unidad 2 magnitudes electricas

Unidad 3

Magnitudes EléctricasE

Instrumentos De Medida

Contenidos

• Múltiplos y submúltiplos de las unidades de medida• Magnitudes eléctricas• Magnitudes y características asociadas a los componentes y equipos

eléctricos y electrónicos• Equipos e instrumentos de medida

Objetivos

• Aprender los múltiplos y los submúltiplos asociados a las unidades de medida• Dar a conocer los múltiplos y submúltiplos de las unidades informáticas• Definir las principales magnitudes electrotécnicas• Analizar las magnitudes y parámetros asociados a los equipos EyE• Conocer los equipos e instrumentos de medida y verificación de equipos EyE

Unidad 2: magnitudes eléctricas e instrumentos de medida Equipos Eléctricos y Electrónicos

Página | 2

Contenido

1. MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DE LAS UNIDADES DE MEDIDA 4

1.2 Unidades de medida en el campo de la informática 4

2. INTRODUCCIÓN A LA ELECTRICIDAD 5

2.1 Materialesconductores y aislantes 5

3. MAGNITUDES ELÉCTRICAS 6

3.1 Tensión 6

3.2 Intensidad de Corriente 6

3.3 Resistencia eléctrica 6

3.4 Conductancia 7

3.5 potencia y energía 7

3.5.1 Potencia 7

3.5.2 Energía eléctrica 7

3.6 Frecuencia 8

3.7 Rendimiento 8

4. TIPOS DE CORRIENTE 8

4.1 Corriente continua 8

4.2 Corriente alterna monofásica 9

4.3 Corriente alterna trifásica 9

4.4 Niveles de Tensión 10

4.5 Potencia Electrica 10

4.6 Factor de potencia 10

5 MAGNITUDES CARACTERÍSTICAS ASOCIADAS A LOS COMPONENTES Y EQUIPOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS 11

6 EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE MEDIDA 12

6.1 Buscapolos 12

6.4 Multimetro 12

6.2.1 Midiendo tensiones 13

6.2.2 Midiendo resistencias 13

6.2.3 Midiendo intensidades 13

7. CIRCUITOS ELÉCTRICOS 14

7.1 Elementos del circuito eléctrico 14

7.1.1 Fuente de tensión 14

1º FP Básica Curso 2014-2015

Página | 3

7.2.2 Conductor 15

7.2.3 Receptor 15

7.2.4 Elemento de maniobra 15

7.2.5 Elemento de protección 15

8. CONEXIÓN DE LOS CIRCUITOS: SERIE, PARALELO, MIXTO 16

8.1 Conexión serie 16

8.2 Conexión en paralelo 16

8.3 Circuitos míxtos 17


Página | 4

1. MÚLTIPLOS Y SUBMÚLTIPLOS DE LAS UNIDADES DE MEDIDA

En electrónica y electricidad se emplean una serie de magnitudes que veremos en preguntas posteriores. Sin embargo estas unidades suelen estar multiplicadas o divididas por algún valor. Por ejemplo cuando hablamos de intensidad, esta se mide en Amperios (A), aunque en la realidad los circuitos reales trabajan en el orden de los miliamperios, las unidades de resistencia es el Ohmnio Ω, aunque se utilizan mayoritariamente los KiloOhmnios (KΩ).

La siguiente tabla, muestra las principales unidades de múltiplos y submúltiplos asociados a las diferentes unidades de medida

Submúltiplos MúltiplosPrefij

oSímbolo

Factor

Prefijo Símbolo

Factor

Mili m 10-3 Kilo k 103

Micro µ 10-6 Mega M 106

Nano n 10-9 Giga G 109

pico p 10-12 Tera T 10-12

Unidades de medida en el campo de la informática

Los prefijos anteriores, solo sirven en el campo de la electricidad y electrónica. Habrás oído hablar de GigaBytes, MegaBytes e incluso TeraBytes. Estos prefijos, en informática, son ligeramente diferentes a los eléctricos y electrónicos.

