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Prácticas de Laboratorio de Electricidad




Enviado por ivan_escalona



     

    Indice
    1.
    Introducción y Aparatos de
    Medición

    2. Planta Generadoras
    3. Componentes Pasivos: Resistencia,
    Inductancia (bobina ideal), Condensador

    4. Instrumentos Eléctricos de
    Laboratorio

    5. Voltaje, Corriente y
    Resistencia

    6. Teoría de Circuitos en
    Potencia

    7. Transformadores de
    Potencia

    8. Importancia de una Subestación
    Eléctrica

    9. ¿Qué son los
    Diodos?

    10. ¿Qué es un
    motor?

    11. El Teorema de
    Morgan

    12. Bibliografía utilizada Durante
    las Prácticas de Electricidad

    1. Introducción y Aparatos de
    Medición

    Objetivo:

    1. Que el alumno conozca los niveles de energía
      eléctrica que existen desde la generación
      hasta los que se utilizan en este curso.
    2. Que el alumno se familiaricen con los aparatos de
      medición y precauciones al
      utilizarlos.

    Lista de materiales y
    equipo.
    & Un osciloscopio & Un wattmetro
    & Un generador de señales & Un multimetro
    & Un amperímetro & Un modulo LEEI-1001
    & Un amperímetro de gancho & Un modulo
    LEEI-1002
    & Un volmetro & Mesa de trabajo

    Teoría de la Práctica 1
    La producción de grandes cantidades de
    energía eléctrica, ha sido posible gracias a la
    utilización de la máquinas
    generadoras que basan su funcionamiento en los fenómenos
    electromagnético.
    Los circuitos
    domésticos representan una aplicación
    práctica, en nuestro mundo de aparatos eléctricos
    es útil entender los requerimientos y limitaciones de
    potencia de
    sistemas
    eléctricos convencionales y las medidas de seguridad que
    deben tomarse para evitar accidentes.

    En un instalación convencional la
    compañía brinda el servicio
    eléctrico distribuye la potencia eléctrico a
    hogares individuales con un par de línea de potencia. Cada
    usuario se conecta en paralelo es esta línea, como se
    puede observar en el siguiente circuito doméstico, la
    diferencia de potencial entre los alambres es de 120 Voltios, El
    voltaje se alterna al mismo tiempo con una de
    los alambre conectado a tierra, y el
    potencial del otro alambre, "vivo", oscila respecto a la tierra.
    Para el presente análisis, suponemos un voltaje constante
    (corriente continua)

    Un medidor y un interruptor de circuito se conectan en
    serie con uno de los alambres que entran a la casa. El alambre y
    el interruptor de circuito se seleccionan cuidadosamente para
    satisfacer las necesidades de corriente de ese circuito.
    El estudio de los circuitos
    eléctricos es fundamental en la enseñanza de la Ingeniería
    Eléctrica. Los conocimientos que se adquieren son muy
    útiles en campos como la electrotecnia aplicada, sistemas
    de potencia y control, electrónica, computadores, telecomunicaciones, etc. También se pueden
    emplear en otros campos de la ingeniería aparentemente
    distintos, mediante las analogías
    eléctricas.

    Se supone posee conceptos sobre carga eléctrica,
    potencial eléctrico, corriente
    eléctrica, potencia, energía, enlaces de flujo,
    y que conoce las leyes
    básicas de la física aplicadas a la
    electricidad, por lo que no se van a enumerar, ya que las
    habrá manejado en cursos anteriores
    de física.

    Energía eléctrica:
    La energía eléctrica, base del gran desarrollo
    alcanzado por la industria en
    nuestros tiempos, se produce en centrales hidráulicas,
    térmica y nucleares, situadas en determinados lugares
    geográficos. Debe, por tanto ser transportada a los
    centros de consumo
    valiéndose de líneas eléctricas, pero
    éstas suponen siempre una pérdida de
    energía, sobre todo a gran distancia, debida al
    calentamiento originado por el paso de la corriente, a la
    limitada eficacia de los
    aisladores, a los empalmes y contactos defectuosos, y a los
    efectos de la intemperie. Para paliar en lo posible estos
    inconvenientes, se recurre a la elevación de la
    tensión, que puede alcanzar los 380 000 voltios y diminuye
    de este modo la resistencia del
    conductor. Es necesario por este motivo instalar en los centros
    de distribución transformadores
    que reduzcan el voltaje al nivel adecuado para el alumbrado, la
    industrias,
    etc.

    2. Planta
    Generadoras

    Planta hidroeléctrica:
    El funcionamiento de la centrales hidroeléctricas o
    hidráulicos se basa en el aprovechamiento de la
    energía cinética proporcionada por el agua que,
    al caer sobre los alabes de una turbina, da a ésta
    última un movimiento
    mecánico de rotación que se transmite a un
    generador eléctrico.

    Presas: Cuando se quiere embalsar el agua de un
    río se recurre a la construcción de una presa o represa,
    constituida generalmente por un muro de fábrica que
    detiene el curso del agua y provoca la formación de lago
    artifical, utilizado para la producción de fuerza
    electromotriz o para otras finalidades distintas como la
    regulación del río, la protección contra
    crecidas, el regadío, etc.

    La planta hidroeléctrica: utiliza la fuerza de
    ríos, cascadas y artificialmente mediante
    presas

    La Generación y Distribución de
    electricidad, son un conjunto de instalaciones que se utilizan
    para transformar otros tipos de energía en electricidad y
    transportarla hasta los lugares donde se consume. La
    generación y transporte de
    energía en forma de electricidad tiene importantes
    ventajas económicas debido al coste por unidad generada.
    Las instalaciones
    eléctricas también permiten utilizar la
    energía hidroeléctrica a mucha distancia del lugar
    donde se genera. Estas instalaciones suelen utilizar corriente
    alterna, ya que es fácil reducir o elevar el voltaje
    con transformadores. De esta manera, cada parte del sistema puede
    funcionar con el voltaje apropiado. Las instalaciones
    eléctricas tienen seis elementos principales: la central
    eléctrica, los transformadores, que elevan el voltaje de
    la energía eléctrica generada a las altas tensiones
    utilizadas en las líneas de transporte, las líneas
    de transporte, las subestaciones donde la señal baja su
    voltaje para adecuarse a las líneas de
    distribución, las líneas de distribución y
    los transformadores que bajan el voltaje al valor
    utilizado por los consumidores.

    Cualquier sistema de distribución de electricidad
    requiere una serie de equipos suplementarios para proteger los
    generadores, transformadores y las propias líneas de
    conducción. Suelen incluir dispositivos diseñados
    para regular la tensión que se proporciona a los usuarios
    y corregir el factor de potencia del sistema.

    Subestación: es el conjunto de elementos que nos
    permiten controlar, medir y transformar la energía
    eléctrica.

    Los cortacircuitos se utilizan para proteger todos los
    elementos de la instalación contra cortocircuitos y
    sobrecargas y para realizar las operaciones de
    conmutación ordinarias. Estos cortacircuitos son grandes
    interruptores que se activan de modo automático cuando
    ocurre un cortocircuito o cuando una circunstancia anómala
    produce una subida repentina de la corriente. En el momento en el
    que este dispositivo interrumpe la corriente se forma un arco
    eléctrico entre sus terminales.

    Transformador: Es una máquina estática,
    constituida de dos circuitos llamados primario y secundario, los
    cuales no esta conectados físicamente, sino acoplados
    magnéticamente, existen 3 tipos: elevador (El
    número de vueltas del secundario es mayor que el
    primario), reductor (El número de vueltas del secundario
    es menor que el primario), relación uno a uno ó
    compensador (El número de vuletas es igual para el
    primario y secundario)

    Circuito eléctrico.
    Un circuito eléctrico está constituido por
    cualquier conjunto de elementos a través de los cuales
    pueden circular cargas eléctricas. Existirá pues,
    un conjunto de dispositivos eléctricos (por ejemplo
    fuentes,
    resistencias
    ,inductancias, capacidades, transformadores, transistores,
    etc) interconectados entre sí. De momento consideraremos,
    un elemento eléctrico con dos terminales A y B de forma
    que pueda interconectarse con otros elementos. Existen elementos
    más complicados que poseen más de dos terminales, y
    que pueden también interconectarse con otros. De momento
    nos centraremos en los de dos terminales. Más adelante
    definiremos los diversos elementos eléctricos y
    estableceremos el modelo
    matemático que caracteriza su funcionamiento. Ejemplos de
    circuitos eléctricos son: una red de
    distribución de energía eléctrica, un
    receptor de televisión, el circuito de encendido de un
    automóvil, una estufa eléctrica, etc.

    Sistema de unidades.
    A lo largo del curso se empleará el sistema de unidades
    internacional (SI) que corresponde al sistema MKSA
    racionalizado.
    Magnitudes y unidades fundamentales.
    Magnitud Unidad Abreviatura
    Longitud Metro m
    Tiempo Segundo s
    Intensidad Luminosa Candela cd
    Magnitudes y unidades derivadas.

    Magnitud Unidad Abreviatura
    Carga eléctrica Culombio C
    Corriente Amperio A
    Potencial eléctrico Voltio V
    Potencia Vatio W
    Energía Julio J
    Flujo magnético Weber Wb
    Resistencia Ohmio W
    Conductancia Siemens S (mho)
    Inductancia Henrio H
    Capacidad Faradio F
    Frecuencia Hertzio Hz

    Energia: Capacidad de un sistema para realizar un
    trabajo. La medida de la energía consumida es la misma que
    la del trabajo efectuado. Existen varias formas de energia :
    mecánica, cinética, potencial,
    calórica, eléctrica, atómica,
    magnética, quimica, nuclear, etc.

    3. Componentes Pasivos:
    Resistencia, Inductancia (bobina ideal),
    Condensador

    Corriente Eléctrica  
    Si dos cuerpos de carga igual y opuesta se conectan por medio de
    un conductor metálico, por ejemplo un cable, las cargas se
    neutralizan mutuamente. Esta neutralización se lleva a
    cabo mediante un flujo de electrones a través del
    conductor, desde el cuerpo cargado negativamente al cargado
    positivamente (en ingeniería eléctrica, se
    considera por convención que la corriente fluye en sentido
    opuesto, es decir, de la carga positiva a la negativa). En
    cualquier sistema continuo de conductores, los electrones fluyen
    desde el punto de menor potencial hasta el punto de mayor
    potencial. Un sistema de esa clase se denomina circuito
    eléctrico. La corriente que circula por un circuito se
    denomina corriente continua (c.c.) si fluye siempre en el mismo
    sentido y corriente alterna (c.a.) si fluye alternativamente en
    uno u otro sentido.

    El flujo de una corriente continua está
    determinado por tres magnitudes relacionadas entre sí. La
    primera es la diferencia de potencial en el circuito, que en
    ocasiones se denomina fuerza electromotriz (fem), tensión
    o voltaje. La segunda es la intensidad de corriente. Esta
    magnitud se mide en amperios; 1 amperio corresponde al paso de
    unos 6.250.000.000.000.000.000 electrones por segundo por una
    sección determinada del circuito. La tercera magnitud es
    la resistencia del circuito. Normalmente, todas las sustancias,
    tanto conductores como aislantes, ofrecen cierta oposición
    al flujo de una corriente eléctrica, y esta resistencia
    limita la corriente. La unidad empleada para cuantificar la
    resistencia es el ohmio (Ù), que se define como la
    resistencia que limita el flujo de corriente a 1 amperio en un
    circuito con una fem de 1 voltio. La ley de Ohm,
    llamada así en honor al físico alemán Georg
    Simon Ohm, que la descubrió en 1827, permite relacionar la
    intensidad con la fuerza electromotriz. Se expresa mediante la
    ecuación V = I × R, donde V es la fuerza
    electromotriz en voltios, I es la intensidad en amperios y R es
    la resistencia en ohmios. A partir de esta ecuación puede
    calcularse cualquiera de las tres magnitudes en un circuito dado
    si se conocen las otras dos.

    Intensidad de corriente, es la magnitud fundamental del
    Sistema Internacional de unidades que representa la carga que
    circula por unidad de tiempo a través de una
    sección determinada de un conductor. Su símbolo es
    I, y se mide en amperios (A).

    Si la corriente es continua, la intensidad es la misma
    en cualquier instante y en todos los puntos del circuito
    (supuesto sin derivaciones). Si la corriente es variable, como en
    la corriente alterna o en una oscilación eléctrica,
    la intensidad varía simultáneamente con el tiempo y
    la posición.

    Para medir la intensidad de la corriente se utiliza el
    amperímetro. Éste se instala siempre en un circuito
    de manera que por él circule toda la corriente, es decir,
    en serie.

    Resistencia, es la propiedad de
    un objeto o sustancia que hace que se resista u oponga al paso de
    una corriente eléctrica. La resistencia de un circuito
    eléctrico determina —según la llamada
    ley de
    Ohm— cuánta corriente fluye en el circuito cuando se
    le aplica un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el
    ohmio, que es la resistencia de un conductor si es recorrido por
    una corriente de un amperio cuando se le aplica una
    tensión de 1 voltio. La abreviatura habitual para la
    resistencia eléctrica es R, y el símbolo del ohmio
    es la letra griega omega, Ù. En algunos cálculos
    eléctricos se emplea el inverso de la resistencia, 1/R,
    que se denomina conductancia y se representa por G. La unidad de
    conductancia es siemens, cuyo símbolo es S. Aún
    puede encontrarse en ciertas obras la denominación antigua
    de esta unidad, mho.

    La resistencia de un conductor viene determinada por una
    propiedad de la sustancia que lo compone, conocida como
    conductividad, por la longitud por la superficie transversal del
    objeto, así como por la temperatura. A
    una temperatura dada, la resistencia es proporcional a la
    longitud del conductor e inversamente proporcional a su
    conductividad y a su superficie transversal. Generalmente, la
    resistencia de un material aumenta cuando crece la
    temperatura.

