estrategia de aprendizaje en casa actividad no 07 …
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ESTRATEGIA DE APRENDIZAJE EN CASA
Actividad No 07
TÉCNICO EN INSTALACIONES ELECTRICAS RESIDENCIALES.
Asignatura: TALLER DE ELECTRICIDAD I Grado 10°
Nombre: Héctor A. Peña Grupo: 10-14.
Un saludo muy especial para las familias y en especial para mis estudiantes que en estos momentos se
encuentran en casa. Los invito para que con mucho amor y tolerancia compartan en familia las
actividades académicas y también otro tipo de pasatiempos y juegos donde se fortalezcan los lazos de
unión y amor. Aquí les dejo esta actividad para que las realicen y enriquezcan sus conocimientos de la
técnica.
Les compartimos el correo para que envíen sus actividades en caso de presentar problemas con su blog
personal: Correo: [email protected]
FECHA DE INICIO: Pendiente
FECHA DE FINALIZACION: Lo antes posible.
COMPETENCIAS.
Identifico las herramientas, materiales e instrumentos de medición necesarios para enfrentar un problema,
siguiendo métodos y procedimientos establecidos.
Reconozco los problemas que surgen del uso y disposición de las distintas clases de recursos en diversos
contextos.
Identifico y cuantifico los recursos necesarios para actuar en una situación.
Identifico fuentes de información para obtener datos relevantes y confiables
Analizo una situación (social, cultural, económica, laboral) para identificar alternativas de acción o solución.
NIVELES DE DESEMPEÑO.
Formula, planifica y crea en el banco de trabajo circuitos eléctricos con resistencias y lámparas incandescentes
para comprobar las leyes de OHM Y de KIRCHHOFF en corriente alterna.
Muestra interés por conocer las funciones básicas de los circuitos propuestos en la práctica respectiva.
Cumple los acuerdos y normas en la clase.
CORRIENTE ALTERNA.
Si le es posible, observa este video.
https://youtu.be/TMC7gidYPy8 corriente alterna
La corriente alterna (CA) es un tipo de corriente eléctrica que cambia a lo largo del tiempo. La variación puede ser en intensidad de corriente o en sentido a intervalos regulares.
El voltaje varía entre los valores máximo y mínimo de manera cíclica. El voltaje es posit ivo la
mitad del t iempo y negativo la otra mitad. Esto signif ica que la mitad del t iempo la corriente
circula en un sentido y, la otra mitad en sentido opuesto.
La forma más habitual de la ondulación sigue una función trigonométrica tipo seno. Esta es la forma más eficiente y práctica de producir energía eléctr ica mediante alternadores. Sin embargo, hay ciertas aplicaciones en las que se util izan otras formas de onda, como la onda cuadrada o la onda tr iangular. La corriente continua es aquella que mantiene su valor de tensión constante y sin cambio de polaridad.
La corriente alterna es aquel tipo de corriente eléctrica que se caracteriza porque la magnitud y la
dirección presentan una variación de tipo cíclico. En tanto, la manera en la cual este tipo de corriente oscilará
es en forma senoidal, es decir, una curva que va subiendo y bajando continuamente. Gracias a esta forma de
oscilación la corriente alterna logra transmitir la energía de manera más eficiente.
Ahora bien, cabe destacar, que algunas necesidades especiales pueden demandar otro formato como ser
cuadrado o triangular.
La corriente alterna, simbolizada a partir de las letras CA en el idioma español, se destaca además por ser la
manera en la cual la electricidad ingresa a nuestros hogares, trabajos y por transmitir las señales de
audio y de video a partir de los cables eléctricos correspondientes que la contienen.
En el año 1882 el físico, matemático, inventor e ingeniero Nikola Tesla, diseñó y construyó el primer motor de inducción de CA. Posteriormente el físico William Stanley, reutilizó, en 1885, el principio de inducción para transferir la CA entre dos circuitos eléctricamente aislados. La idea central fue la de enrollar un par de Bobinas en una base de hierro común, denominada Bobina de inducción. De este modo se obtuvo lo que sería el precursor del actual Transformador.
El sistema usado hoy en día fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla; la distribución de la corriente alterna fue comercializada por George Westinghouse. Otros que contribuyeron en el desarrollo y mejora de este sistema fueron Lucien Gaulard, John Gibbs y Oliver Shallenger entre los años 1881 y 1889. La corriente alterna superó las limitaciones que aparecían al emplear la Corriente continua (CC), el cual es un sistema ineficiente para la distribución de energía a gran escala debido a problemas en la transmisión de potencia, comercializado en su día con gran agresividad por Thomas Edison.
