1 ctos. eléctricos
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CIRCUITOS ELÉCTRICOS
ÍNDICE
La energía eléctrica.
Circuitos y componentes eléctricos.
Magnitudes eléctricas.
Medida de magnitudes eléctricas.
Electromagnetismo.
Máquinas eléctricas. Dinamos y alternadores.
Motores eléctricos.
LA ENERGÍA ELÉCTRICA.
La materia está compuesta por moléculas y éstas
por átomos. Los átomos, a su vez, están formados
por un núcleo y una corteza. El núcleo consta de
partículas con actividad eléctrica neutra llamadas
neutrones y otras con carga eléctrica positiva,
llamadas protones. La corteza es un espacio
alrededor del núcleo en el que, en diferentes capas u
órbitas, se mueven unas partículas con carga
eléctrica negativa, llamadas electrones.
La energía eléctrica es la que se produce endeterminadas materias por el movimiento, desdeunos átomos a otros, de los electrones situados enla capa más externa de la corteza.
CIRCUITOS Y COMPONENTES ELÉCTRICOS
I.Los circuitos eléctricos son los trayectos cerrados querecorren los electrones al desplazarse por efecto de la energíaeléctrica para producir otras formas de energía o trabajo.
Los circuitos eléctricos estánformados por un generador, queproporciona la energía eléctrica;unos conductores por los que semueven los electrones; y unreceptor en el que se obtiene laenergía o el trabajo útil
Para poder controlar el paso de los electrones por el circuito se
instalan también elementos de maniobra y control. Los elementos
de seguridad previenen de los posibles peligros de la electricidad.
CIRCUITOS Y COMPONENTES ELÉCTRICOS
II.
Los elementos de maniobra ycontrol se emplean para interrumpiro dirigir el paso de la corriente deelectrones, los más habituales son:
PulsadorInterruptorConmutadorLlave de cruce
Relé. Es un interruptor, activado automáticamente mediante el circuito de control, que abre ocierra varios circuitos de trabajo.
CIRCUITOS Y COMPONENTES ELÉCTRICOS
III.
Hay varias formas de conectar los elementos de los circuitoseléctricos:
Circuito serie. La tensión en cada uno es diferente y todos son recorridos por la misma intensidad de corriente. Si uno de los elementos se desconecta todos quedan sin corriente.
Circuitos paralelo. La tensión en todos es la misma y por cada uno circula una intensidad de corriente diferente. Si uno de los elementos se desconecta los demás siguen recibiendo corriente.
Circuitos mixtos. Serie y paralelo
MAGNITUDES ELÉCTRICAS I.
Carga eléctrica. Es la cantidad de electricidad (cargas eléctricas positivas o negativas) que se acumula en un cuerpo electrizado.
La Carga eléctrica se mide en Culombios. Cada Culombio equivale a 6 250 000 000 000 000 000 electrones.
Intensidad. (I) Es la cantidad de carga eléctrica que circula por un circuito en un segundo. Se mide en Amperios.1 Amperio corresponde a la carga de un Culombio cada segundo.
MAGNITUDES ELÉCTRICAS II.
Tensión.(V) Es la energía comunicadaa cada una de las cargas eléctricas quese mueven en un circuito eléctrico.Esta energía la comunica el generador.La Tensión eléctrica también sellama Voltaje y se mide en voltios.
Resistencia. (R)(Todos los materiales ofrecen alguna dificultad al paso de la corriente eléctrica. Cuanto mayor es la resistencia, menor es la intensidad de corriente. La resistencia de un cuerpo depende de su longitud, de su sección y del material del que esté construido. La Resistencia eléctrica se mide en Ohmios. Ω
R= ρ ∙ L/S
MAGNITUDES ELÉCTRICAS III.
Ley de Ohm. Esta Ley establece la relación entre la Tensión, o Voltaje, la Intensidad de corriente y la Resistencia en un circuito eléctrico.
El Voltaje y la Intensidad de corriente que circula son directamente proporcionales.
La Intensidad es inversamente proporcional a la Resistencia.
MAGNITUDES ELÉCTRICAS IV.
Energía eléctrica. La Energía que podemosobtener a partir de la corriente eléctricadepende de la Intensidad, el Voltaje y el tiempoque esté circulando la corriente. Se mide enJulios.
E = V x I x t
Potencia eléctrica. La Potencia es la Energía quese produce en cada unidad de tiempo. Por lo tanto,si la Energía eléctrica es E = V x I x t, al dividir esaexpresión por el tiempo t, obtenemos:
P = V x I
La Potencia eléctrica se mide en vatios (w).
ELECTROMAGNETISMO I.
El magnetismo es la propiedad quepresentan ciertos cuerpos en estadonatural de atraer al hierro. El espacioen el que se aprecian los efectos de unimán se llama campo magnético. Estecampo presenta dos polos llamados poloNorte y polo Sur.
Electromagnetismo. Las corrientes eléctricas crean a sualrededor campos magnéticos.
Los campos magnéticos crean corrientes eléctricas en losconductores que se mueven en su interior según un fenómenollamado inducción electromagnética.
ELECTROMAGNETISMO II.
Las bobinas, también llamadassolenoides, consisten en un hiloconductor, enrollado sobre un núcleoférrico, por el cual se hace circular unacorriente eléctrica.Cuando circula corriente eléctrica labobina crea un campo magnético en suinterior y a su alrededor.