En informática, la magnitud más pequeña es el bit, que solo puede tomar los valores de 0 o 1, a partir de este parámetro se definen el resto de unidades

8 Bits = 1 Byte1024 Bytes=1 Kilobyte1024 Kilobyte=1024 Megabytes1024 Megabytes =1 Gigabyte1024 Gigabyte=1 Terabyte1024 TeraByte= 1 PetaByte


Página | 5

INTRODUCCIÓN A LA ELECTRICIDAD

Para entender como funciona un circuito eléctrico, es conveniente saber como se produce la electricidad

Toda la materia está compuesta por partículas muy pequeñas denominadas átomos, estos átomos se dividen en dos partes.

• Nucleo: Formado por protones y neutrones muy unidos• Corteza Externa: Formada por una nube de electrones en movimiento

Los electrones de la corteza pueden moverse en determinadas órbitas alrededor del núcleo. Además en ciertas condiciones los electrones de las ultimas capas pueden moverse y desplazarse hacia otros átomos. Esos son los denominados electrones libres. Este movimiento de electrones libres, desplazándose en un determinado material es lo que se denomina corriente eléctrica o electricidad

2.1 Materialesconductores y aislantesLos electrones se mueven libremente a través de los materiales. De la facilidad

a la que se pueden mover, nos referimos con lo de materiales conductores o aislantes.

▷ Material Conductor: El movimiento a través del material es muy fácil▷ Material Aislante: EL material impide o dificulta el paso a los electrones

Un caso particular de materiales, lo componen los denominados semiconducortores. Son materiales que en situación normal, no permiten o dificultan el paso de la corriente, pero que en determinadas situaciones se vuelven muy conductores. Estos materiales son muy usados en electrónica, como el Silicio (principal componente de los móviles)


Página | 6

Ver artículo sobre silicio y móviles:http://computerhoy.com/noticias/moviles/supercondensador-silicio-tu-bateri

a-durara-semanas-7160

MAGNITUDES ELÉCTRICAS

Como hemos comentado la electricidad se produce por el movimiento “Libre” de los electrones. Estos electrones tienen carga negativa (mientras que los protones son positivos). Este movimiento se produce desde el denominado polo negativo de las baterías (donde la concentración de electrones es mayor) al positivo (que tiene mayor numero de protones), aunque es

necesario que en camino haya alguna carga o consumidor conectada al circuito que ofrezca resistencia al paso de la corriente eléctrica. Se entiende como carga cualquier dispositivo que para funcionar consuma energía eléctrica como, por ejemplo, una bombilla o lámpara para alumbrado.

3.1 Tensión

La tensión eléctrica o diferencia de potencial o voltaje, es una diferencia de cargas entre dos puntos, que al ser conectados entre sí dan lugar al paso de la corriente que pondrá en marcha un receptor.

Se mide en Voltios ( V),y su símbolo es U

Intensidad de CorrienteLa intensidad de corriente es la cantidad de cargas eléctricas o electrones( flujo de electrones) que circulan por un material conductor cuando este es sometido a una diferencia de potencial entre sus extremos, es decir cuando lo conectamos a una fuente de tensión

Se mide en Amperios (A) y su símbolo es I

Resistencia eléctricaYa hemos comentado, al poner en contacto dos puntos o elementos que

tienen una diferencia de cargas, se establece una conexión y esa diferencia de cargas o potencial produce un movimiento de electrones.

La intensidad de corriente, depende del nivel de tensión o voltaje aplicado. Aunque hay otro factor muy importante, la dificultad que opone el material al paso de los electrones. A esa dificultad se la denomina Resistencia.

Se mide en Ohmnios (Ω) y su símbolo es R.


Página | 7

Como hemos dicho arriba, la intensidad (I) de corriente, depende de la diferencia de cargas entre los extremos de la fuente de tensión ( V) y la resistencia del material ( R). Esta relación queda patente en la denomina LEY DE OHM, cuya expresión es la siguiente

U=IxR

Una forma sencilla de recordar esta fórmula así como sus cambios, es el triangulo siguiente

ConductanciaEs el parámetro inverso de la resistencia, se define como la facilidad que un

cuerpo ofrece al paso de la corriente

Se mide en Siemens (S) y si símbolo es G

Potencia y energía

Los circuitos eléctricos y electrónicos vienen caracterizados por una serie de parámetros como la tensión, intensidad y resistencia. Pero además existen otros conceptos, relacionados con los anteriores, tan importantes como estos. Son la Potencia y energía

Potencia La potencia eléctrica es la cantidad de trabajo que puede ofrecer un circuito.