La primera transmisión interurbana de la corriente alterna ocurrió en 1891, cerca de Telluride, Colorado, a la que siguió algunos meses más tarde otra en Alemania. A pesar de las notorias ventajas de la CA frente a la CC, Thomas Edison siguió abogando fuertemente por el uso de la corriente continua, de la que poseía numerosas patentes.
De hecho, atacó duramente a Nikola Tesla y a George Westinghouse, promotores de la corriente alterna, a pesar de lo cual ésta se acabó por imponer. Así, utilizando corriente alterna, Charles Proteus Steinmetz, de General Electric, pudo solucionar muchos de los problemas asociados a la producción y transmisión eléctrica, lo cual provocó al fin la derrota de Edison en la batalla de las corrientes, siendo su vencedor George Westinghouse, y en menor medida, Nikola Tesla.
Mira este video
https://www.youtube.com/watch?v=ZOUnwzH-SSY
Generación de corriente alterna
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https://www.youtube.com/watch?v=DIQ1-0SWfas
La inducción electromagnética es la producción de corrientes eléctricas por campos magnéticos variables con el tiempo. La inducción electromagnética es el fenómeno que origina la producción de una fuerza electromotriz (f.e.m. o voltaje) en un medio o cuerpo expuesto a un campo magnético variable, o bien en un medio móvil respecto a un campo magnético estático. Es así que, cuando dicho cuerpo es un conductor, se produce una corriente inducida. https://www.youtube.com/watch?v=hbW3oDNEQ7U
Generador eléctrico
Generador de una fase que genera una corriente eléctrica alterna (cambia periódicamente de sentido), haciendo
girar un imán permanente cerca de una bobina.
Un generador eléctrico es todo dispositivo capaz de mantener una diferencia de potencial eléctrica entre dos de sus puntos (llamados polos, terminales o bornes) transformando la energía mecánica en eléctrica. Esta transformación se consigue por la acción de un campo magnético sobre los conductores eléctricos dispuestos sobre una armadura (denominada también estator). Si se produce mecánicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generará una fuerza electromotriz (F.E.M.). Este sistema está basado en la ley de Faraday.
Mira este video
https://www.youtube.com/watch?v=KjzokmBzULw&t=13s
El generador consiste en un lazo de alambre colocado de tal manera que pueda girar en un campo magnético estacionario para causar una corriente inducida.
Las líneas de campo magnético viajan de Norte a Sur, cada vez que un conductor corta las líneas de fuerza magnética se induce en él una corriente eléctrica y el sentido de ella depende de cómo se cortan estas líneas de fuerza, los contactos deslizantes llamados anillos, toman la electricidad generada y la llevan a un circuito externo.
La figura describe un lazo girando a través de un campo magnético.
Como los lados del lazo cortan el campo magnético, genera una fuerza electromotriz (f.e.m) inducida que causa que la corriente fluya a través del lazo, anillos deslizantes, escobillas, medidor de corriente y carga resistiva (todo conectado en serie).
Vamos a revisar qué pasa cuando el lazo gira en sentido de las manecillas del reloj:
En la posición a, el lazo es perpendicular al campo magnético y los conductores blanco y negro están moviéndose paralelos al campo magnético. Si un conductor se mueve paralelo a un campo magnético, NO corta líneas de fuerza y NO puede generar una fem en el conductor. No fluye corriente en el circuito. El medidor indica una corriente igual a cero.
A medida que el lazo gira a la posición b los conductores están cortando más y más líneas de flujo magnético hasta que, a 90 grados, cortan un número máximo de líneas de fuerza. Quiere decir esto, que de cero grados a 90 grados los conductores cortan un número máximo de líneas de fuerza y el voltaje (fem) aumenta hasta un valor máximo.
La parte negra del conductor se mueve hacia abajo través (cortando) de líneas de fuerza mientras que, al mismo tiempo, la parte blanca se mueve hacia arriba a través de (cortando) las líneas de fuerza. Luego, la f.e.m. inducidas está en serie, sumándose y el voltaje resultante a través de las escobillas es la suma de las dos fem inducidas.
La corriente en el medidor se incrementa hacia la derecha.
A medida que el lazo sigue girando, (posición c) los conductores que cortan un número máximo de líneas de fuerza (en b), pasan a través de menos líneas y llegan a la posición c, donde se están moviendo paralelas al campo magnético y NO cortan ninguna línea de fuerza. NO hay f.e.m. inducida.