    4. Instrumentos
    Eléctricos de Laboratorio

    Amperímetro
    La corriente es una de las cantidades más importante que
    uno quisiera medir en un circuito eléctrico. Se conoce
    como amperímetro al dispositivo que mide corriente. La
    corriente que se va a medir debe pasar directamente por el
    amperímetro, debido a que éste debe conectarse a la
    corriente, como se muestra en la
    siguiente figura:

    Los alambres debe cortarse para realizar las conexiones
    en el amperímetro. Cuando use éste instrumento para
    medir corriente continuas, asegúrese de conectarlo de modo
    que la corriente entre en la terminal positiva del instrumento y
    salga en la terminal negativa. Idealmente, un amperímetro
    debe tener resistencia cero de manera que no altere la corriente
    que se va a medir. En el circuito indicado, esta condición
    requiere que la resistencia del amperímetro sea
    pequeña con R1 + R2. Puesto que cualquier
    amperímetro tiene siempre alguna resistencia, su presencia
    en el circuito reduce ligeramente la corriente respecto de su
    valor cuando el amperímetro no está
    presente.

    Voltímetro
    Un dispositivo que mide diferencias de potencial recibe el nombre
    de voltímetro. La diferencia de potencial entre dos puntos
    cualesquiera en el circuito puede medirse uniendo simplemente la
    terminales del voltímetro entre estos puntos sin romper el
    circuito, como se muestra en la figura.

    La diferencia de potencial en el resistor R2 se mide
    conectando el voltímetro en paralelo con R2.
    También en este caso, es necesario observar la polaridad
    del instrumento. La terminal positiva del voltímetro debe
    conectarse en el extremo de resistor al potencial más
    alto, y la terminal negativa al extremo del potencial más
    bajo del resistor. Un voltímetro ideal tiene resistencia
    infinita de manera que no circula corriente a través de
    él. Como se ve en la figura esta condición requiere
    que el voltímetro tenga un resistencia que es muy grande
    en relación con R2. En la práctica, si no se cumple
    esta condición, debe hacerse una corrección
    respecto de la resistencia conocida del
    voltímetro.

    Osciloscopio
    El osciloscopio es el principal instrumento de laboratorio para
    medir y observar fenómenos eléctrico. Es
    especialmente importante para los estudiantes de
    ingeniería eléctrica que intente trabajar en
    áreas que incluyen a la electrónica. El simulador
    de osciloscopio reproduce el comportamiento
    y apariencia de un osciloscopio. El simulador ofrece dos modos de
    operación. En el modo tutorial, se puede marcar un
    componente con el cursor para ver un mensaje que describa
    cómo opera dicho componente. En el segundo modo de
    operación, el modo experimental, usted puede elegir
    diferentes señales de entrada y observar la señal
    como apariencia en un pantalla de osciloscopio.

     

    VOLTÍMETRO DIGITAL_
    Descripción

    Instrumento digital diseñado para medir y
    presentar en forma digital una variable tensión de
    la corriente eléctrica. Es importante tener la
    tensión adecuada para la cual fueron
    diseñados los diferentes dispositivos conectados
    al sistema. Salirse de éste rango de
    operación puede ser motivo de deterioro de los
    mismos.

    Cuando la tecnología nos permite saber, cual
    es la tensión, con bastante precisión, no
    se debe seguir con dispositivos que solo indican que
    ‘‘hay’’ tensión pero no
    exactamente cuánta.

    Aplicaciones

    El voltímetro es tal vez el instrumento
    que más aplicaciones tiene. Fuera de la función específica de medir
    un voltaje, existen muchos parámetros que se miden
    indirectamente con voltímetros por
    ejemplo:

    Velocidad por medio de taco –
    generadores.

    Frecuencia por medio también de taco
    – generadores.

    Presión usando sensores cuya resistencia varia con la
    presión como es el caso de los
    indicadores usados por la industria
    automotriz.

    Temperatura, un caso similar al
    anterior.

     

    Mesa de Trabajo de la UPIICSA de Laboratorios
    Pesados
    Cuenta con cable de alimentación
    trifásico, el cual se conecta el contacto que se encuentra
    en el piso. Este contacto puede energizarse por medio de un
    interruptor termo magnético que se encuentra en el tablero
    de la parte lateral del aula. La energía eléctrica
    que recibe la mesa se distribuye de dos maneras.

    1. Voltaje monofásico: de 127 volts que se
      encuentra presente en los contactos monofásicos
      polarizados de la parte inferior.
    2. Voltaje trifásico: Este puede interrumpirse o
      activarse al operar algunos de los dos interruptores que se
      encuentran en la parte central del tablero. Siguiendo las
      trayectorias indicadas en el tablero se notará que se
      tienen 3 interruptores termo magnéticos en ambos lados
      de la mesa, cada uno de los cuales accionaran a su vez sobre
      cada una de las fases. La presencia de estos voltajes es
      indicada por la lamparita de color blanco
      colocada en cada trayectoria. Los contactos trifásicos
      del tablero recibirán así voltajes de
      línea de 220 volts de valor fijo. Los botones marcados
      con las letras A, B, C y N tendrán la presencia de
      voltaje trifásico que puede tomar diferentes valores. El
      nivel del voltaje de línea en estos botones es indicado
      por el voltímetro de tipo industrial al que se encuentra
      ahí conectado.

    La variación del voltaje en los botones antes
    mencionados se logra por utilización de un auto
    transformador trifásico variable localizado en el interior
    de la mesa.

    Cuestionario de la Práctica

    1. Defina los siguientes parámetros: Voltaje,
      corriente, resistencia, potencial eléctrico:
    • Diferencia de potencial. Debido a la fuerza de su
      campo
      eléctrico, una carga eléctrica tiene la
      capacidad de efectuar un trabajo a través de otra carga
      por atracción o repulsión. La capacidad de una
      carga para realizar trabajo se llama potencial. Cuando 2 cargas
      no son iguales, debe haber entre ellas una diferencia de
      potencial. La mayor de las diferencias de potencial entre todas
      las cargas del campo electrostático recibe el nombre de
      fuerza electromotriz (fem). La unidad básica de la
      diferencia de potencial el es Volt (V). El símbolo de la
      diferencia de potencial es V e indica la capacidad de efectuar
      un trabajo para que los electrones se muevan. Como se usa el
      volt como unidad, la diferencia de potencial también se
      llama voltaje.
    • Corriente. El movimiento o flujo de electrones se
      denomina corriente. Para producirla, los electrones deben
      moverse por efecto de una diferencia de potencial. La corriente
      se representa con el símbolo I. La unidad básica
      de medida es el ampere (A). Un ampere de corriente se define
      como el movimiento de un coloumb que pasa por cualquier punto
      de un conductor durante 1 segundo.
    • Resistencia. Es la oposición al flujo de
      corriente. Para aumentar la resistencia en un circuito, se usan
      componentes eléctricos llamados resistores
      (resistencias). Un resistor es un objeto cuya resistencia al
      paso de la corriente tiene un valor específico conocido.
      La resistencia se mide en ohms y en ocasiones se representa con
      el símbolo R. Un ohm se define como la cantidad de
      resistencia que limita la corriente en un conductor a 1 ampere
      cuando el voltaje aplicado al conductor es de 1
      volt.
    • Potencia eléctrica. Potencia usada en
      cualquier parte de un circuito es igual a la corriente I en esa
      parte multiplicada por el voltaje V dividida entre los extremos
      de esa parte del circuito. Su fórmula es: P =
      VI
    1. Mencione las partes de un generador
      elemental.
    • Armadura o rotor el cual gira por una fuerza
      mecánica externa. El voltaje que se genera en la
      armadura se conecta a un circuito externo. El voltaje que se
      genera en la armadura se conecta a un circuito externo, es
      decir, la armadura del generador suministra corriente a un
      circuito externo.
    • Conmutador convierte corriente alterna que fluye en
      su armadura en corriente continua en sus terminales. El
      conmutador consiste en segmentos de cobre, de
      los cuales hay un par por cada bobina de la armadura. Cada
      segmento del conmutador está aislado de los demás
      con mica. Los segmentos están montados sobre el eje de
      la armadura y aislados de éste y del hierro de la
      armadura. En el bastidor de la máquina, se montan
      escobillas estacionarias de manera que hagan contacto con
      segmentos opuestos del conmutador.
    • Escobillas son conectores de grafito estacionarios
      que se montan con un resorte para que resbalen o rocen el
      conmutador en el eje o flecha de la armadura. De esta manera,
      las escobillas proporcionan la conexión entre las
      bobinas de la armadura y la carga externa.
    • Devanado del campo Este electroimán produce el
      flujo que corta la armadura. La corriente que produce el campo
      puede provenir de una fuente externa llamada excitatriz o de la
      salida de su propia armadura.
    1. Tensión nominal (volts)

      Tipo de sistema

      Tolerancia

      127 V

      1 fase, 2 hilos

      ¡
      10 %

      220 / 127 V

      3 fases, 4 hilos

      ¡
      10 %

      13800 V

      3 fases, 4 hilos

      ¡
      10 %

      23000 V

      3 fases, 4 hilos

      ¡
      10 %

       

    2. Cuáles son los
      valores de tensión en una línea de
      transmisión.

      Un amperímetro mide corriente
      eléctrica, Su escala
      puede estar calibrada en amperes, miliamperes o microamperes.
      Para medir la corriente se inserta un amperímetro en
      serie con el circuito que se prueba; la adición del
      amperímetro aumenta la resistencia del circuito en una
      cantidad igual a la resistencia interna del medidor RM.
      Según la ley de Ohm, la corriente sin el medidor
      es:

      y con el medidor añadido es:

      La exactitud del medidor KA es el cociente de la
      corriente cuando el medidor está en el circuito
      (corriente medida), IW, entre la corriente sin el medidor
      (corriente verdadera), IO, es decir

      También, al sustituir,

      El error de carga porcentual es el error porcentual
      en la lectura
      del amperímetro debido a los efectos de carga que
      resultan al añadir la resistencia del
      medidor.

      Error de carga (%) = (1-KA)(100)

      Una lectura
      con el 100% de exactitud significa que el error de carga es
      0%. Una lectura con el 99% significa que el error de carga es
      de 1%.

      Un segundo error en un amperímetro real es el
      error de calibración que resulta cuando la
      carátula del medidor puede no estar marcada
      exactamente. La especificación de este error se hace
      respecto a la corriente de la escala completa. Los valores
      característicos son de 3% de la
      corriente de la escala completa.

    3. ¿Qué mide el amperímetro y
      cómo se conecta al circuito?

      Que no es necesario parar las máquinas y/o
      abrir el circuito ya que es un sólo cable se toma la
      medida.

    4. ¿Cuál es la ventaja de usar un
      amperímetro de gancho?
    5. ¿Cuántas y cuáles son los tipos
      de voltaje que tiene la mesa de trabajo?

    La mesa de trabajo cuenta con los siguientes 3 tipos
    de voltaje:

    • Monofásico 127 V
    • Bifásico 220 V
    • Trifásico 440 V
    1. ¿Por medio de qué elementos
      está protegida la mesa de trabajo?

    Se tienen dos elementos que permiten la
    interrupción de la energía eléctrica
    cuando se tenga una sobre carga dentro de la mesa de trabajo,
    estos elementos son los siguientes:

    • Botones electromagnéticos.- Estos
      interruptores son monofásicos y en el momento que se
      tenga una sobrecarga en la mesa de trabajo se botan de su
      estado de
      accionamiento e interrumpen todo paso de
      energía.
    • Botón cabeza de hongo.- Tiene el mismo
      funcionamiento que el anterior, con la diferencia de que este
      es accionado manualmente cuando uno se percate de una
      sobrecarga.

     

    1. En paralelo

    2. ¿Cómo se conecta un voltímetro a
      un circuito?

      Un wáttmetro mide la potencia que hay en un
      circuito y se conecta en serie y en paralelo.

    3. ¿Qué mide y cómo se conecta un
      wáttmetro?
    4. Por medio de un ejemplo explique la ley de
      Ohm.

    Un foco eléctrico consume 1.0 A al operar en un
    circuito de cc de 420 V ¿Cuál es su
    resistencia?

    El primer paso en la solución del problema de
    circuitos es trazar un diagrama
    esquemático del circuito en cuestión, marcando cada
    una de sus partes e indicando los valores conocidos.

    Como se conocen V e I, usamos la ecuación de la
    ley de Ohm para encontrar el valor de R siendo:

    Conclusión de la Práctica 1
    Dentro de esta practica hemos conocido los diferentes
    dispositivos con los que contamos dentro del laboratorio de
    electricidad, ya sea como los instrumentos de
    medición, tablero de trabajo y los tableros de
    dispositivos pasivos.

    Se mostró los diferentes cantidades de
    energía con los que contamos dentro del laboratorio. Con
    esto se conoció las medidas de precaución que se
    tiene en la mesa de trabajo.

    Otro aspecto que conocimos en esta practica de
    introducción del laboratorio es la forma en que se
    utilizan los diferentes instrumentos de medición como son:
    voltímetro, amperímetro, wattmetro y multimetro. Dimos
    un pequeño reconocimiento de las diferentes formas en que
    se genera la energía eléctrica , su forma de
    transporte y las subestaciones que apoyan para su traslado de un
    lugar a otro.

    Práctica 2: El Osciloscopio
    Objetivo de la
    practica:

    • Que el alumno conozca y utilice correctamente el
      osciloscopio para la medición de señales
      eléctricas.
    • Que el alumno conozca las posibles aplicaciones de
      este instrumento para la solucion de problemas.
    • Que el alumno realice la medición de
      señales eléctricas, interprete resultados y
      calcule los valores RMS.