Por ejemplo una lámpara de 4W, ilumina más que otra de 2W

SU símbolo es P y se mide en watios (W)

Para calcularla, recurrimos a la siguiente fórmula

P=UxI

Energía eléctrica

Se define como la potencia consumida un elemento en el tiempo que está en funcionamientoSe mide en Kilowatios-Hora (Kw·h) y su símbolo es E


Página | 8

Para calcularla, recurrimos a la siguiente fórmula

E=Pxt

Frecuencia

EN los circuitos de Corriente alterna ( que definiremos más adelante), la frecuencia es el número de ciclos de la onda de corriente por segundo. En Europa las redes eléctricas es de 50 HZ. Los receptores eléctricos están diseñados para trabajar con esa frecuencia, y si se conectan a un fuente eléctrica de mayor frecuencia, pueden llegar a quemarse

Los componentes eléctricos trabajan a frecuencias muy distintas a los de la red eléctrica, por eso se hacen necesarios convertidores electrónicos de frecuencia que llevan en su interior.

Se mide en Herzios (HZ) y su símbolo es F.

Rendimiento

La energía eléctrica que un equipo EyE absorbe de la red no llega íntegramente a ser aprovechada, siempre hay perdidas por calor, ruido eléctrico….

La relación entre la potencia de salida y la de entrada en un receptor es lo que se conoce como rendimiento

η=Psalida

Pentrada

Pentrada

=Psalida

+Pperdida

TIPOS DE CORRIENTE

4.1 Corriente continua

POTENCIA

SALIDA

PERDIDAS POR CALOR…

POTENCIA

ENTRAD


Página | 9

Se caracteriza porque la tensión y el sentido de la corriente son constantes en todo momento

Utilizado en aplicaciones de pequeña potencia.

Corriente alterna monofásica

Se caracteriza porque la tensión y el sentido de la corriente varían continuamente, formando oscilaciones o ciclos.

Los parámetros que definen la corriente alterna son: frecuencia (número de ciclos u oscilaciones por segundo), tensión de pico ( U máxima) y tensión eficaz ( Uef)

En un circuito de corriente alterna, el conductor por el que pasa la corriente se llama fase ( o línea) y por el que sale la corriente neutro.

Utilizados en receptores eléctricos de baja y media potencia.

Corriente alterna trifásica

Formada por 3 ondas de corriente monofásica, desfasadas 120 grados entre si. Cada una de estas ondas tiene un conductor de fase L1,L2 y L3.


Página | 10

Se utiliza en instalaciones donde se necesita grandes cantidades de energía eléctrica para alimentar a los receptores.

Los edificios de vivienda también reciben energía trifásica de la red eléctrica, y luego distribuyen a cada vivienda el circuito monofásico.

La mayoría de los generadores producen energía trífasica, y la distribución desde los puntos de generación a los puntos de consumo también se realiza mediante líneas eléctricas trifásicas

4.4 Niveles de Tensión

Las instalaciones eléctricas las podemos clasificar según la tensión que consuman o de la que dispongan; así podemos considerarlas com de baja tensión, con un voltaje igual o menor a 1000V en alterna o 1500 en continua y de alta tensión con un voltaje superior a 1000V en alterna o 1500 en continua

ALTERNA CONTINUABATA TENSION

(bt)≤1000Vac ≤1500Vac

Alta tensión <1000Vcc >1500Vcc

Las instalaciones de baja tensión son de tipo receptoras, es decir, su finalidad es consumir la energía eléctrica para convertirla en trabajo útil (luz, calor…) Las de alta tensión pueden haber sido diseñadas para distribuir la energía eléctrica en grandes cantidades, así como transformar niveles de tensión.