La fuerza electromotriz inducida (f.e.m.) inducida aumenta de cero grados a 90 grados y decrece de 90 grados a 180 grados. El flujo de corriente varia en esta posición.
De cero a 180 grados los conductores del lazo se han movido en la misma dirección a través del campo magnético y por tanto la polaridad de la f.e.m. inducida permanece igual.
Después de 180 grados, la dirección de la acción de corte de los conductores por el campo magnético se invierte.
Ahora (posición d) el conductor negro se mueve hacia arriba por el campo y el conductor blanco se mueve hacia abajo, como resultado de ello, la polaridad de la f.e.m. inducida y el flujo de corriente se invierten.
De la posición c a la posición d y regresando a la posición a (la misma posición e), el flujo de corriente está en la dirección opuesta de las posiciones a y c, excepto por su inversión de polaridad. La forma de onda del voltaje de salida para la revolución completa es:
Esta función senoidal indica la variación de voltaje en un generador elemental, en donde el voltaje se incrementa de cero a 90 grados, luego decrece de 90 grados a 180 grados y allí cambia de polaridad (se torna negativa), se incrementa su valor negativo hasta 270 grados (máximo negativo) y finalmente vuelve a cero (una revolución completa).
FRECUENCIA
La frecuencia es la cantidad de ciclos de la onda senoidal que se producen en una unidad de tiempo.
La curva senoidal representa la variación de la tensión en una corriente alterna. La frecuencia de la misma corriente es la cantidad de vueltas o ciclos que da el radio del círculo tr igono métrico en una unidad de tiempo.
La frecuencia del sistema eléctr ico varía según el país y, a veces, dentro de un país.
La mayoría de la energía eléctrica se genera a 50 o 60 Hertz. Algunos países tienen una mezcla de suministros de 50 Hz y 60 Hz. Una baja frecuencia facilita el diseño de motores eléctricos. Especialmente para aplicaciones de elevación, trituración y laminación. Estos motores requieren una gran velocidad de giro. También es beneficioso para motores de tracción de tipo conmutador para aplicaciones como ferrocarriles.
Si un lazo del generador gira a una velocidad de 60 revoluciones, el voltaje generado completara 60 ciclos en un segundo. Luego puede decirse que el voltaje generado tiene una frecuencia de 60 ciclos en segundo (60 Hz), Hz es la unidad de medida para la frecuencia y se llama Hertz.
La frecuencia comercial estándar usada en américa es 60 Hz. Frecuentemente menos de 60 Hz, causara un parpadeo cuando se usa para alumbrado. Las razones para esto, es que cada vez que la corriente cambia de dirección, disminuye a cero y, por consiguiente, en forma momentánea apaga la lámpara eléctrica cada vez que lo hace.
PERIODO DE UNA SEÑAL DE CORRIENTE ALTERNA .
El tiempo que demora cada valor de la sinusoide de corriente alterna en repetirse o cumplir un ciclo completo, ya sea entre pico y pico, entre valle y valle o entre nodo y nodo, se conoce como “período”. El período se expresa en segundos y se representa con la letra (T).
Mediante la fórmula PERIODO = 1 / FRECUENCIA se puede sustituir dicha frecuencia T = 1 / 60 = 0,0166... segundos o sea 16 milisegundos (Tiempo que dura un ciclo). En Electrónica se acostumbra a utilizar como unidad de frecuencia al Hertzio (Hz).
LA FRECUENCIA ES EL INVERSO DEL PERIODO Y VICEVERSA. F=1/T y T=1/F.
En la imagen se observa que se producen 8 ciclos completos en 1 segundo lo que quiere decir que es una señal de frecuencia = 8 Hz y por lo tanto tendrá un periodo de 0,125 segundos.
F= 1/T. Luego T=1/F T=1/8 T=0,125 Seg.
Es decir, la señal se demora 0,125 Segundos en realizar un ciclo.
Ej. Cual es la frecuencia y el periodo de esta señal?
F=N° de ciclos por segundo. F= 5 Hz. Cinco ciclos en un segundo.
T=1/F T= 1/5Hz T=0,2 seg. Se demora la señal 0,2 segundos en realizar un ciclo.
VALOR MEDIO y valor eficaz
Se llama valor medio de una tensión (o corriente) alterna a la media aritmética de todos los
valores instantáneos de tensión (o corriente), medidos en un cierto intervalo de tiempo.
En una corriente alterna sinusoidal, el valor medio durante un período es nulo: en efecto, los
valores positivos se compensan con los negativos. Vm = 0
En cambio, durante medio periodo, el valor medio es siendo V0 el valor máximo.