    Lista de material y equipo:

    • Un osciloscopio
    • Una sonda para el osciloscopio
    • Un generador de señales
    • Un cable de alimentación para el
      osciloscopio
    • Dos cables para conexiones

    Teoría de la Práctica 2
    Osciloscopio, Es un instrumento electrónico que registra
    los cambios de tensión producidos en circuitos
    eléctricos y electrónicos y los muestra en forma
    gráfica en la pantalla de un tubo de rayos
    catódicos. Los osciloscopios se utilizan en la industria y
    en los laboratorios para comprobar y ajustar el equipamiento
    electrónico y para seguir las rápidas variaciones
    de las señales eléctricas, ya que son capaces de
    detectar variaciones de millonésimas de segundo. Unos
    conversores especiales conectados al osciloscopio pueden
    transformar vibraciones mecánicas, ondas sonoras y
    otras formas de movimiento oscilatorio en impulsos
    eléctricos observables en la pantalla del tubo de rayos
    catódicos.

    Rayos catódicos, electrones de alta velocidad
    emitidos por el electrodo negativo de un tubo de vacío al
    ser atravesado por una corriente eléctrica. Los rayos
    catódicos se generaron por primera vez utilizando el tubo
    de Crookes, invento del físico británico
    William

    Crookes. En 1895, mientras trabajaba en investigación, el físico
    alemán Wilhelm Roentgen descubrió casualmente que
    los rayos catódicos que golpeaban una placa
    metálica generaban rayos X. Los
    rayos catódicos pueden ser desviados y enfocados por
    campos magnéticos o eléctricos. Estas propiedades
    se utilizan en el microscopio
    electrónico, en el osciloscopio de rayos catódicos
    y en el tubo de imagen de los
    receptores de televisión.

    La ventaja principal del osciloscopio consiste en que
    proporciona una grafica de la forma de la onda que se mide. La
    mayoría de los osciloscopios usan la desviación
    electrostática. El rayo proyectado desde el
    lanzador de electrones es desviado vertical u horizontalmente por
    pares de placas verticales y horizontales. Aunque el osciloscopio
    se utiliza de preferencia en mediciones de voltajes entre puntos
    máximos, otras de sus posibilidades son las mediciones de
    frecuencia, tiempos, inclinaciones de honda y ángulos de
    fase y respuesta de frecuencia.

    Para calibrar un osciloscopio con un calibrador interno,
    la pantalla se calibra mediante el ajuste de una figura fija con
    un voltaje de 1 volt entre picos.

    Para la localización de fallas en un
    osciloscopio, normalmente se utilizan tres probadores
    básicos auxiliares.

    • El probador de baja capacitancia por lo general se
      utiliza para medir circuitos de alta frecuencia o alta
      impedancia . mediante la aplicación de este probador se
      reduce el efecto de bajo potencial, lo cual aumenta la
      ezactitud de medicion.
    • El probador de desmodulacion de pruebas o
      radio
      frecuencias (rf) frecuente mente se usa para medir
      señales de radio frecuencia cuando la señal debe
      detectarse antes de que aparezca en la pantalla.
    • El probador divisor de voltaje se utiliza para
      reducir el voltaje que desea, la relacion reductor de voltaje
      es de 10:1 o 100:

    TIPO DE SEÑAL

    Nº de

    SENSITIVIDAD

    ATENUACIÓN

    AMPLITUD

    Nº de CUADROS

    BASE DE

    T (seg)

    F=1/T

    GRAFICA

    VALOR

    CUADROS

    VOLTS/DIV

    DE LA ZONDA

    EN VOLTS

    HORIZONTALES

    TIEMPO (seg)

    HERTZ

    R.M.S

    VERTICALES

    Un ciclo

    VOLTS

    CALIBRACIÓN

    INTERNA DEL

    3

    X 20 x10-3

    X 10

    =  0.6

    3.2 

    0.1 x 10-3

    3.2 x 10-4 

     3125

    212.13v

    OSCILOSCOPIO

    SEÑAL AMBIENTE

    7

    X 1 x 10-3

    X 10

    =  0.07

    1.5 

    10 x 10-3

    0.015 

     66.66

    6.9v

    VOLTAJE

    4.4

    X 1

    X 10

    = 44 

     3.4

    5 x 10-3

     0.017

    58.82 

    155.54

    MONOFÁSICO

    3.2

    X 2

    X 1

    = 6.4 

     2.4

    10 x 10-3

     0.024

    41.66 

    4.24v

    ONDA CUADRADA

    3.2

    X 2

    X 1

    = 6.4 

     2.4

    10 x 10-3

    0.024 

    41.66 

    22.63v

    ONDA SENOIDAL

    TRIANGULAR

    3.2

    X 2

    X 1

     = 6.4

     2.4

    10 x 10-3

    0.024 

    41.66 

    33.25

    Calibración interna del osciloscopio

     

    Señal ambiente

     

    Voltaje monofásico

    Vef = (440/2)(0.707)=155.54V

    Onda senoidal

    Onda cuadrada

     

    Onda triangular

     

    Cuestionario de la Práctica 2

      1. Atenuador vertical
      2. Amplificador vertical
      3. Amplificador horizontal
      4. Amplificador de sintonía
      5. Generador de barrido
      6. Bajo voltaje
      7. Alto voltaje
    1. Mencione los siete bloques en que está
      constituidos el osciloscopio.

      1. CONTROL DE INTENSIDAD: Permite controlar la
        brillantes del haz de luz,
        es decir, hacerlo más o menos oscuro.
      2. CONTROL DE ENFOQUE: Controla la forma y
        claridad del haz, un ajuste interno asegura el enfoque
        apropiado de todas la partes del trazo, es decir, mayor
        nitidez de la señal.
    2. Mencione para que sirven los controles intensity
      (intensidad) y focus (enfoque) del osciloscopio.

      El rango es de: 0.1m seg. a 0.5 seg.

    3. ¿Qué rango tiene el control time / div
      (tiempo / división?

      El rango es de: 2 mV a 10 mv, es decir, de 2 mV a
      500 mV y de 1 a 10 volts.

    4. ¿Qué rango tiene el control volts /
      div?

      1. FORMA DE ONDA: Es la trayectoria trazada en una
        cantidad como tensión, corriente y potencia en
        función de alguna variable ( como la
        posición, tipo, grado, temperatura,
        etc.)
      2. VALOR INSTANTÁNEO: Es la magnitud de una
        forma de onda en cualquier instante.
      3. CICLO: Conjunto de valores positivos y
        negativos comprendidos en un periodo.
      4. FRECUENCIA: Es el número de ciclos
        generados en un segundo y se expresa como ciclos / seg.
        Hertz (Hz.) .
    5. Definir lo siguiente: Forma de onda, valor
      instantáneo, ciclo y frecuencia.

      1. VALOR EFICAZ: En una onda senoidal de
        tensión es una medida de eficacia de la fuente de
        tensión al entregar potencia a una carga
        resistiva.
      2. VALOR MEDIO: Es el promedio de todos los
        valores instantáneos durante medio ciclo, es decir
        una alteración.
    6. ¿Qué es el valor eficaz y medio de
      onda?

      Valor Eficaz

      El valor eficaz de una corriente alterna, se
      obtiene en función de efecto que produce la
      corriente alterna sobre una resistencia determinada
      comparativamente con el efecto que esta resistencia produce
      una corriente directa.

      Valor Medio

    7. Como se obtiene el valor eficaz y medio de funciones
      periódicas no senoidales.

      La sonda tiene una relación de 10 a 1, es
      decir, que el voltaje real de estrada del osciloscopio es
      atenuado 10 veces.

    8. ¿Qué valores de atenuación se
      tienen en la sonda o punta de prueba?

      1. Contar el número de cuadros que ocupa la
        señal de un valor pico al otro valor
        pico.
      2. Anotar la posición en que se encuentra
        colocado el control de sensibilidad volts /
        div.
      3. Considerar la atenuación que corresponda
        a la sonda
      4. Multiplicar entre sí cada uno de los
        incisos anteriores para obtener el valor pico a
        pico.

      Vpp = (N° de cuadros verticales)(sensibilidad
      volts / div)(atenuación)

    9. ¿Cómo se obtiene la lectura del valor
      máximo o amplitud de una onda en un
      osciloscopio?

      1. Contar el número de cuadros que ocupa el
        periodo de la señal en el eje de las
        y.
      2. Anotar la posición en que está
        colocado el control de base de tiempo time /
        div.
      3. Se multiplica el inciso a por el b para obtener
        el periodo. No influye la atenuación.
    10. ¿Cómo se obtiene la lectura del
      periodo de una onda en el osciloscopio?

    Periodo T = (N° de cuadros horizontales)(Base de
    tiempo time / div)

    11.- En un circuito se obtuvieron las siguientes
    lecturas de una onda senoidal:

    • 7 cuadros verticales
    • 8 cuadros horizontales
    • volts / div : 200 mV.
    • Time / div: 0.5 ms.
    • Atenuador de la sonda: 10

    Obtener:

    • Valor máximo o valor pico.
    • Valor pico a pico.
    • Valor eficaz.
    • Periodo.
    • Frecuencia.

    Solución
    Vpp = (N° de cuadros verticales)(sensibilidad volts /
    div)(atenuación)
    Vpp = (7)(200X10-3)(10) = 14 volts.
    Vmáx = Vpp/2 = 14/2 = 7 volts.
    Vef = (Vmáx)(0.707) = (7)(0.707) = 4.949 volts.
    Vmed= (Vmáx)(0.637) = (7)(0.637) = 4.459 volts.
    Periodo T = (N° de cuadros horizontales)(Base de tiempo time
    / div)
    Periodo T =(8)(0.5X10-3) = 0.004 seg.
    F = 1/T = 1/0.004 = 250 Hz.

    Conclusión de la Práctica 2
    Dentro de la realización de está practica se pudo
    conocer el funcionamiento que se le tiene que dar al
    osciloscopio, y los diferentes beneficios que esto significa.
    Pudimos dar un reconocimiento físico del osciloscopio,
    esto es, que reconocimos y conocimos los diferentes controles con
    que esté cuenta para su utilización, como son : el
    fotos de enfoque,
    el time / div, volt / div, etc., esto con la finalidad de conocer
    como se mide los distintos parámetros de una onda como su
    valor eficaz, valor medio, periodo, frecuencia, valor
    máximo y valor pico a pico.

    Todos esto valores son perfectamente calculados con el
    osciloscopio, tanto para una onda senoidal, como para una no
    senoidal, claro utilizando las formulas adecuadas que dentro de
    la practica fueron especificadas y conocidas.

    Por otra parte en la tabla de resultados pusimos el
    valor de 1 para la atenuación de la onda, ya que la sonda
    tenia este valor de 1 cuando la empezamos a utilizar y por tanto
    seguimos con este valor respetándolo para los
    cálculos.

    Práctica 3: Análisis de Circuitos RC y
    RL
    En la práctica, los inductores y capacitores
    tienen gran utilización, ambos constituyen la base de la
    mayor parte de circuitos eléctrico en su gran variedad de
    aplicaciones. Debido a la importancia que caracteriza a estos
    elementos de circuito, se hace necesario analizar cuidadosamente
    su comportamiento al ser introducidos en circuitos experimentales
    con el objeto de que el (o los) parámetros (s) que nos
    describe el comportamiento de un inductor o bien un capacitor,
    sean entendidos plenamente y una vez habiendo logrado esto se
    podrán aplicar estos conceptos en forma general al
    efectuar análisis experimentales.

    Un capacitor tiene la propiedad de almacenar
    energía en virtud del campo electrostático que se
    establece entre sus placas al serle aplicada una tensión
    eléctrica, llamándosele a esto "proceso de
    carga del condensador". Cuando el voltaje aplicado entre las
    placas de condensador tiende a ser cero, este tiende a
    descargarse, es decir, devuelve la energía que almacena y
    posteriormente la devuelve; esto es distinto de lo que sucede en
    un resistor, el cual no almacena energía sino que la
    disipa al transformarla en calor (efecto
    joule); cuando una corriente fluye a través de un inductor
    (bobina), se establece un campo
    magnético el cual contiene energía.

    Cuando la corriente se incrementa, la energía
    contenida en el campo también se incrementa cuando la
    corriente disminuye, la energía contenida disminuye; y cae
    a cero cuando la corriente es cero. La situación es
    análoga a la de un capacitor, excepto que en un capacitor
    es el voltaje quien determina la cantidad de energía
    almacenada, mientras en el inductor es la corriente.

    En un circuito de Corriente Alterna, en el cual se
    encuentre presente un inductor, o bien capacitor, existirá
    un parámetro resistivo (x), el cual tenderá a
    oponerse al flujo de la corriente y en consecuencia genera una
    resistencia adicional a la propia del elemento, es decir, la
    determina con un ohmetro. En este caso es necesario investigar si
    existe una dependencia entre el parámetro resistivo (x) y
    los parámetros de inductancia (L), capacidad (C) y
    frecuencia (f) de la corriente del circuito. Si los resultados de
    la investigación efectuada muestran que la X, L, C y f
    están relacionadas entre si, entonces debe procederse a
    presentarlo formalmente.

    Formalmente los parámetro resistivo X para los
    circuitos inductivo y capacitivos se encuentran resolviendo las
    ecuaciones
    diferenciales de la energía para cada circuito y
    comparando con la ley de Ohm para identificar la resistencia,
    así que se encuentra que en caso
    capacitivo:

    "en donde omega es la frecuencia angular que es dos
    veces pi por la frecuencia"

    Formulario:

    donde:

    =
    frecuencia angular

     

    Impedancia (W )

    Respuesta en Voltaje

    R

    R

    xL

    xL

    xC

    xC

    RL

    RC

    RLC

    5. Voltaje, Corriente y Resistencia

    Corriente Eléctrica  
    Si dos cuerpos de carga igual y opuesta se conectan por medio de
    un conductor metálico, por ejemplo un cable, las cargas se
    neutralizan mutuamente. Esta neutralización se lleva a
    cabo mediante un flujo de electrones a través del
    conductor, desde el cuerpo cargado negativamente al cargado
    positivamente (en ingeniería eléctrica, se
    considera por convención que la corriente fluye en sentido
    opuesto, es decir, de la carga positiva a la negativa). La
    tercera magnitud es la resistencia del circuito. Normalmente,
    todas las sustancias, tanto conductores como aislantes, ofrecen
    cierta oposición al flujo de una corriente
    eléctrica, y esta resistencia limita la
    corriente.