Electroimanes. El campo magnéticocreado por las bobinas se aprovecha enlos electroimanes, sólo tienen efectosmagnéticos mientras son atravesadospor la corriente eléctrica, por eso sonimanes temporales.Los electroimanes se aplican en muchasocasiones: timbres, relés, motoreseléctricos
Clasificación:
MÁQUINAS ELÉCTRICAS
MOTORES ELÉCTRICOS
Sistema Eléctrico
Maquina Eléctrica
Sistema Mecánico
Flujo de energía como MOTORMOTOR
Flujo de energía como GENERADORGENERADOR
Las máquinas eléctricas son convertidores
electromecánicos capaces de transformar energía desde
un sistema eléctrico a un sistema mecánico o viceversa
Máquinas eléctricas
Se basa en la ley de Faraday que indica que "en cualquier
conductor que se mueve en el seno del campo magnético se
generará una diferencia de potencial entre sus extremos,
proporcional a la velocidad de desplazamiento".
Principio de funcionamiento de un generador
Si en lugar de un conductor
rectilíneo se introduce una espira
con los extremos conectados a
una determinada resistencia y se
le hace girar en el interior del
campo, de forma que varíe el flujo
magnético, se detectará la
aparición de una corriente
eléctrica que circula por la
resistencia y que cesará en el
momento en que se detenga el
movimiento.
Principio de funcionamiento de un generador
De forma análoga si por un conductor situado en el interior de un campo magnético (B) se hace circular a su través una corriente eléctrica I, se vera sometido a una fuerza magnética. Produciéndole un desplazamiento".
Principio de funcionamiento de un
motor
El sentido de la Fuerza seDetermina con la mano Izq.
Funcionamiento
del Motor CCCuando una corriente eléctrica pasa a
través de un cable conductor inmerso
en un campo magnético, la fuerza
magnética produce un par el cual
provoca el giro del motor
MOTORES ELÉCTRICOS I.
El motor eléctrico recibe una entrada de energía eléctrica en la placa de bornes y
entrega una salida de energía mecánica en el eje.
Se compone de una parte fija y otra móvil
formadas por:
El estator: parte fija del motor unida a la carcasa.
Donde normalmente se sitúa el inductor que crea
el campo magnético. Puede estar formado por
electroimanes con bobinas o por imanes
naturales.
El rotor: parte móvil que gira dentro o alrededor
del estator. En el se encuentra el inducido
formado por una o más bobinas que giran por
efecto de la fuerza magnética originada por el
inductor.
Además de estas partes, el motor consta de: el
colector, delgas y las escobillas que transmiten
la corriente desde la fuente de eléctrica exterior al
inducido
Estator. Inductor
Rotor. Inducido
Delgas
MOTORES ELÉCTRICOS II.
El funcionamiento de un motor con el inductor formado por un imán fijo colocado en
el estator y el inducido formado por una bobina colocada en el rotor sería como
sigue:
1. Al circular corriente por la bobina que
forma el rotor se crea un campo
magnético con un polo N y un polo S.
Estos polos se repelen con el polo N y el
polo S del imán que forma el estator. La
repulsión hace que el rotor empiece a
moverse e inicie el giro.
2. Al llegar a la zona central la bobina
cambia de semianillo por la inercia que
lleva y esto le hace cambiar de polaridad
, el extremo que era atraído pasa a ser
repelido completandose el giro.
Constitución de un motor CC:
El motor de corriente continua está compuesto de 2
piezas fundamentales :
•Rotor
(circuito de armadura o inducido)
• Eje
• Núcleo y Devanado
• Colector
• Tapas
Constituye la parte móvil del motor,
proporciona el par para mover a la
carga.
Está formado por
• Armazón
• Imán permanente
• Escobillas y portaescobillas
•Estator
Constituye la parte fija de la máquina. Su
función es suministrar el flujo magnético que
será usado por el bobinado del rotor para
realizar su movimiento giratorio.
Está formado por
Carcasa
Constitución de un motor CC:
Conexión de un motor CC:
Los distintos modos de conectar los arrollamientos de
excitación de los motores de corriente continua
constituyen la base para poder modificar ampliamente
las formas de funcionamiento de estos motores. Según
sea la conexión elegida, los motores reciben nombres
especiales.
A continuación se exponen los sistemas de excitación
más utilizados:
-Excitación por Imanes Permanentes.
-Excitación Independiente.
-Excitación Serie.
-Excitación Paralelo.
Excitación independiente:
El devanado inducido La y el devanado inductor Lex están alimentados con
fuentes de tensión distintas e independientes. El flujo será constante porque
Iex también lo es. La intensidad total que el motor absorbe de la red será la
suma de las intensidades de inductor e inducido
Excitación Serie:
El devanado inducido y el devanado inductor están en serie, por los dos
circula la misma corriente.
Excitación Paralelo:
El circuito se comporta igual que el de
Excitación independiente
Balance de Potencias:
Pei
= Potencia eléctrica interna,
es la que se transforma en
energía mecánica
ARRANQUE DE LOS MOTORES DE CC.
En el momento del arranque E=0, durante un
tiempo hasta que E , la Ii tendrá unos
valores excesivamente altos Ii = V/ Ri . Para
reducirla y así evitar que se quemen los
devanados del motor, se inserta en el cto. del
inducido un reóstato en serie, Ii = V/ Ri +Ra de
forma que la intensidad se mantenga en valores
razonables.
A medida que la E aumenta se va reduciendo la
Ra .