Vm = 2/π x Vo. Vm = 2/3,1416 x Vo. Vm = 0,637 Vo
VALOR EFICAZ
Se llama valor eficaz de una corriente alterna, al valor que tendría una corriente continua que produjera la misma potencia que dicha corriente alterna, al aplicarla sobre una misma resistencia.
Es decir, se conoce el valor máximo de una corriente alterna (I0).
Se aplica ésta sobre una cierta resistencia y se mide la potencia producida sobre ella.
A continuación, se busca un valor de corriente continua que produzca la misma potencia sobre esa misma resistencia. A este último valor, se le llama valor eficaz de la primera corriente (la alterna).
Para una señal sinusoidal, el valor eficaz de la tensión es: Vef = 1/1,4142 x Vo Vef= 0,707 x Vo
La tensión, se nombran muchas veces por las letras RMS. O sea, el decir 10 VRMS, 10 voltios eficaces
Ejemplo:
1. El valor eficaz de una señal de corriente alterna que tiene 10 voltios máximo (Vo) es:
Datos: Vo = 10 V Vef = 0,707 x Vo. Vef= 0,707 x 10 v Vef= 7,07 v
2. El valor máximo de una señal de corriente alterna de 50 voltios efectivos es:
Datos: Vef= 50 v Vef= 0,707 x Vo Vo = Vef/0,707 Vo = 50v / 0,707 Vo = 70,72 v
ACTIVIDAD N° 5
1. ¿Cuáles son las principales ventajas del uso de la corriente alterna?
2. Dibuje una onda senoidal e indique en donde ocurren los valores pico y donde ocurren los valores cero.
3. Dibuje una señal senoidal de 9 ciclos para un tiempo de 1 segundo. Hallar el valor de la frecuencia y el valor
del periodo. Indique en el dibujo cual es el periodo, la longitud de onda, valor máximo positivo y valor máximo negativo.
4. Halle el voltaje efectivo de las siguientes señales:
a. 150 v b. 30 v c. 20 v d. 141 v e. 250 v
5. Halle el valor pico (máximo) de las siguientes señales:
a. 1,5 v b. 36 v c. 100 v d. 220 v e. 50 v
6. La siguiente figura muestra una señal de corriente alterna mostrada por un osciloscopio electrónico, cada
rectángulo tiene de altura 0,5 cm y de ancho 1,0 cm, la señal mostrada se indica para un tiempo de 2 seg.
a. Calcule el valor de la frecuencia de esta señal. b. Calcule el periodo de esta señal.
c. ¿Cuál es el valor máximo de esta señal (vo)? Cada división vertical corresponde a medio Voltio.
d. ¿Cuál es el valor efectivo de esta señal? e. ¿Investigue que es la LONGITUD DE ONDA (λ), Cual es la longitud de onda de esta señal?
f. Dibuje una función senoidal que tenga una frecuencia 10 Hz, valor máximo (Vo) de 2,5 cm. Indique
estos valores dibujando la señal dentro de una cuadricula, algo similar a la figura anterior. ¿Cuál es el valor del periodo de esta señal?
7. Consulte como se genera energía eléctrica a través de:
a. Por fricción. b. Efecto piezoeléctrico. c. Efecto fotoeléctrico. d. Efecto termoeléctrico. e. Efecto calórico. f. Por inducción electromagnética.
8. Consulte por internet en que consiste la regla de la mano izquierda para la producción de corriente eléctrica. Describa con imágenes este fenómeno y explique con sus propias palabras el proceso.
Las siguientes actividades son para valorar la parte de dibujo eléctrico.
9. Consulte por internet los símbolos eléctricos usados para describir: a. Corriente directa. b. Corriente alterna. c. Resistencia eléctrica. d. Amperímetro. e. Voltímetro. f. Óhmetro. g. Lámparas incandescentes. h. Interruptor sencillo. i. Pulsador abierto. j. Pulsador cerrado. k. Motor eléctrico. l. Relé. m. Bobina.
10. En un formato tamaño oficio realiza una plancha que contenga todos los símbolos mencionados anteriormente. Debe tener un rotulo que indique nombre de la institución, nombre de la plancha (simbología), Nombre del profesor, nombre del estudiante, grupo.
Tome una foto de dicha plancha y anéxelo a la actividad.
Prof. Héctor A. Peña.
Campo tecnológico y laboral
Instalaciones eléctricas residenciales
INEM Cali.