    Intensidad de corriente, es la magnitud fundamental del
    Sistema Internacional de unidades que representa la carga que
    circula por unidad de tiempo a través de una
    sección determinada de un conductor. Su símbolo es
    I, y se mide en amperios (A).
    Si la corriente es continua, la intensidad es la misma en
    cualquier instante y en todos los puntos del circuito (supuesto
    sin derivaciones). Si la corriente es variable, como en la
    corriente alterna o en una oscilación eléctrica, la
    intensidad varía simultáneamente con el tiempo y la
    posición.

    Resistencia, es la propiedad de un objeto o sustancia
    que hace que se resista u oponga al paso de una corriente
    eléctrica. La resistencia de un circuito eléctrico
    determina —según la llamada ley de Ohm—
    cuánta corriente fluye en el circuito cuando se le aplica
    un voltaje determinado. La unidad de resistencia es el ohmio, que
    es la resistencia de un conductor si es recorrido por una
    corriente de un amperio cuando se le aplica una tensión de
    1 voltio. La abreviatura habitual para la resistencia
    eléctrica es R, y el símbolo del ohmio es la letra
    griega omega, Ù. En algunos cálculos
    eléctricos se emplea el inverso de la resistencia, 1/R,
    que se denomina conductancia y se representa por G. La unidad de
    conductancia es siemens, cuyo símbolo es S. Aún
    puede encontrarse en ciertas obras la denominación antigua
    de esta unidad, mho.

    La resistencia de un conductor viene determinada por una
    propiedad de la sustancia que lo compone, conocida como
    conductividad, por la longitud por la superficie transversal del
    objeto, así como por la temperatura. A una temperatura
    dada, la resistencia es proporcional a la longitud del conductor
    e inversamente proporcional a su conductividad y a su superficie
    transversal. Generalmente, la resistencia de un material aumenta
    cuando crece la temperatura.

    Desarrollo: Se realiza lo que se indica en el manual, y se
    comprobó el voltaje de salida de los circuitos los
    resultado fueron los siguientes

    Hertz

    Voltaje Entrada

    VR Volts

    RMS

    VC Volts RMS

    IT

    mA 

    Ángulo entre Vent y VR

    2000

    2

    1.85

    0.6

    1.8

    4000

    2

    1.51

    0.8

    1.6

    6000

    2

    1.4

    1.35

    1.4

    8000

    2

    1.3

    1.51

    1.2

    10000

    2

    1.1

    1.7

    1

    12000

    2

    0.8

    1.85

    0.8

    14000

    2

    0.9

    1.85

    0.6

    16000

    2

    0.75

    1.9

    0.5

    18000

    2

    0.7

    1.9

    0.4

    20000

    2

    0.7

    1.9

    0.3

    Hertz

    Voltaje Entrada

    VR Volts

    RMS

    VC Volts RMS

    IT

    mA 

    Ángulo entre Vent y VR

    500

    2

    1.6

    1.9

    5.55

    1000

    2

    1.6

    1.6

    1.75

    2000

    2

    1.5

    1.4

    1.5

    3000

    2

    1.6

    1.1

    1.7

    4000

    2

    1.7

    1.07

    1.7

    5000

    2

    1.75

    1.05

    1.75

    6000

    2

    1.8

    1

    1.8

    7000

    2

    1.8

    1

    1.8

    8000

    2

    1.8

    1

    1.8

    9000

    2

    1.8

    1

    1.8

    10000

    2

    1.8

    1

    1.8

    Cuestionario Práctica
    #3

    1. ELEMENTO

      TENSIÓN EN LOS ELEMENTOS

      CORRIENTE POR EL ELEMENTO

      Resistencia R (resistivo)

      Inductancia (Bobina)

      Capacitancia (Condensador)

    2. Defina Resistencia, Inductancia y Capacitancia

    3. Defina Reactancia Inductiva y Reactancia
      Capacitiva

      R

      El Voltaje se adelanta a la Corriente el

      xL

      La Corriente se atrasa, el voltaje se
      adelanta 90º

      xC

      La Corriente se adelanta, el voltaje se
      retrasa – 90º

    4. Dibuje el diagrama fasorial del comportamiento del
      voltaje y la corriente en una carga resistiva, carga
      inductiva y carga capacitiva
    5. Dibuje el triángulo de impedancias de un
      circuito R-L
    6. Dibuje el triángulo de impedancias de un
      circuito R-C

      RL

      Analizamos primero el valor de la
      frecuencia (Hz), con ésta encontramos la
      frecuencia angular (rad/s), teniendo la frecuencia
      angular determinamos la reactancia inductiva, y de
      manera geométrica, la raíz de la suma
      de las magnitudes al cuadrado de RL

    7. Como se obtiene la reactancia y la impedancia en un
      circuito R-L

      RC

      Analizamos primero el valor de la
      frecuencia (Hz), con ésta encontramos la
      frecuencia angular (rad/s), teniendo la frecuencia
      angular determinamos la reactancia capacitiva, y de
      manera geométrica, la raíz de la suma
      de las magnitudes al cuadrado de RC

    8. Como se obtiene la reactancia y la impedancia en un
      circuito R-C

      entonces:

      Observando el valor negativo, observamos que el
      circuito RLC, se comporta como un RC, donde el voltaje se
      atrasa – 90º, ahora bien, el ángulo de
      desfasamiento es:

      La Corriente es

    9. Se tiene un circuito en serie en el cual están
      conectados las siguientes cargas R1 = 50 W , L1 = 300 mH, C1 =
      100 m F,
      el cual esta conectado a un fuente de 50 volts a 60 Hz.
      Calcule: La impedancia, Ángulo de desfasamiento,
      corriente, diagrama fasorial.

      entonces:

      Observando el valor negativo, observamos que el
      circuito RLC, se comporta como un RC, donde el voltaje se
      atrasa – 90º, ahora bien, el ángulo de
      desfasamiento es:

      La Corriente es

    10. Se tiene un circuito en serie en el cual están
      conectadas las siguientes cargas R1 = 80 W , L1 = 100 mH, C1 =
      50 m F, el
      cual esta conectado a una fuente de 120 volts a 100 Hz.
      Calcule: La impedancia, Ángulo de desfasamiento,
      corriente, diagrama fasorial.

       

      entonces:

      Observando el valor negativo, observamos que el
      circuito RLC, se comporta como un RC, donde el voltaje se
      atrasa – 90º, ahora bien, el ángulo de
      desfasamiento es:

      La Corriente es

      Observación si se disminuye en un 50% la
      frecuencia también disminuye proporcionalmente loa
      corriente.

      Conclusión de la Práctica 3
      En ésta Práctica aprendí a determinar
      teóricamente la reactancia inductiva y capacitiva,
      pues bien, es de mucha importancia conocer el concepto de
      éstos tres elementos: resistor, inductor y
      capacitor, porque estos son elementos básicos para
      aprender electricidad, y también su comportamiento
      en la práctica, pues las gráfica que se
      realizaron nos muestran la diferencia existe y el
      comportamiento de las impedancias.

      La impedancia es importante entenderla ya que se
      determina geométricamente, ya sea para un circuito
      RL, RC o RLC, pues ya que tiene fundamentos físicos,
      en donde las funciones trigonómetricas nos indican
      cuando existe atraso o adelanto de voltaje, para determinar
      el diagrama fasorial de un circuito y también
      aprendimos las aplicaciones importantes.

      Práctica 4: Medición de Potencia y
      Corrección del Factor de Potencia
      Objetivo: Conocer que es la Potencia y su pinche
      triángulo
      Potencia: Energía que absorbe o cede un dispositivo
      en la unidad de tiempo. Según el tipo de
      energía utilizada en el funcionamiento del
      dispositivo será posible hablar de potencia
      mecánica, térmica, eléctrica, etc. .
      La potencia representa, en la clasificacion de las
      maquinas, un parámetro de importancia fundamental y
      constituye el criterio para la elección de las
      máquinas en casi todos los casos
      prácticos.

      Factor de potencia: Este es un número entre
      0 y 1 que representa la porción de los VA entregados
      a la carga de CA que realmente proporcionan energía
      a esa carga.Con algunos equipos como motores
      o computadores, los amperes fluyen en el equipo sin ser
      útilmente convertidos en energía. Esto ocurre
      si la corriente está distorsionada o si no
      está en fase con el voltaje aplicado al equipo. Los
      computadores drenan corrientes armonicas que hacen que su
      factor de potencia sea menor que 1. Los motores drenan
      corrientes fuera de fase o reactivas, las cuales
      también reducen su factor de potencia a menos de
      1.

      Contadores de servicio
      El medidor de watts por hora, también llamado
      contador de servicio, es un dispositivo que mide la
      energía total consumida en un circuito
      eléctrico doméstico. Es parecido al
      vatímetro, pero se diferencia de éste en que
      la bobina móvil se reemplaza por un rotor. El rotor,
      controlado por un regulador magnético, gira a una
      velocidad proporcional a la cantidad de potencia consumida.
      El eje del rotor está conectado con engranajes a un
      conjunto de indicadores que registran el consumo
      total.

      6. Teoría de Circuitos en
      Potencia

      Usando los conceptos de tensión e
      corriente, ahora se puede ser más específico
      al definir un componente ideal de un circuito. A partir de
      este momento cada componente ideal de un circuito,
      tendrá un modelo matemático que caracteriza
      su funcionamiento. En la teoría de circuitos se
      emplean unos pocos componentes ideales. Estos componentes
      ideales se pueden clasificar de la forma
      siguiente:

      FACTOR DE POTENCIA (RESISTENCIA)

      El Valor Medio de Potencia es:

      FACTOR DE POTENCIA (INDUCTANCIA)

      FACTOR DE POTENCIA
      (CAPACITANCÍA)

       

      POTENCIA REACTIVA: Es productora del flujo
      magnético necesario para el funcionamiento de las
      máquinas, sus unidades son los [VAR] = Volt Amper
      Reactivo

      TRIÁNGULO DE POTENCIAS:

      Potencia Activa (P) Se define como:
      Tensión ´ Componente Activa (en fase) de la
      intensidad

      donde q
      es el ángulo de desfasamiento entre V e
      I.

      POTENCIA APARENTE: La potencia activa P, y la
      potencia reactiva Q van desfasadas entre sí, un
      ángulo de 90º y su "suma geométrica"
      forma la potencia total o llamada POTENCIA APARENTE que
      absorbe todo el circuito. Se representa por la letra S, sus
      unidades son los VAS

      POTENCIA COMPLEJA: Los tres lados S, P y Q del
      triángulo de potencias deducen el producto
      VI* que representan el producto de la tensión V por
      el complejo conjugado de la corriente I*.

      FACTOR DE POTENCIA = F.P.

      Cargo por Bajo Factor de Potencia

      Para el Sistema conectado en Y debe resultar
      evidente, a partir, que la corriente de la línea es
      igual a la corriente de fase:

      La magnitud de la tensión de línea
      de un generador conectado en Y es 31/2 veces la
      tensión de fase, es decir:

      Para un sistema de cuatro hilos conectado en Y-Y
      la corriente que pasa por cada fase del generador es la
      misma que su corriente de línea
      correspondiente

      POTENCIA: el cálculo de potencia total para una
      carga balanceada en Y o en D se puede efectuar por medio de las
      fórmulas siguientes:

      (Activa o Real)

      (Reactiva)

      (Aparente)

      Cálculos de la Práctica 4

      Carga :

      Lámpara

      + motor

      Velocidad

      del

      Motor

      VI

      volts

      II

      Amps.

      P

      Watts

      S

      VAS

      Q

      VARS

      f.p.

       

       

       

      Prosc.

      del

      din.

      Nm

      0.0

      8

      220

      2.6

      500

      572

      16623

      0.8741

      0.2

      8

      220

      3.2

      580

      704

      24311

      0.8238

      0.4

      8

      220

      3.8

      640

      836

      33480

      0.7655

      0.6

      8

      220

      4.4

      700

      968

      42299

      0.7231

      0.8

      8

      220

      4.9

      760

      1078

      48694

      0.7050

      Tabla 1

       

      Carga :

      Lámpara

      + motor cap. 20m f

      Velocidad

      del

      Motor

      VI

      volts

       

      II

      Amps.

       

      P

      Watts

       

      S

      VAS

       

      Q

      VARS

       

      f.p.

       

       

       

      Prosc.

      del

      din.

      Nm

      0.0

      8

      220

      2.4

      520

      528

      5281

      0.9848

      0.2

      8

      220

      2.8

      580

      616

      12132

      0.9415

      0.4

      8

      220

      3.2

      640

      704

      17341

      0.9090

      0.6

      8

      220

      3.6

      700

      792

      22093

      0.8838

      0.8

      8

      220

      4.0

      760

      880

      26639

      0.8630

      Tabla 2

      Carga :

      Lámpara

      + motor cap. 45m f

      Velocidad

      del

      Motor

      VI

      volts

       

      II

      Amps.

       

      P

      Watts

       

      S

      VAS

       

      Q

      VARS

       

      f.p.

       

       

       

      Prosc.

      del

      din.