4.5 Potencia Electrica

Hemos definido previamente el concepto de potencia como la energía que desarrolla un circuito en la unidad de tiempo, ahora bien en los circuitos EyE, especialmente en instalaciones eléctricas, podemos distinguir 3 tipos de potencias distintas

• Potencia activa (P): Cantidad de trabajo que ofrece un recetor o instalación eléctrica (calor, luz, movimiento…)

• Potencia Reactiva (Q): Potencia que no se consume, se intercambia con la red eléctrica y genera campos magnéticos y eléctricos

• Potencia aparente o nominal (S): Potencia máxima que puede ofrecer una máquina en condiciones normales

4.6 Factor de potenciaEn circuitos de corriente altenera, es la relación entre potencia active y

potencia aparente. Es un valor entre 0 y 1. Cuanto más eficaz sea un circuito más próximo a 1

será, pues indicaría que toda la energía suministrada se ha convertido en trabajo util.

cosφ=P

S


Página | 11

5 MAGNITUDES CARACTERÍSTICAS ASOCIADAS A LOS COMPONENTES Y EQUIPOS ELÉCTRICOS Y ELECTRÓNICOS

Antes de trabajar o instalar un equipo EyE, es necesario conocer las características técnicas del equipo en cuestión. Las características técnicas más comunes son

• Parámetros eléctricos: potencia, energía, frecuencia• Tipo de instalación• Grado de protección IP o estanqueidad• Grado de protección contra impactos IK• Peso neto• Dimensiones• Clase energética• Tipo de conexión• Capacidad de la batería.• Potencia sonora• En equipos multimedia, tipos de salida y conectores…

Tabla : Ejemplos de placas de lavadora, frigorífico y

fuente ordenador

En ocasiones, pueden aparecer algunos conceptos específicos. Algunos de estos son

• Tensión nominal (Un): Expresada en voltios. Es la tensión en condiciones normales de funcionamiento

• Intensidad nominal (In) Expresada en amperios, es la intensidad de corriente que demanda el equipo en condiciones normales

• Endurancia: Numero de maniobras de apertura y cierre que un dispositivo es capaz de realizar antes de producirse un fallo.

• Máxima/mínima temperatura de trabajo: rango térmico en el que el dispositivo debe trabajar

• Tolerancia:Al expresar una cantidad determinada (de Tensión nominal, endurancia…) existe una cierta tolerancia o permisividad de dicho parámetro. La tolerancia puede expresarse como un valor porcentual


Página | 12

(%) o como un rango de valores.

6 EQUIPOS E INSTRUMENTOS DE MEDIDA

Algunas de las magnitudes eléctricas que podemos ver en la placa de características de los equipos, son propios de esta y no se pueden modificar. Sin embargo otras si pueden verse modificadas por determinados factores, e incluso se pueden reparar averías en los equipos detectando donde hay fugas de corriente…

Es por eso que existen determinados aparatos que permiten verificar y contrastar su valor con el teórico, para comprobar la existencia o no de averías.

Algunas de estas herramientas básicas son:

6.1 Buscapolos

El buscapolo es una herramienta que permite verificar si un determinado cable o conductor, presenta diferencia de potencial (tensión) con

respecto a la tierra física (por ejemplo, en los toma-corriente domiciliarios, individualiza que cable es la "fase" o "vivo"). Consta de un circuito abierto compuesto por una o más lámparas, y posee puntas de contacto adecuadas para la búsqueda.

Se los puede encontrar en forma de lámpara serie, o en forma de destornillador, siendo este último el más utilizado.

Utilización:

Para evitar posibles percances, es muy importante agarrar la herramienta por la zona aislada. Con la punta, tocamos el cable que queremos verificar, presionando al mismo tiempo el botón que está en la parte superior del mango.

Si la lámpara del buscapolos se enciende quiere decir que estamos tocando un cable conductor de electricidad. En caso de que se mantenga apagada, en cambio, estaremos tocando un cable neutro.

6.4 Multimetro

Un multímetro, también denominado polímetro,o tester, es un instrumento eléctrico portátil para medir directamente magnitudes eléctricas activas como


Página | 13

corrientes y potenciales (tensiones) o pasivas como resistencias, capacidades y otras. Las medidas pueden realizarse para corriente continua o alterna y en varios márgenes de medida cada una. Los hay analógicos y posteriormente se han introducido los digitales cuya función es la misma (con alguna variante añadida).

6.2.1 Midiendo tensionesPara medir una tensión, colocaremos las bornas en las clavijas, y no

tendremos más que colocar ambas puntas entre los puntos de lectura que queramos medir. Si lo que queremos es medir voltaje absoluto, colocaremos la borna negra en cualquier masa (un cable negro de molex o elchasis del ordenador) y la otra borna en el punto a medir. Si lo que queremos es medir diferencias de voltaje entre dos puntos, no tendremos más que colocar una borna en cada lugar.

