas S3 Pulsador de marca a izquierdas
Recuerda que si el polo positivo de la fuente de alimentación llega al terminal positivodel motor y, el negativo de la fuente llega al negativo del motor el eje del motor, mirado por ellado que desarrolla la potencia girará en sentido horario, denominado comúnmente a derechas,si la polaridad va cambiada girará en sentido antihorario o a izquierdas.
Estableceremos las siguientes condiciones de funcionamiento:1. Se considera estado de reposo el que se corresponde con el motor parado y sin estar
activos (pulsados) ninguno de los pulsadores.2. Si partiendo de estado de reposo se pulsa momentáneamente S1 o S2 el motor
comenzará el giro en el sentido acorde al pulsador activado, permaneciendo en eseestado aún después de cesar la presión sobre el pulsador correspondiente.
3. Si el motor se encuentra girando en un sentido determinado, el pulsador de marcha ensentido contrario permanecerá inoperando, aún cuando se pulse, hasta que no se pulseparo.
4. Si se pulsa momentáneamente paro el motor se parará y todo el automatismo pasará aestado de reposo.
5. Prevalecerá la orden de paro sobre la de puesta en marcha en caso de coincidencia delas dos operaciones.
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 3 7
El esquema de fuerza de este automatismo viene representado por el siguiente circuito.
Como apreciamos en el esquema de fuerza, si se activa KA1, el motor girará a derechay, si se activa KA2, el motor girará a izquierdas. Si se activarán simultáneamente KA1 y KA2se produciría un cortocircuito.
En cuanto al de maniobra, la cosa es algo más complicada, de ahí que lo vayamosresolviendo por fases. Inicialmente comenzaremos por disponer los tres pulsadores y los dosrelés, de forma que si se pulsa marcha a derechas (S2) gire a derechas y, si se pulsa marcha aizquierdas (S3) efectúe el giro a izquierdas. El pulsador de paro (S1) a de interrumpir lacorriente, en caso de que se active, al resto de elementos del circuito.
Ahora bien, en estas condiciones al dejarde accionar el pulsador, el motor se para y, loque es peór, si se accionan simultáneamente S2y S3 se produce un cortocircuito en fuerza.
Para seguir avanzando, y a fin deconseguir que el motor siga girando aún cuandohaya cesado la presión sobre los pulsadores depuesta en marcha instalaremos en paralelo conellos unos contactos de mantenimiento.
+
-KA1
S2
S1
S3
KA2
31
34
KA131
34
KA2
Con el esquema de maniobra anterior, evitamos tener que mantener de formapermanente el pulsador de puesta en marcha correspondiente, pero aún no hemos evitado elcortocircuito que se daría en la parte de fuerza si se pulsan simultáneamente S2 y S3.
M
KA2KA111
14
21
24
11
14
21
24
+
-KA1
S2
S1
S3
KA2
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 3 8
16. CÓDIGO DE COLORES DE LAS RESISTENCIAS AGLOMERADAS DE CARBÓN
COLOR1ª CIFRA
SI GNI F I C ATI V A
2ª CIFRA
SIGNIFICATIVA
3ª CIFRA
SIGNIFICATIVA
FACTOR
MULTIPLICADOR
TOLERANCIA
N E G R O 0 0 0 1
M A R R Ó N 1 1 1 1 0 1 %
R O J O 2 2 2 1 0 0 2 %
N A R A N J A 3 3 3 1 . 0 0 0
A M A R I L L O 4 4 4 1 0 . 0 0 0
V E R D E 5 5 5 1 0 0 . 0 0 0
A Z U L 6 6 6 1 . 0 0 0 . 0 0 0
V I O L E T A 7 7 7 1 0 . 0 0 0 . 0 0 0
G R I S 8 8 8
B L A N C O 9 9 9
O R O 0 , 1 5 %
P L A T A 0 , 0 1 1 0 %
S I N C O L O R 2 0 %
3ª Cifra significativa
Factor multiplicador
Tolerancia
2ª Cifra significativa
1ª Cifra significativa
P a r a e v i t a r e l c o r t o c i r c u i t o e nf u e r z a p o r u n a i n a p r o p i a d a o p e r a c i ó n e ne l c i r c u i t o d e m a n d o h a r e m o s l as i g u i e n t e r e f l e x i ó n . S i s u p o n e m o s q u e s ee n c u e n t r a f u n c i o n a n d o K A 1 , d e b e r í a m o se v i t a r q u e l a c o r r i e n t e l l e g a r a a K A 2 ,a u n q u e s e p u l s a r a S 3 . P a r a e l l o , b a s t a r ái n t e r r u m p i r l a l í n e a d e a l i m e n t a c i ó n a l ab o b i n a K A 2 c o n u n c o n t a c t o N C q u e s ea b r a c u a n d o s e a c t i v a K A 1 . U t i l i z a n d ou n r a z o n a m i e n t o s i m i l a r e n s e n t i d oc o n t r a r i o , e l e s q u e m a q u e d a f i n a l m e n t ed e l s i g u i e n t e m o d o .