      Nm

      0.0

      8

      220

      3.7

      520

      880

      47325

      0.5909

      0.2

      8

      220

      3.8

      580

      836

      38519

      0.6937

      0.4

      8

      220

      3.8

      660

      836

      31659

      0.7891

      0.6

      8

      220

      4.0

      720

      880

      30892

      0.8181

      0.8

      8

      220

      4.1

      780

      902

      27196

      0.8647

      Tabla 3

      Cuestionario de la Práctica 4

    11. Realice el mismo problema pero con un frecuencia de
      50 Hz.

      POTENCIA ACTIVA: El voltaje aplicado al circuito
      de elementos pasivos es una función del tiempo. La
      corriente que resulta es, igualmente, una función
      del tiempo cuyo valor depende de los elementos que integran
      dichos circuito. El producto, en cada instante, del voltaje
      por la corriente se llama potencia instantánea y
      viene dada por P=VI

      P= VIcos θ
      P= Potencia activa.
      I= Corriente.
      V= Voltaje.
      Θ= Angulo de defasamiento entre V e I.

      POTENCIA APARENTE: La potencia activa P, y la
      potencia reactiva Q van desfasadas entre si, un
      ángulo de 90° y su " suma algebraica " forma la
      potencia total o llamada POTENCIA APARENTE que absorbe todo
      el circuito.

      Se representa por la letra S.
      Sus unidades son los VAS Volt Amperes.
      S=VI
      S= Potencia aparente.
      V= Voltaje en valor eficaz.
      I= Corriente en valor eficaz.

      POTENCIA REACTIVA: La corriente reactiva es la que
      genera la potencia reactiva, productora del flujo
      magnético necesario para el funcionamiento de las
      maquinas (motor, transformador, etc).

      Se representa por la letra Q.

      Sus unidades son los VAR Volt Amper
      Reactivo.

      Q=VIsen θ

    12. Defina potencia activa, reactiva, aparente y como se
      calculan.

       

      V Icos θ P= VIcos θ

      Θ θ Isen θ θ Q=VIsen
      θ

      I I S=VI en atrazo

    13. Dibuje el triangulo de potencias de un circuito
      inductivo.

       

      I I S=VI

      Θ θ θ Q=VIsen θ

      V Icos θ P= VIcos θ en
      adelanto

    14. Dibuje el triangulo de potencias de un circuito
      capacitivo.

      La relacion entre la potencia activa y la total es
      lo que se denomina FACTOR DE POTENCIA, y corresponde
      matematicamente al coseno del angulo de fase entre las dos
      potencia.

      FACTOR DE POTENCIA= f.p.= cos
      θ=P/S

    15. Defina el factor de potencia.

      Mayor consumo de energia y por consecuencia mayor
      pago a la compañía de luz.

    16. Menciona los efectos de un bajo factor de
      potencia.

      Por medio de un Capacitor (Condensador) con la
      capacidad requerida por el circuito.

    17. Por medio de que elementos se corrige el factor de
      potencia.

      La velocidad del motor disminuye, aumenta la
      potencia activa, aumenta la potencia aparente, aumenta la
      potencia reactiva, aumenta la intensidad y la tencion
      permanece constante y el f.p. disminuye.

    18. Con lo observado en la practica, que pasa cuando se
      aplica mas carga al motor.

      Mejora el factor de potencia tendiendo a 1
      disminuyendo el valor de la potencia reactiva.

    19. ¿Qué pasa cuando se conecta un
      capacitor en paralelo al circuito?
    20. Se tiene una carga electrica tipo R-L cuya
      impedancia es de 30∟<60° a una tension de 220V.
      Calcular:
    • Corriente, Potencia real, Potencia aparente, Potencia
      reactiva, Factor de potencia
    • Dibuje el triangulo de potencias

    Circuito R-L

    Igualando ambas ecuaciones

    VI=V²7Z entonces I=V/Z= (220
    Volts)/(30∟60°)= 7.333∟60°

    S=VI=(220v)(7.3333)=1613.33VAS

    P= VIcos θ

    P=(220v)(7.333Amp) cos 60°

    P=806.66w

    Q=VIsen θ=(220v)(7.333Amp)cos
    60°=1397.12VARS

    fp= cos θ=cos 60°=0.5

    fp=P/S=806.666w/1613033w=0.5

    P= VIcos θ=806.66w

    θ Q=VIsen θ=1397.12VARS

    S=VI=1613VAS en atrazo

    1. Si el monto de la facturacion era de $20 000.00 con
      la penalizacion, cuanto sera el pago que tiene que
      realizarsea la compañía de luz.
    2. Con los datos
      anteriores y con el monto de facturación así
      como el f.p especificado de 0.9 tenemos:

      Cargo por bajo f.p = ((f.p. especificado/f.p.
      medido)-1)(monto de facturación)

      =((0.9/0.5)-1)(20000)=$16000.00

      pago a la compañía de luz = $16
      000.00+$20 000.00=$36 000.00

    3. Con los valores anteriores corrija el factor de
      potencia a 0.9, mencionando el valor de los capacitores que
      hay que conectar al sistema. Dibuje el triángulo de
      potencias resultante.

    f.p=0.9

    θ=cos-Ήf.p.=26°

    S´=P/ cos
    θ=(806.66w)/(cos∟26°)=896.28 w

    Q´=S´ sen θ=(896.28w)(sen
    26°)=392.9 VARS

    Qc=Q-Q´=1397.12-392.9=1004.22VARS

    P= VIcos θ

    Θ=26° Q΄=392.9
    VARS

    Q=1397.12VARS de atraso

    S=1613VAS Qc=1004.22VARS

    Conclusión de la Práctica 4
    Dentro de esta practica conocimos el valor de la potencia y la
    importancia de conocer el valor del factor de potencia, ya que
    estos datos influyen en la economía de la
    industria que contenga un valor muy bajo.

    Analizando lo valores obtenidos y la teoría
    sabemos que el factor de potencia debe de estar alrededor de 0.9
    por lo cual si tenemos un valor menor a este mencionado
    encontraremos un monto del pago en la electricidad mayor, lo cual
    no nos conviene.

    Los datos obtenidos en la tabla número uno se
    muestra que al ir aumentando la carga en un circuito resistivo
    inductivo aumenta su potencia y su valor de factor de potencia
    disminuye. Cuando a este mismo circuito le conectamos un
    capacitor de 20m
    f encontramos la misma relación pero en mayor
    proporción y encontramos el valor más ideal para
    dicho capacitor esto es, para una carga de 0.4 tenemos un factor
    de potencia de 0.9090 lo cual nos muestra que este capacitor es
    el ideal para estos datos. Posteriormente se conecto otro
    capacitor de 45 m
    f y obtenemos un valor de factor de potencia que va
    aumentando de mayor a menor (0.5909 a 0.8647) conforme vaya
    aumentando la carga.

    Práctica 5: cargas trifásicas conectada en
    delta o estrella
    Objetivos de
    la practica
    1.- Que el alumno analice las características de una carga
    en estrella para establecer las ventajas y desventajas de este
    tipo de conexión.
    2.- Que el alumno analice las características de una carga
    en delta y compare las ventajas en relación a la
    conexión estrella.

    Lista De Material Y Equipo
    Un modulo UPIICSA LEE-1001
    Un amperímetro
    Un voltmetro
    Nueve cables para conexiones

    Teoría de la Práctica 5

    • Generador conectado en Y (estrella).

    Si se conectan juntas las terminales A’, B’
    y C’ se dice que el sistema es un generador
    trifásico conectado en Y y el punto en que se conectan
    todas las terminales recibe el nombre de punto neutro.

    Si un conductor no se conecta desde ese punto a la
    carga, el sistema se denomina generador trifásico de tres
    hilos o conductores conectados en Y. Si se conecta el neutro, se
    tratará de un generador trifásico de cuatro hilos o
    conductores, conectado en Y.
    Puesto que A, B, y C corresponden ahora al punto neutro N, las
    fases de tensión se pueden definir como VAN, VBN, VCN o
    voltaje de fase. Los tres conductores conectados de A, B y C a la
    carga se llaman líneas. Para el sistema conectado en Y
    debe resultar evidente, que la corriente de la línea es
    igual a la corriente de fase (IA = IFA, IB = IFB, IC =
    IFC).

    ILINEA = IFASE

    La tensión que existe en las líneas se
    denomina tensión de línea VL. O bien, VAB, VBC,
    VCA.

    A partir del diagrama fasorial se encuentra el resultado
    que:

    La magnitud de la tensión de línea de un
    generador conectado en Y es 3 veces la tensión de fase, es
    decir:

    Si se reordenan ligeramente los fasores que representan
    tensiones de línea se puede formar un diagrama cerrado. De
    esta representación podemos llegar a la conclusión
    de que la suma de tensiones de línea es también
    cero, o sea:

    • Secuencia de fases en conexión Y

    La secuencia de fases en conexión Y es el orden
    en que pasan los fasores que representan las tensiones de fase de
    un punto fijo del diagrama fasorial si se hacen girar los fasores
    en sentido contrario al de las manecillas del reloj.

    Sin embargo, puesto que el punto fijo se puede escoger
    en cualquier lugar sobre el diagrama fasorial, la secuencia se
    escribir también como BCA, o CAB.

    La secuencia de fase se puede describir también
    en términos de las tensiones de líneas. Al trazar
    las tensiones de líneas en un diagrama fasorial, podemos
    determinar la secuencia de fase haciendo girar nuevamente los
    fasores en la dirección contraria a las manecillas del
    reloj.

    • Generador conectado en Delta.

    Si las bobinas de un generador se conectan A con
    C’, B con A’ y C a B’ a este sistema se le
    denomina generador trifásico de C.A. de tres conductores
    conectados en delta.

    Debido a que solo existe un tipo de tensión en
    vez de dos como ocurre con Y, la tensión de línea
    es igual a la tensión de fase VL = VF.

    Por otro lado, la corriente de línea para el
    sistema conectado en delta no es igual a la corriente de fase IF.
    La relación entre las dos se puede encontrar aplicando la
    Ley De Corrientes de Kirchhoff en uno de los nodos y resolviendo
    para la corriente de línea en términos de las
    corrientes de fase.; o sea, en el nodo A:

    IAB = IA + ICA o IA = IAB – ICA

    El diagrama fasorial muestra la relación entre
    corrientes de línea IA, IB E IC y las corrientes de fase
    IAB, IBC, ICA.

    A partir del análisis del diagrama fasorial se
    puede establecer que la corriente de la linea es igual a
    veces la corriente
    de fase, es decir:

    • Secuencia de fase en conexión
      Delta.

    Aún cuando las tensiones de línea y de
    fase de un sistema conectado el delta son iguales, es
    práctica común o establecida describir la secuencia
    de fase en términos de las tensiones de línea. El
    método
    empleado es el mismo que se describió para las tensiones
    de línea del generador conectado en Y.

    • Generador conectado en Y con una carga conectada en
      Delta.

    Las cargas cnectadas a fuentes trifásicas son de
    dos tipos: delta y Y.

    La carga conectada en Y se fija a un generador conectado
    en Y, y el sistema se representa simbólicamente por medio
    de Y-Y.

    Para una carga balanceada;

    ZA = ZB = ZC
    Entonces:

    IN = 0

    Para una carga balanceada, el ángulo de fase debe
    ser también el mismo para cada impedancia.

    En la práctica si una fábrica tiene
    sólo cargas trifásicas balanceadas la falta del
    neutro no tendrá efectos, puesto que el sistema
    estará siempre balanceado; por esto, el costo será
    menor, puesto que se reducirá el número de
    conductores requeridos. No obstante, la iluminación y la mayoría de los
    otros equipos eléctricos utilizarán sólo una
    de las tensiones de fase e incluso, si se dañan las cargas
    para que estén balanceadas, nunca habrá un equilibrio
    continuo perfecto, puesto que las luces y otros equipos
    eléctricos se encenderán y apagarán ,
    alterando el equilibrio.

    Por tanto, el neutro es necesario para llevar la
    corriente resultante a parte de la carga y de regreso al
    generador conectado en Y.

    La magnitud de la corriente en cada fase será
    igual para una carga balanceada y desigual para un a carga
    desbalanceada.

    • Sistema Delta – Y

    No hay conexión de hilo neutro para el sistema
    Y-delta. Cualquier alteración en la impedancia en una fase
    que produzca un sistema desbalanceado, hará variar las
    corrientes de linea y de fase.

    La tensión en casa fase de la carga es igual a la
    tensión de la línea del generador para una carga
    balanceada, es decir:

    VL = VF

    Cálculo y Resultados de la Práctica
    5

    MEDICIONES DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE ESTRELLA
    BALANCEADA

    Voltajes de línea V

    Voltajes de fase V

    Corrientes A

    Corriente A

    VAB

    VBC

    VCA

    VAN

    VBN

    VCN

    IA

    IB

    IC

    IN

    20

    20

    22

    13

    11

    12

    0.11

    0.11

    0.10

    0.02

    MEDICIONES DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE ESTRELLA
    DESBALANCEADA

    Voltajes de línea V

    Voltajes de fase V

    Corrientes A

    Corriente A

    VAB

    VBC

    VCA

    VAN

    VBN

    VCN

    IA

    IB

    IC

    IN

    20

    19

    19

    9

    8

    4

    0.11

    0.012

    0.11

    0.10

    MEDICIONES DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE DELTA
    BALANCEADA

    Voltajes V

    Corrientes de línea A

    Corriente de fase A

    VAB

    VBC

    VCA

    IA

    IB

    IC

    IAB

    IBC

    ICA

    20

    18

    20

    0.39

    0.37

    0.36

    0.22

    0.21

    0.22

    MEDICIONES DE VOLTAJE Y CORRIENTE DE DELTA
    DESBALANCEADA

    Voltajes V

    Corrientes de línea A

    Corriente de fase A

    VAB

    VBC

    VCA

    IA

    IB

    IC

    IAB

    IBC

    ICA

    19.5

    19

    19

    0.36

    0.18

    0.22

    0.22

    0.22

    0.2

    Cuestionario de la Práctica 5

    1.- ¿Por cuantos grados están defasadas
    las bobinas de un generador trifasico?