6.2.2 Midiendo resistenciasEl procedimiento para medir una resistencia es bastante similar al de medir

tensiones. Basta con colocar la ruleta en la posición de ohmios y en la escala apropiada al tamaño de la resistencia que vamos a medir. Si no sabemos cuántosohmios tiene la resistencia a medir, empezaremos con colocar la ruleta en la escala más grande, e iremos reduciendo la escala hasta que encontremos la que más precisión nos da sin salirnos de rango.

6.2.3 Midiendo intensidadesEl proceso para medir intensidades es algo más complicado, puesto que en

lugar de medirse en paralelo, se mide en serie con el circuito en cuestión. Por esto, para medir intensidades tendremos que abrir el circuito, es decir, desconectar algún cable para intercalar el tester en medio, con el propósito de que la intensidad circule por dentro del tester. Precisamente por esto, hemos comentado antes que un tester con las bornas puestas para medir intensidades tiene resistencia interna casi nula, para no provocar cambios en el circuito que queramos medir.

Para medir una intensidad, abriremos el circuito en cualquiera de sus puntos, y configuraremos el tester adecuadamente (borna roja en clavija de amperios de más capacidad, 10 A en el caso del tester del ejemplo, borna negra en clavija común COM).

Una vez tengamos el circuito abierto y el tester bien configurado, procederemos a cerrar el circuito usando para ello el tester, es decir, colocaremos cada borna del tester en cada uno de los dos extremos del circuito abierto que tenemos. Con ello se cerrará el circuito y la intensidad circulará por el interior del multímetro para ser leída.


Página | 14

7. CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Un circuito eléctrico es el conjunto de elementos conectados entre sí por medio de conductores a través de los cuales circula corriente eléctrica.

7.1 Elementos del circuito eléctrico

Los principales elementos de un circuito eléctrico son:• Fuente de tensión• Conductor• Elemento de protección• Receptor• Elemento de maniobra

7.1.1 Fuente de tensiónLA fuente de tensión o también conocido como generador eléctrico o

fuente de alimentación, se encarga de proporcionar el voltaje necesario al circuito para que se muevan los electrones

7.2.2 Conductor


Página | 15

Elemento que se encarga de transportar la corriente eléctrica. Mediante estos conductores todos los elementos del circuito quedan conectados entre sí.

7.2.3 Receptor

Componente encargado de recibir la corriente y convertir la energía eléctrica en luz, calor, movimiento…

7.2.4 Elemento de maniobra

Estos elementos permiten concectar o desonectar un circuito eléctrico en condiciones normales de funcionamiento. Al desconectar un circuito se interrumpe la circulación de corriente eléctrica.

7.2.5 Elemento de protección

Se instalan en un circuito con el objetivo de interrumpir la circulación de corriente eléctrica de manera automática, en caso de que se produzca algúna situación de peligro ( cortocircuito, sobretensión…) que altere las condiciones normales de funcionamiento

8. CONEXIÓN DE LOS CIRCUITOS: SERIE, PARALELO, MIXTO


Página | 16

Los diferentes elementos y receptores que forman parte de un circuito se pueden conectar de dos maneras distintas: serie y paralelo.

8.1 Conexión serie

Todos los componentes se encuentran colocados a continuación del otro, de forma secuencia

Tiene el inconveniente de que si alguno de los elementos deja de funcionar lo hace todo el circuito

Características

Tensión (V) El voltaje se reparte entre todos los componentes

Intensidad (A) La intensidad que sale de la fuente de alimentación, es la misma para todos los componentes

Potencia (W) La potencia del circuito es la suma de las potencias de cada componente

8.2 Conexión en paralelo

Los terminales de entrada y salida de todos los componentes se encuentran conectados entre sí.


Página | 17

Tensión (V) El voltaje es el mismo en todos los componentes

Intensidad (A) La intensidad que sale de la fuente de alimentación, se reparte entre todos los componentes

Potencia (W) La potencia del circuito es la suma de las potencias de cada componente

8.3 Circuitos mixtos

Combina conexiones en serie y paralelo. Las características de estos circuitos se corresponden con el tipo de conexión en cada zona.

unidad 2 magnitudes electricas

Documents