+
-KA1
S2
S1
S3
KA2
31
34
KA131
34
KA2
41
42
41
42
KA2 KA1
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 3 9
PROBLEMAS DE ELECTRICIDAD1º) Determine el valor de la corriente I4 que sale del nudo A sabiendo que se cumple la primeraley de Kirchhoff.
2º) ¿Qué valor tiene I6?
I7=3AI6= ?
I5=7AI4=5A I2=10A
I3=7A
I1=8A
3º) Una guirnalda de un árbol de navidad con 20 lámparas incandescentes, conectadas en serie,tiene una potencia de 20 W. Sabiendo que la guirnalda se alimenta a una tensión alterna de 240V, se pide:
a) ¿A qué tensión está sometida cada una de las lámparas?b) ¿Qué ocurre si se funde uno de los filamentos de alguna lámpara? Razone la respuesta.c) Si se supone que se cortocircuitan los terminales de una de las lámparas:
a. ¿Qué ocurre con la luminosidad de las demás lámparas? Razone la respuestab. ¿Qué ocurre con la luminosidad de la lámpara cuyos terminales se han
cortocircuitado?. Razone la respuesta.c. ¿A qué tensión están sometidas cada una de las lámparas en estas condiciones?d. ¿Qué corriente circula por el circuito en estas condiciones considerando
cortocircuitada una de las lámparas?e. ¿Qué potencia consume la guirnalda?f. ¿Por qué sube la potencia consumida a pesar de bajar el número de lámparas
conectadas?. Razone la respuesta mediante cálculos4º) Conteste a las siguientes preguntas:A.- Razone por qué no queda electrocutado un pájaro cuando se posa sobre una
línea de alta tensión cuando pasa corriente a través de ella.B .- Razone si a la persona de la figura le da la corriente, considerando que está
subida en una mesa aislante, y que cada una de las manos están tocando losextremos de los conductores. La tensión en bornes del generador es de 220 V.
C.- En un circuito están conectadas en serie dos lámparas incandescentes de 25W/220V y de 100W/220V a una tensión de alimentación de 220V. ¿Cuál de ellasluce más?. Razone la respuesta matemáticamenteD.- ¿Qué valor tiene la tensión entre los terminales A y B de la figura?. ¿Y en losterminales de la resistencia?. Razone las respuestas.
E.- Si la lamparita de la mesita de noche se alimenta a la misma tensión que un proyector de uncampo de fútbol, ¿quién tiene mayor resistencia? Razona la respuesta
I 3 = 2 A
I 1 = 5 A
I 2 = 8 A
I 4 = ?
G
BA
V=20 VV=40 V
+-- +
R1=10
+ -V=30 V
V AB
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 4 0
R8= 12
-
+
R6= 24
R6= 8
R5= 12
AR1= 10
D
BR3= 8 R4= 16
E
R7= 8
R2= 8
C F
5º) Dibuja las tensiones eintensidades en el circuito de lafigura, atendiendo al convenio designos adoptado en clase.