    Por 120°

    2.- Dibuje el diagrama vectorial de una secuencia
    positiva y de una secuencia negativa de fases?

    Secuencia de fases ABC, voltajes de fase.

    A punto fijo P

    Secuencia de fases ABC, voltajes de fase.

    3.- ¿Cómo podemos invertir el giro de un
    motor trifasico?

    Cambiando 2 dp las tres fases

    4.- Mencione y dibuje las dos formas en que podemos
    conectar un motor trifasico.

    Delta y estrella.

    A

     

     

     

     

    C´¨A´B´

    5.- Indique ¿Cuál es la relación de
    tensiones en una conexión así como la de
    corrientes?

    Estrella Ilin = I final V lin=√3 I fin

    Delta V lin=V fin I lin= √3 I fin

    6.- Si un sistema electrico de conexión estrella
    3F-4H se alimenta entre fases de 220v y cada una de sus fases
    tiene una impedancia de 5∟30° ¿Cuál es el
    valor de la corriente en el neutro si el sistema tiene una
    secuencia positiva ABC?

    Es cero ya que esta equilibrado.

    7.- Dibuje el diagrama fasorial de tensiones de la
    pregunta anterior tomando como referencia
    VAB=220∟0°.Representando voltajes de linea y voltajes
    de fase.

    8.- Mencione la relación tanto de voltajes como
    de corrientes en una conexión delta.

    Ve=Vf

    I l=√3 I f

    Conclusión de la Práctica 5
    De acuerdo con lo visto en la practica la conexión
    estrella y la conexión delta son estas las mas utilizadas
    en la industria ya que proporcionan una buena eficiencia en los
    circuitos eléctricos y así el aprovechamiento de
    estas es el máximo.

    Lo importante de esto es que para cada circuito
    eléctrico, la mejor conexión puede ser tanto la
    estrella como la delta , sin embargo de acuerdo a las necesidades
    de cada empresa se
    tendría que estudiar cual de estas seria la mejor
    opción.

    Práctica 6: Subestaciones Eléctricas
    Las instalaciones eléctricas tienen seis elementos
    principales: la central eléctrica, los transformadores,
    que elevan el voltaje de la energía eléctrica
    generada a las altas tensiones utilizadas en las líneas de
    transporte, las líneas de transporte, las subestaciones
    donde la señal baja su voltaje para adecuarse a las
    líneas de distribución, las líneas de
    distribución y los transformadores que bajan el voltaje al
    valor utilizado por los consumidores.

    Subestación: es el conjunto de elementos que nos
    permiten controlar, medir y transformar la energía
    eléctrica.

    Se considera que es el conjunto de elementos integrados
    que transforman, distribuyen, controlan y miden la energía
    eléctrica proveniente de las plantas
    generadoras, líneas de transmisión, o de
    líneas de distribución.

    En función de su diseño
    son las encargadas en interconectar líneas de
    transmisión de distintas centrales generadoras,
    transformar de distintas centrales generadoras, transformar los
    niveles de voltajes para su transmisión o consumo.
    Las subestaciones eléctricas por su tipo de servicio se
    clasifican en:
    Subestaciones elevadoras.
    Subestaciones reductoras.
    Subestaciones compensadoras.
    Subestaciones de maniobra o switcheo.
    Subestación principal de sistemas de
    distribución.
    Subestaciones de distribución.
    Subestaciones rectificadoras.
    Subestaciones inversoras.

    A su vez se clasifican en :
    Subestaciones de tipo intemperie. Se construyen en terrenos
    expuestos a la intemperie y requieren de un diseño y
    equipo especial capaz de soportar condiciones atmosféricas
    y climáticas adversas.
    Esta subestación por lo regular es usada por industriales,
    las cuales se alimentan con media tensión (23 kV), para
    después, reducir esa tensión a los valores
    requeridos pagando menos por el servicio.
    Subestaciones de tipo interior. En este tipo de subestaciones, el
    equipo y diseño están adaptados para operar en
    lugares protegidos contra inclemencias del tiempo.

    Por su construcción:
    Subestaciones convencionales. En estas, el equipo a instalar se
    coloca en una estructura
    metálica, se aíslan tan sólo por una malla
    de alambre, es decir, no va en gabinetes. Pueden construirse para
    servicio interior y exterior.

    Este tipo de arreglo se tiene en los siguientes tipos de
    subestación:
    Subestaciones elevadoras.
    Subestaciones reductoras.
    Subestaciones principales de sistemas de distribución.
    Los elementos principales de la subestación
    eléctrica convencional son:
    Interruptor automático.
    Seccionadores.
    Conmutadores de puesta a tierra.
    Transformadores de corriente.
    Transformadores de potencial o transformadores de voltaje de
    capacitor.
    Capacitores de acoplamiento.
    Filtros de línea.
    Apartarrayos.
    Transformadores de potencia.
    Reactores en derivación.
    Reactores limitadores de corriente.
    Barras y aisladores de estación.
    Sistemas de puesta a tierra.
    Capacitores.

    7. Transformadores de
    Potencia

    Son grandes dispositivos usados en los sistemas de
    generación y transporte de electricidad y en
    pequeñas unidades electrónicas. Los transformadores
    de potencia industriales y domésticos, que operan a la
    frecuencia de la red eléctrica, pueden
    ser monofásicos o trifásicos y están
    diseñados para trabajar con voltajes y corrientes
    elevados. Para que el transporte de energía resulte
    rentable es necesario que en la planta productora de electricidad
    un transformador eleve los voltajes, reduciendo con ello la
    intensidad. Las pérdidas ocasionadas por la línea
    de alta tensión son proporcionales al cuadrado de la
    intensidad de corriente por la resistencia del conductor. Por
    tanto, para la transmisión de energía
    eléctrica a larga distancia se utilizan voltajes elevados
    con intensidades de corriente reducidas. En el extremo receptor
    los transformadores reductores reducen el voltaje, aumentando la
    intensidad, y adaptan la corriente a los niveles requeridos por
    las industrias y las viviendas, normalmente alrededor de los 240
    voltios. Los transformadores de potencia deben ser muy eficientes
    y deben disipar la menor cantidad posible de energía en
    forma de calor durante el proceso de transformación. Las
    tasas de eficacia se encuentran normalmente por encima del 99% y
    se obtienen utilizando aleaciones
    especiales de acero para
    acoplar los campos magnéticos inducidos entre las bobinas
    primaria y secundaria. Una disipación de tan sólo
    un 0,5% de la potencia de un gran transformador genera enormes
    cantidades de calor, lo que hace necesario el uso de dispositivos
    de refrigeración. Los transformadores de
    potencia convencionales se instalan en contenedores sellados que
    disponen de un circuito de refrigeración que contiene
    aceite u otra sustancia. El aceite circula por el transformador y
    disipa el calor mediante radiadores exteriores.

    Apartarayos, es un dispositivo formado por una o
    más barras metálicas terminadas en punta y unidas
    entre sí y con la tierra, o con el agua, mediante
    conductores metálicos, y que se coloca sobre los edificios
    o los buques para preservarlos de los efectos del rayo.
    El rayo se debe a un desequilibrio eléctrico entre nubes,
    o entre la tierra y las nubes. Si la base de la nube está
    cargada negativamente, atrae cargas positivas de la tierra que
    está debajo. La diferencia de potencial aumenta hasta que
    tiene lugar una repentina descarga, el rayo, que neutraliza de
    nuevo las cargas en la nube y la tierra.

    Condensador, es un dispositivo que almacena carga
    eléctrica. En su forma más sencilla, un condensador
    está formado por dos placas metálicas (armaduras)
    separadas por una lámina no conductora o
    dieléctrico. Al conectar una de las placas a un generador,
    ésta se carga e induce una carga de signo opuesto en la
    otra placa. La botella de Leyden es un condensador simple en el
    que las dos placas conductoras son finos revestimientos
    metálicos dentro y fuera del cristal de la botella, que a
    su vez es el dieléctrico. La magnitud que caracteriza a un
    condensador es su capacidad, cantidad de carga eléctrica
    que puede almacenar a una diferencia de potencial
    determinado.

    Fusible se define como el dispositivo de seguridad
    utilizado para proteger un circuito eléctrico de un exceso
    de corriente. Su componente esencial es, habitualmente, un hilo o
    una banda de metal que se derrite a una determinada temperatura.
    El fusible está diseñado para que la banda de metal
    pueda colocarse fácilmente en el circuito
    eléctrico. Si la corriente del circuito excede un valor
    predeterminado, el metal fusible se derrite y se rompe o abre el
    circuito. Los dispositivos utilizados para detonar explosivos
    también se llaman fusibles.

    Un fusible cilíndrico está formado por una
    banda de metal fusible encerrada en un cilindro de cerámica o de fibra. Unos bornes de metal
    ajustados a los extremos del fusible hacen contacto con la banda
    de metal. Este tipo de fusible se coloca en un circuito
    eléctrico de modo que la corriente fluya a través
    de la banda metálica para que el circuito se complete. Si
    se da un exceso de corriente en el circuito, la conexión
    de metal se calienta hasta su punto de fusión y
    se rompe. Esto abre el circuito, detiene el paso de la corriente
    y, de ese modo, protege al circuito.

    Subestaciones compactas. También llamadas
    unitarias. En estas subestaciones el equipo se encuentra
    protegido por un gabinete y el espacio necesario es muy reducido,
    pueden construirse para servicio interior o exterior.

    Los elementos principales de la subestación
    eléctrica compacta son:
    Acometida.
    Equipo de medición.
    Cuchilla de prueba y paso.
    Apartarrayos.
    Fusibles de potencia.
    Interruptor de operación con carga.
    Sección de acoplamiento.
    Transformador.
    Interruptor general.
    Interruptores derivados.
    Transformador, dispositivo eléctrico que consta de una
    bobina de cable situada junto a una o varias bobinas más,
    y que se utiliza para unir dos o más circuitos de
    corriente alterna (CA) aprovechando el efecto de inducción entre las bobinas

    Elementos secundarios de la subestación.
    Cables de energía.
    Cables de control.
    Alumbrado.
    Estructura.
    Herrajes.
    Equipo contra incendio.
    Equipo contra filtrado de aceite.
    Sistemas de tierras.
    Carrier.
    Intercomunicación.
    Trincheras, conducto, drenaje.
    Cercas.

    Cable eléctrico, es un medio compuesto por uno o
    más conductores eléctricos, cubiertos por un
    aislante y, en ocasiones, por un revestimiento o vaina
    protectora, utilizado para transmitir energía
    eléctrica o los impulsos de un sistema de comunicaciones
    eléctrico.
    Para la transmisión de energía eléctrica en
    los circuitos de alta tensión se utilizan cables de tres
    alambres revestidos de plomo y rellenados con aceite bajo
    presión. Las líneas de distribución
    secundarias suelen utilizar cables aislados de un solo conductor.
    En el cableado eléctrico residencial se emplea el cable
    B-X. Este tipo de cable contiene dos conductores aislados,
    rodeados de capas de aislante adicionales cubiertas con una banda
    metálica enrollada helicoidalmente para su
    protección. El cable de encendido utilizado para
    transportar corriente de alta tensión a las bujías
    de un motor de combustión interna es un cable
    monoconductor. Está cubierto de tela impregnada en laca
    para aislarlo.

    El objetivo a cumplir por una subestación es
    determinante en su ubicación física. Para esto, las
    subestaciones de transmisión están ubicadas
    alejadas de los centros urbanos, esto facilita, el acceso de
    líneas de alta tensión y la localización de
    terrenos lo suficientemente grandes para albergar en forma segura
    los delicados equipo para el manejo de alta
    tensión.

    Por otra parte las subestaciones de distribución
    deben construirse en función del crecimiento de la carga,
    es decir, deben estas ubicadas en los centros de carga de
    áreas urbanizadas para, de esta forma, asegurar la
    calidad y
    continuidad del servicio al usuario.
    Las subestaciones de distribución son alimentadas desde
    las subestaciones de transmisión con líneas o
    cables de potencia a la tensión de 230 ó 115 kV, es
    lógico suponer que esta tensión no debe
    considerarse como de transmisión ni distribución
    para esta condición intermedia, se desarrolla el concepto
    de subtransmisión.
    Los niveles de tensión para su aplicación e
    interpretación se consideran conforme lo indican las
    tarifas para la venta de
    energía eléctrica en su sección de aspectos
    generales, siendo:
    Baja tensión en el servicio que se suministra en niveles
    de tensión menores o iguales a 1 kV.
    Media tensión en el servicio que se suministra en niveles
    de tensión mayores a 1 kV, pero para menores o iguales a
    35 kV.
    Alta tensión a nivel subtransmisión en el servicio
    que se suministra en niveles de tensión mayor a 35 kV,
    para menores a 220 kV.
    Alta tensión a nivel transmisión es el servicio que
    se suministra en niveles de tensión iguales o mayores a
    220 kV.

    Transformador de subestación tipo
    distribución.
    Equipo ideal en subestaciones de tipo interior, para
    reducción de la tensión de distribución
    primaria en 3 hilos a tensiones de utilización en 4 hilos,
    para alumbrado y cargas trifásicas o monofásicas
    industriales, ligeros o comerciales; diseñado de acuerdo
    con normas
    nacionales, así como con normas
    internacionales.

    Características generales
    Capacidades: 112.5; 150; 225; 300; 500; 750; 1000; 1500; 2000
    kVA
    Tipo de enfriamiento: OA
    N º de fases: 3
    Frecuencia: 60 Hz
    Voltaje de AT: 4160; 13200; 23000; 34500 V
    Conexión AT: Delta
    Voltaje de BT: 220Y/127, 440Y/254 V
    Conexión BT: Estrella
    Altura de operación: 2300 m.s.n.m
    Líquido refrigerante: 65 ºC sobre un ambiente
    máximo de 40 ºC y promedio de
    30 ºC en un periodo de 24 horas.

    8. Importancia de
    una Subestación Eléctrica

    En toda instalación industrial o comercial el uso
    de la energía es indispensable. La continuidad de servicio
    y calidad de la energía consumida por los diferentes
    equipos, así como la requerida  para la
    iluminación,  son necesarias para lograr mayor
    productividad.
    Con el fin de lograr una mejor regulación en las tensiones
    de utilización, la Cía. de Luz y Fuerza del centro
    y la Comisión Federal de Electricidad suministran la
    energía eléctrica en voltajes de clase 15kV, 25kV y
    34.5 kV, requiriéndose, por lo tanto, de una
    subestación eléctrica.

    El sistema energético de Argentina
    está compuesto por las redes de conductos y de
    energía eléctrica. Entre las redes de conductos se
    distinguen los gasoductos, los oleoductos y los poliductos, que
    conectan las áreas productivas de la Patagonia,
    Cuyo y Noroeste con los grandes centros de consumo o de
    industrialización derivada. Las redes de energía
    eléctrica se integran en el sistema interconectado
    nacional, los sistemas regionales y las estaciones de
    transformación, y ponen igualmente en contacto las
    centrales eléctricas con las grandes áreas de
    consumo. Están compuestas por líneas de
    transmisión, equipamientos de generación y
    subestaciones de transformación. Las principales
    líneas conectan el sistema hidroeléctrico del
    río Limay (Neuquén-Río Negro) con Buenos Aires,
    Bahía Blanca y La Plata. También destacan las
    líneas de Yaciretá (Argentina-Paraguay) y de
    Salto Grande (Argentina-Uruguay) con
    Rosario y el Gran Buenos Aires. La energía
    eléctrica instalada es estimada en 14.000
    megavatios.

    Práctica 7: Transformadores
    Características del transformador ideal.
    El transformador básico consiste de dos bobinas
    eléctricamente aisladas y enrolladas sobre un
    núcleo común. La energía eléctrica se
    transfiere de una bobina a otra por medio del acoplamiento
    magnético. La bobina que recibe la energía de la
    fuente de ca se llama el (devanado) primario. La que proporciona
    energía a una carga de ca se llama (devanado) secundario.
    El núcleo de los transformadores que se usan a frecuencias
    altas de hacen de hierro pulverizado y cerámica o bien de
    materiales no magnéticos. Algunas bobinas se arrollan
    sencillamente sobre formas huecas no magnéticas, de manera
    que el material del núcleo sea en realidad el aire.

    Si se supone que un transformador opera en condiciones
    ideales, la transferencia de la energía de un voltaje al
    otro no va acompañada por pérdidas.

    Relación de voltaje.
    COEFICIENTE DE ACOPLAMIENTO entre dos bobinas se determina por la
    razón

    donde f
    m representa la porción de flujo del primario que
    enlaza al secundario, el coeficiente de acoplamiento entre dos
    bobinas no puede ser nunca mayor que 1.

    INDUCTANCIA MUTUA :

    RAZÓN O RELACIÓN DE TRANSFORMACIÓN
    Y POTENCIA

    Np = Número de vueltas del primario

    Ns = Número de vueltas del secundario

    Si a < 1, el transformador se denomina
    ELEVADOR

    Si a > 1, el transformador se denomina
    REDUCTOR

    Si a = 1, el trasformador se denomina RELACIÓN
    UNO A UNO

    El cociente VP / VS se llama relación de voltaje
    (RV). El cociente NP / NS se denomina relación de vueltas
    (RN). Al sustituir estas cantidades en la ecuación
    anterior, obtenemos la fórmula equivalente

    RV = RN

    Una relación de voltaje de 1:4 significa que por
    cada volt del primario del transformador, en el secundario hay
    4V. Cuando el voltaje del secundario es mayor que el voltaje del
    primario, al transformador se le llama elevador. Una
    relación de voltaje 4:1 significa que por cada 4V del
    primario, en el secundario hay sólo 1V. Cuando el voltaje
    del secundario es menor que el del primario. Al transformador se
    le llama reductor.

    Eficiencia

    La eficiencia de un transformador es igual al cociente
    de la salida de potencia en el secundario dividida entre la
    entrada de potencia al devanado primario. Un transformador ideal
    tiene una eficiencia del 100% porque entrega toda la
    energía que recibe. A causa de pérdidas en el
    núcleo y en el cobre, la eficiencia del mejor
    transformador real es menor al 100%. Expresado con una
    ecuación,

    Matemáticamente se expresa como el cociente de la
    diferencia entre voltaje secundario en vacío (sin carga)
    menos el voltaje secundario por 100 para expresarlo en
    porcentaje:

    EFICIENCIA:

    en la cual

    Ef = eficiencia.

    PS = salida de potencia del secundario en W.

    PP = entrada de potencia al primario en W.

     

    Características nominales de transformadores
    La capacidad de los transformadores se especifica en
    kilovoltamperes. Como la potencia en un circuito de ca depende
    del factor de potencia de la carga y de la corriente que pasa por
    la carga, la especificación de potencia de salida en
    kilowatts requiere además el valor del factor de
    potencia.

    Relación de impedancias
    Un circuito transfiere la máxima cantidad de potencia a
    otros cuando las impedancias de los dos circuitos son iguales o
    están acopladas. Si los dos circuitos tienen impedancias
    diferentes, se puede usar un transformador para acoplar las
    impedancias entre los dos circuitos. Al construir los devanados
    del transformador de manera que tengan determinada
    relación de vueltas, el transformador puede satisfacer
    cualquier requisito de acoplamiento de impedancias. La
    relación de vueltas determina la relación correcta
    con la relación cociente de impedancias de los devanados
    del primario y del secundario. Esta relación está
    expresada por medio de la ecuación

    Extrayendo la raíz cuadrada a ambos miembros,
    obtenemos

    en la que

    NP = número de vueltas del primario.

    NS = número de vueltas del secundario.

    ZP = impedancia del primario en W .

    ZS = impedancia del secundario en W .

    Autotransformador
    El autotransformador es un tipo especial de transformador de
    potencia que consiste de un solo devanado. Conectando
    derivaciones en diferentes puntos a lo largo del devanado se
    pueden obtener diferentes voltajes. El autotransformador tiene un
    solo devanado entre las terminales A y C. El devanado tiene una
    derivación de la que sale un alambre como la terminal B.
    El devanado AC es el primario y el devanado BC es el secundario.
    La simplicidad del autotransformador lo hace económico y
    compacto. Sin embargo, no proporciona aislamiento
    eléctrico entre los circuitos del primario y del
    secundario.

    Pérdidas y eficiencia del transformador
    Los transformadores reales tienen pérdidas en el cobre y
    en el núcleo. Las pérdidas en el cobre es la
    potencia perdida en los devanados del primario y del secundario
    debido a la resistencia óhmica de los devanados. Las
    pérdidas en el cobre, en watts, se obtienen con la
    fórmula

    Pérdida en el cobre =

    en la que

    IP = corriente en el primario en A.

    IS = corriente en el secundario en A.

    RP = resistencia en el devanado del primario en
    W .

    RS = resistencia en el devanado del secundario
    W .

    Las pérdida en el núcleo son causadas por
    histéresis y por las corrientes parásitas. Las
    pérdidas por histéresis son la energía que
    se pierde al invertir el campo magnético en el
    núcleo conforme la corriente alterna magnetizadora aumenta
    y disminuye e invierte su dirección. Las pérdidas
    por corrientes parásitas son producidas por la
    circulación de corrientes inducidas en el material del
    núcleo.

    Las pérdidas en el cobre de ambos devanados puede
    medirse por medio de un wattímetro. El wattímetro
    se coloca en el circuito primario del transformador
    cortocircuitando el secundario. Posteriormente se aumenta el
    voltaje aplicando al primario hasta que en el secundario en corto
    circule la corriente nominal a plena carga; en ese momento el
    wattímetro indicará las perdidas totales en el
    cobre. Las pérdidas en el núcleo también
    pueden obtenerse con un wattímetro en el circuito del
    primario, aplicando el voltaje nominal al primario con el
    circuito del secundario abierto.

    La eficiencia de un transformador real se expresa como
    sigue:
    Condición sin carga o en vacío
    Si el devanado secundario de un transformador se deja en circuito
    abierto, la corriente en el primario es muy baja y se identifica
    como corriente sin carga o corriente en vacío. La
    corriente sin carga produce el flujo magnético y mantiene
    las pérdidas por histéresis y por corrientes
    parásitas en el núcleo. Por consiguiente, la
    corriente sin carga IE consta de dos componentes: la componente
    de la corriente de magnetización IM y la componente de
    pérdida en el núcleo IH. La corriente magnetizadora
    IM se atrasa 90º al voltaje aplicado al primario VP,
    mientras que la componente de las pérdidas en el
    núcleo IH siempre está en fase con VP.
    Además el voltaje aplicado al primario VP y el voltaje
    inducido al secundario VS se encuentran 180º fura de fase.
    Como en la práctica IH es pequeña comparada con IM,
    la corriente de magnetización IM es casi igual a la
    corriente total sin carga IE. Ésta también recibe
    el nombre de corriente de excitación.

    Polaridad de la bobina
    El símbolo del transformador no da ninguna
    indicación sobre la fase del voltaje en el secundario,
    puesto que la fase de éste depende en realidad de la
    dirección del devanado sobre el núcleo. A fin de
    resolver este problema, se usan puntos de polaridad para indicar
    la fase de las señales del primario y del secundario. Los
    voltaje están en fase, o bien 180º fuera de fase con
    respecto al voltaje del primario.

    TRANSFORMADOR REDUCTOR SIN CARGA

    PRIMARIO

    SECUNDARIO

    Ip amp.

    Vp volts

    Vs volts

    Is amp.

    0.64

    20

    11

    0

    TRANSFORMADOR REDUCTOR CON
    CARGA

    PRIMARIO

    SECUNDARIO

    Ip amp.

    Vp volts

    Vs volts

    Is amp.

    0.3

    20

    9

    0.5

    Tabla de mediciones de un transformador
    reductor

    Transfomador

    Pp

    Watts

    Ps

    Watts

    Relaciones de voltajes

    Regulación

    Eficiencia %

    reductor

    6.0

    4.5

    2.2

    22.2

    75

     

    TRANSFORMADOR ELEVADOR SIN CARGA

     

    DIAGRAMA ELÉCTRICO

    PRIMARIO

    SECUNDARIO

    Ip amp.

    Vp volts

    Vs volts

    Is amp.

    1.4

    21

    44

    0

     

    TRANSFORMADOR ELEVADOR CON CARGA

     

    PRIMARIO

    SECUNDARIO

    Ip amp.

    Vp volts

    Vs volts

    Is amp.

    1.8

    20

    30

    1.3

    Tabla de mediciones de un transformador
    elevador

    Transfomador

    Pp

    Watts

    Ps

    Watts

    Relaciones de voltajes

    Regulación

    Eficiencia %

    Elevador

    36

    39

    0.66

    46.66

    108

     

    TRANSFORMADOR 1 : 1 SIN CARGA

    PRIMARIO

    SECUNDARIO

    Ip amp.

    Vp volts

    Vs volts

    Is amp.

    0.6

    21

    22

    0

     

     

    TRANSFORMADOR RELACIÓN 1:1 CON CARGA

    PRIMARIO

    SECUNDARIO

    Ip amp.

    Vp volts

    Vs volts

    Is amp.

    0.85

    20

    17

    0.7

    Tabla de mediciones de un transformador
    elevador

    Transfomador

    Pp

    Watts

    Ps

    Watts

    Relaciones de voltajes

    Regulación

    Eficiencia %

    Relación 1:1

    17

    11.9

    1.176

    29.41

    70

     

    Cuestionario de la Práctica 7

    1. Defina qué es un transformador.
    2. Un transformador es una maquina con una muy alta
      eficiencia, lo que la hace indispensable en muchas
      aplicaciones.

      Un transformador de potencia, recibe potencia
      eléctrica a un voltaje de C.A. y proporciona
      energía eléctrica con un voltaje de C.A. que
      puede ser mayor o menor. Puede utilizarse también
      para aislar eléctricamente un circuito a otro,
      quizás con la misma entrada y salida de
      voltaje.

      El núcleo constituye un circuito
      magnético que transfiere energía de un
      circuito a otro y su función principal es la de
      conducir el flujo activo. Esta sujeto por el herraje o
      bastidor, se construye de laminaciones de acero al cilicio
      (4%) y sus gruesos son del orden 0.3 mm con un aislante de
      0.2 mm y este núcleo sirve para incrementar el
      coeficiente de acoplamiento entre las bobinas.

    3. ¿ De que material esta echo el núcleo
      del transformador y cual son sus
      características?
    4. Prácticamente, no hay un transformador ideal
      (libre de perdidas), menciones las perdidas que hay en un
      transformador.

    En cualquier transformador practico, la potencia en el
    secundario es inferior a la potencia del primario. Esto se debe a
    las perdidas que existen en todo transformador dentro de las
    perdidas más significativas se tienen:

    • Perdidas por corriente de Heddy. El acero que forma
      el núcleo del transformador es por si mismo un conductor
      y cuando lleva un magnético alterno, actúa como
      una vuelta cerrada de una bobina.
    • Perdidas en el cobre. Estas se producen en los
      conductores de los devanados primario y secundario. La
      corriente al pasar por cualquier resistencia que tengan estos
      arrollamientos producen calor, para cada enrollamiento el valor
      es proporcional a I²R. A mayor carga habrá mayor
      perdida en el cobre.
    • Histeresis. Cuando el núcleo de hierro de un
      transformador esta en estado no magnético, sus dominios
      no tienen ninguna ordenación particular. Si se aplica a
      sus dominios una fuerza magnetizante, giran hasta tomar una
      posición alineada con la fuerza
      magnetizante.