6º) Dado el circuito de la figura, calcule las siguientes magnitudes eléctricas:a) Resistencia equivalente (Req)b) Intensidad del circuito y potencia total disipadac) Tensiones en los terminales de cada una de las resistencias.d) Potencias disipadas por cada una de las resistenciasNOTA: Compruebe que la suma de las tensiones en los terminales de las resistencias esigual a la tensión de alimentación, verificándose la 2ª Ley de Kirchhoff.
7º) Dado el circuito de la figura, calcule las siguientes magnitudes eléctricas:e) Resistencia equivalente (Req)f) Intensidad del circuito y potencia total disipadag) Tensiones en los terminales de cada una de las resistencias.h) Potencias disipadas por cada una de las resistencias
V2
R2= 16
V1
+
-
V3
R4= 12 R5= 8
V = 144 V
R1= 10
VR1
R2= 20
VR1
R3= 50
VR1
V1=20V
+
R4= 20
VR1
V2=30V
+
I
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 4 1
I
A R2= 24
R3= 16
R1= 48
I2
I3
I1
B
-
+
V= 96 V
8º) Calcule el valor de la resistencia necesaria paralimitar la tensión aplicada a la lámpara a 25V, deforma que la corriente que circule por el circuito sea de750 mA
9º) Dado el siguiente circuito, calcule:
Resistencia del filamento decada lámpara
Resistencia equivalente delcircuito
Intensidad que proporciona lafuente de alimentación.
Tensión en bornes de cadalámpara
Potencias de cada lámpara en las condiciones del circuitoNota: Los datos facilitados por el fabricante de lámparas son: Lámparas 1 y 2 : 220 V/100 Wy Lámpara 3: 220 V/60 W.
10º) Dado el circuito de la figura, calcule:a) Resistencia equivalente (Req)b) Tensión en bornes de las resistencias
(V3 )c) Intensidad total del circuito ( I ) y
potencia total consumida por el circuitod) Intensidades parciales de cada una de
las ramas (I1 , I2 e I3 )e) Potencias parciales disipadas por cada
una de las resistencias.
11º) Dado el circuito de la figura, calcule:f) Resistencia equivalente (Req)g) Tensión en bornes de las resistencias (V3 )h) Intensidad total del circuito ( I ) y potencia
total consumida por el circuitoi) Intensidades parciales de cada una de las
ramas (I1 , I2 e I3 )j) Potencias parciales disipadas por cada una
de las resistencias.
V1 = 3 V
+
V2 = 9 V
+
- -
A
I
I1
I3
I2
V3
R3= 4
R2= 18
R1= 36
B
R1 = 10
V R1
V1=100V
+
I
VL=25V
L
1L 2 L 3
2 2 0 V
1
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 4 2
12º) El circuito de la figura esta formado por un
paralelo de dos resistencias de 2 K acoplado a otraresistencia en serie con él, de 1.000 ohmios. Calcule laresistencia que medirá el polímetro y dibuje elesquema del circuito
13º) Calcule el valor de la corriente del circuito y la potencia disipada por cada una de lasresistencias.
14º) En el circuito de la figura, se pide calcular la corriente, la tensión y la potencia de cada
componente, así como la potencia total suministrada por el generador:
R5=
6
R4
=12
R1= 20
-
+
R2= 5
R3= 2
V1
V3
V2
V = 60 V
I1
I2
I
I4I3
I
15º) Partiendo del circuito de la figura se pide:
a) resistencia eléctrica de cada lámparab) tensión a que esta sometida cada
lámparac) corriente que pasa por cada lámparad) Potencia consumida por cada lámparae) Potencia suministrada por el generador.
VA = 24 V. L1=L2=L3=24 V/25 W
V AL L
L 1
+
-
R1=
12
I
V=6
4V
R2=
20
R3=5
R4=10
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 4 3
16º) Dado el circuito de la siguiente figura, calcule todas las magnitudes eléctricas del mismo.
V4
V2
V = 21 V
I1
I2
I
I4
I3
I5
R1= 12
-
+
R2= 12
R5= 8
R6= 6
R4= 4R3= 20
V1
V3
17ª) Dado el circuito de la siguiente figura, calcule todas las magnitudes eléctricas del mismo.
18ª) Calcula el valor óhmico de las siguientes resistencias de carbón, atendiendo a si código decoloresA.- Amarillo Verde Azul Oro B.- Marrón Negro Rojo PlataC.- Negro Marrón Blanco Rojo C.- Marrón Rojo Verde Azul Oro
19ª) Indica los colores de las franjas de las resistencias que responden a los siguientes valores:A.- 120 5% B.- 17K 5% C.- 2K4 2%D.-3M25% E.- 28k41% F.- 15M6 5%20º) Diseñe los esquemas de fuerza y maniobra de un automatismo que ha cumplir lassiguientes condiciones.
Se desea automatizar el arranque y la parada de un motor de corriente continua. El motor se podrá parar, indistintamente, desde 2 pulsadores de PARO S1 y S2 con sólo
activarlos momentáneamente. Para poner en marcha el motor se dispone de dos pulsadores S3 y S4 que han de
pulsarse simultáneamente para el arranque. Una vez arrancado el motor, éste seguirá enmarcha aunque deje de presionarse los pulsadores.
R8= 12
R7= 24
V5
R6= 8
R5= 12
V = 64 V
R1= 10
I
A
V1
+
I7
I4
DI6
-
I2
B I3
I5
V3
R3= 8
R9= 8
R4= 16
V6
E
R2= 8
V2
V4
C I8
V8
F
E L E C T R I C I D A D D E P A R T A M E N T O D E T E C N O L O G Í A
I . E . S . M E L C H O R D E M A C A N A Z T E C N O L O G Í A 3 º 4 4
Fb
Fa
Deberá prevalecer la parada sobre la puesta en marcha en caso de coincidencia deactivación de los pulsadores.
21º) Se desea controlar la posición de un paquete, cuando se desplaza en una cintatransportadora, mediante 2 pilotos de señalización L1 y L2 . El piloto L1 se enciende cuando seactiva el relé KA1, en tanto que, el piloto L2 se enciende cuando se activa el relé KA2. Paradetectar la posición del paquete se dispone de 3 finales de carrera de roldada (con rueda) DT1,DT2 y DT3. El funcionamiento del automatismo debe ser el siguiente:
En cuanto el paquete toca DT1 se enciende el piloto 1 (L1), permaneciendo encendidohasta que el paquete llegue a la posición del final de carrera DT2. Ha de tenerse encuenta que hay un espacio de tiempo, mientras el paquete se desplaza entre lasposiciones de DT1 y DT2, que aún sin estar activado ningún final de carrera el pilotoL1 sigue encendido.
Cuando se activa el final de carrera DT2, además de apagarse L1, se encenderá L2,permaneciendo encendido hasta que se active DT3. Del mismo modo, hay un espaciode tiempo, mientras el paquete se desplaza entre las posiciones de DT2 y DT3, que aúnsin estar activado ningún final de carrera el piloto L2 sigue encendido.
L2L1DT3DT2DT1
22º) Diseñe los esquemas de fuerza y maniobra del automatismo de control de una barrera,atendiendo a las siguientes condiciones:
Supondremos como estado de reposo el que tiene el sistema con la barrera subidaestando activo (pulsado) el final de carrera Fa.
El automatismo dispondrá de dos pulsadores SUBIDA y BAJADA para el control delmovimiento de la barrera.
La parte de fuerza se realizará pormedio de dos relés electromagnéticos(KA1 para el giro a derechas queprovoca la bajada de la barrera y KA2para el giro a izquierdas, que provocasu subida).
El motor se detendrá automáticamenteal activar los finales de carrera, nopermitiendo el giro a derechas si labarrera está subida ni el giro aizquierdas si está bajada.
La puesta en marcha de la barrera serealizará mediante una pulsaciónmomentánea del pulsadorcorrespondiente.
En caso de pulsar simultáneamenteambos pulsadores prevalecerá el deBAJADA sobre el de SUBIDA.