     

    1. Como se obtiene la relación de
      transformación.
    2. La razón o relación Np es
      representada habitualmente por la letra a, es
      decir:

      a = Np / Ns

    3. La relación de
      transformación presenta tres casos, mencione el tipo
      de transformador, según el valor de dicha
      relación de transformación.
    • Si a es menor que 1 el transformador se denomina
      elevador.
    • Si a es mayor que 1 el transformador se denomina
      reductor.
    • Si a es igual a 1 entonces es un transformador de
      relación uno a uno compensador o aislador.
    1. Mencione las características de cada uno de
      los tipos de transformador de la pregunta
      anterior.

    Elevador.

    V1<V2

    N1>N2

    I1>I2

    Reductor.

    V1>V2

    N1>N2

    I1<I2

    Conpensador.

    V1=V2

    N1=N2

    I1=I2

     

    Conclusión de la Práctica 7
    Se conocieron las partes principales y el principio de
    funcionamiento de los transformadores, así como tipos de
    transformadores para la aplicación industrial.
    En la práctica también se comprobó la
    relación de espiras existentes en un transformador con
    base en la medición de sus correspondientes voltajes y
    corrientes.

    Se pudo comprobar que un transformador reductor reduce
    el voltaje, esto es que el secundario es menor que el primario,
    sin embargo en el transformador sin carga la corriente fue mayor
    en el primario que en el secundario y en el transformador con
    carga la corriente fue mayor en el secundario con respecto al
    primario.
    Ahora en el caso de los transformadores elevadores se
    comprobó que aumenta el voltaje, esto es que el voltaje en
    el secundario es mayor que en el primario. Y con respecto a la
    corriente, a diferencia de el transformador reductor, la
    corriente es mayor en el primario con respecto al secundario en
    el caso del transformador elevador con o sin carga.

    Y finalmente se determino la eficiencia de los
    transformadores. En el transformador reductor hubo una
    pérdida de energía del 25% pero en el transformador
    elevador no hubo pérdidas sino ganancia de energía,
    ésta fue del 108% lo cual contradice a la teoría,
    la cual indica que un transformador real tiene una eficiencia
    menor a 100%.

    Práctica 8: Circuitos Básicos de
    Rectificación
    OBJETIVOS.

    • Que el alumno conozca las partes principales y
      operación de los circuitos básicos de
      rectificación.
    • Que el alumno compruebe el fenómeno de
      rectificación al realizar mediciones con el osciloscopio
      en los circuitos básicos.
    • Que el alumno analice y compruebe que un circuito de
      filtrado alisa el voltaje de salida hacia la carga.

    LISTA DE MATERIAL Y EQUIPO

    • Un modulo U.P.I.I.C.S.A LEE-1002
    • Dos amperímetros
    • Dos voltmetros
    • Una línea ( cable de alimentación
      calvija-banana)
    • Un osciloscopio
    • Una sonda para el osciloscopio
    • Un cable de alimentación para el
      osciloscopio
    • Doce cables para conexiones

    9. ¿Qué son
    los Diodos?

    Los diodos entran dentro del grupo de los
    semiconductores. Este componente se caracteriza
    por tener polaridad, es decir, tiene diferenciados sus terminales
    como ánodo y cátodo. El diodo solamente conduce
    cuando está correctamente polarizado y a partir de una
    tensión determinada; 0,6 V si el diodo es de Germanio y
    0.2 V si está fabricado de Silicio. La polaridad del diodo
    hay que respetarla, y aunque en muchos circuitos la polaridad del
    diodo es colocado al revés, con el cátodo al
    positivo y el ánodo al negativo, no se le debe dar la
    vuelta ya que está haciendo la función de
    protección contra un posible error de conexión en
    la alimentación.

    Un diodo lo reconoceremos como un componente normalmente
    pequeño, también los hay para altas potencias y de
    diferentes tamaños, con la particularidad de que tiene una
    banda o anillo en uno de sus extremos; normalmente el color del
    anillo es notablemente diferente al del cuerpo del componente, es
    decir, si el diodo es negro el anillo suele ser blanco, si es
    rojo, el anillo lo encontraremos en blanco, en negro, en
    amarillo, etc.

    Esta banda de color o anillo nos indica el terminal que
    corresponde al cátodo (negativo).
    Existen gran variedad y tipos de diodos, los cuales tienen
    características bastante diferentes. Así
    encontramos, diodos rectificadores, diodos para pequeña
    señal, reguladores de tensión o zéner,
    emisores de luz o llamados también led, de capacidad
    variable, y algún tipo más, pero que utilizan en
    aplicaciones especiales.

    Los diodos rectificadores son de unión (PN), y
    consiste en cuerpos semiconductores de los tipos P y N en
    íntimo contacto. La unión puede obtenerse durante
    el proceso de disolución (unión por crecimiento) o
    mediante un sistema de disolución y
    recristalización (unión por aleación).
    El semiconductor tipo N puede obtenerse al añadir
    átomos de impurezas al semiconductor que penetran en la
    estructura cristalina pero que tienen un exceso de electrones
    externos no encadenados a la estructura. El flujo de corriente es
    conducido por el exceso de electrones cargados negativamente que
    circulan a través del cristal hacia el terminal cargado
    positivamente.

    Y el semiconductor tipo P puede obtenerse al
    añadir átomos de impureza que no tienen suficiente
    número de electrones externos para llenar todos los
    encadenamientos de cristal. Los espacios por llenar se denominan
    "poros" y tienen las características de cargas
    positivas.
    Al aplicar una tensión, los "poros" circulan hacia el
    terminal del cristal cargado negativamente.

    Rectificación
    Proceso que convierte una corriente eléctrica alterna
    —que circula alternativamente en un sentido u otro de un
    circuito— en una corriente continua, que sólo fluye
    en un sentido. Para ello se inserta en el circuito un dispositivo
    conocido como rectificador, que sólo permite que pase
    corriente en un sentido, bloqueando la corriente en el
    otro.

    La rectificación se lleva a cabo en todos los
    rangos de potencia eléctrica, desde milésimas de
    vatio en la detección de señales de radio de
    amplitud modulada hasta miles de kilovatios en el funcionamiento
    de maquinaria pesada eléctrica. Los primeros
    rectificadores comerciales convertían corriente alterna en
    continua para alimentar motores
    eléctricos y se llamaban conmutadores
    mecánicos. En la actualidad, la mayor parte de la
    rectificación se lleva a cabo mediante dispositivos
    electrónicos, como combinaciones de diodos, tubo de
    vacío y rectificadores de arco de mercurio.

    La mayoría de los rectificadores mecánicos
    están formados por un conmutador giratorio sincronizado
    con la corriente, dispuesto de forma que sólo conduzca la
    corriente en un sentido. Pueden diseñarse y fabricarse
    rectificadores mecánicos que manejan corrientes intensas
    (hasta miles de amperios) con tensiones de varios miles de
    voltios; estos rectificadores todavía se utilizan en la
    maquinaria eléctrica pesada.

    Los rectificadores electrónicos conducen
    corriente sólo en un sentido mediante el movimiento de
    cargas eléctricas dentro del dispositivo. Pueden soportar
    corrientes de hasta 500 amperios y tensiones de hasta 1.000
    voltios, por lo que pueden competir con los rectificadores
    mecánicos en muchas aplicaciones de potencia. En las
    aplicaciones de baja tensión, como en los equipos
    electrónicos, se emplean casi exclusivamente
    rectificadores de tubo de vacío o de
    semiconductores.

    Rectificadores de onda
    completa

    Este tipo de circuito permite aprovechar al
    máximo la señal sinusoidal de entrada, puesto que
    presenta en la carga un nivel de tensión de igual
    polaridad para ambos semiciclos, esto es, salen dos semiciclos
    positivos o dos semiciclos negativos, lo cual se traduce en un
    nivel promedio de la señal de valor mayor que el circuito
    rectificador de media onda.
    Existen dos tipos de rectificadores de onda completa. Si la
    salida se toma a través del secundario del transformador,
    entonces pueden ser :

    1. Rectificador de onda completa con transformador con
      tap central.

      Mediciones de voltaje y corriente en circuito
      rectificador de media onda.

      Circuito rectificador de media
      onda

      Voltaje

      (Volts)

      Corriente

      (ampers)

      Entrada C. A.

       

      27

      0.011

      Salida C. D.

       

      1.3

      0.018

      Mediciones con osciloscopio en circuito
      rectificador de media onda.

      Circuito rectificador de media
      onda

      Gráfica

      Voltaje pico

      (Volts)

      Frecuencia

      (Hertz)

      Entrada C. A.

       

      28.28

      62.5

      Salida C. D.

       

      13.43

      60.6

      Mediciones de voltaje y corriente en circuito
      rectificador de onda completa.

      Circuito rectificador de media
      onda

      Voltaje

      (Volts)

      Corriente

      (ampers)

      Entrada C. A.

       

      27

      0.005

      Salida C. D.

       

      11.5

      0.019

      Mediciones con osciloscopio en circuito
      rectificador de onda completa.

      Circuito rectificador de media
      onda

      Gráfica

      Voltaje pico

      (Volts)

      Frecuencia

      (Hertz)

      Entrada C. A.

       

       

      28.28

      62.5

      Salida C. D.

       

      11.312

      111.1

      Mediciones de voltaje y corriente en circuito
      rectificador tipo puente.

      Circuito rectificador de media
      onda

      Voltaje

      (Volts)

      Corriente

      (ampers)

      Entrada C. A.

       

      27

      0.019

      Salida C. D.

       

      22

      0.039

       

      Mediciones con osciloscopio en circuito
      rectificador tipo puente.

      Circuito rectificador de media
      onda

      Gráfica

      Voltaje pico

      (Volts)

      Frecuencia

      (Hertz)

      Entrada C. A.

       

       

       

      40

       

      62.5

      Salida C. D.

       

       

      40

       

      62.5

      Mediciones de voltaje y corriente en circuito
      rectificador tipo puente con filtro.

      Circuito rectificador de media
      onda

      Voltaje

      (Volts)

      Corriente

      (ampers)

      Entrada C. A.

       

      27

      0.49

      Salida C. D.

       

      35

      0.0545

      Mediciones con osciloscopio en circuito
      rectificador tipo puente con filtro.

      Circuito rectificador de media
      onda

      Gráfica

      Voltaje pico

      (Volts)

      Frecuencia

      (Hertz)

      Entrada C. A.

       

       

       

       

      40

       

       

      62.5

      Salida C. D.

       

       

      36

      0

       

      Cuestionario de la Práctica 8

      1. Defina rectificación.

      Al proceso de convertir corriente alterna en
      corriente directa se le conoce como rectificación y
      a los elementos que hacen posible este proceso se les
      conoce como rectificadores.

      2. Menciones las características de un
      diodo semiconductor.

      Este dispositivo esta construido por un
      semiconductor de tipo p y otro de tipo n los dos combinados
      en una sola unidad p-n. El semiconductor así formado
      tiene muchas características nuevas y útiles.
      Cabe hacer notar que cada mitad de una unidad n-p tiene
      portadores mayoritarios y minoritarios diferentes y, debido
      a ello la resistencia de dicha unidad a la corriente que
      fluye un una dirección es mucho mayor que su
      resistencia a la dirección de la corriente
      opuesta.

      3. Dibuje la conexión de
      polarización directa de un diodo semiconductor,
      mencionando lo que sucede en dicho circuito.

      Cuando un diodo se polariza inversamente la
      corriente que fluye es sumamente pequeña, debido a
      que existe una muy alta resistencia que puede ser del orden
      de 100 000 ohms.

      Corriente electrónica muy
      pequeña

      4. Dibuje la conexión de
      polarización directa de un diodo semiconductor,
      mencionando lo que sucede en dicho circuito.

      El cambio
      con polarización directa. Se obtiene un flujo de
      corriente elevado por que de esta manera existe muy poca
      resistencia.

      5. Dibuje el circuito de media onda, indicando que
      sucede con la onda senoidal después del
      diodo.

      6. De la pregunta anterior, que pasa si invertimos
      el diodo semiconductor.

      El diodo semiconductor representa una resistencia
      muy pequeña al caso de la corriente y, conduce una
      gran corriente cuando el voltaje aplicado tiene la
      polaridad adecuada. Al invertirse la polaridad del voltaje,
      el diodo conduce muy poco y la corriente inversa es tan
      pequeña que, desde el punto de vista practico, puede
      considerarse nula.

      7. Dibuje el diagrama de rectificado de onda
      completa.

      8. Dibuje las trayectorias de las corrientes tanto
      en el ciclo positivo como en el ciclo negativo.

       

      9. Dibuje el circuito de rectificado tipo
      puente.

       

      10. Dibuje las trayectorias de las corrientes,
      tanto en ciclo positivo como en negativo.

      11. ¿Qué pasa cuando se le conecta
      un capacitor en paralelo al circuito tipo
      puente?

      Se obtiene una corriente de línea la cual
      es corriente directa.

      12. Con lo observado en la practica
      ¿Cuál circuito es mejor y por que?

      El circuito tipo puente ya que aumente la potencia
      a la salida del circuito.

      Conclusión de la Práctica
      8

      A través del desarrollo de la practica se
      comprendió la operación de
      rectificación de la corriente alterna en directa o
      continua, la cual es utilizada en gran parte de los
      aparatos electrónicos así también como
      los circuitos que permitirán hacerlo, tales como el
      de media onda, onda completa, filtrado y él
      más eficiente el tipo puente, que utiliza un
      capacitor conectado en paralelo a la salida del circuito.
      Además se obtuvieron valores con ayuda del voltmetro
      y el amperímetro así como el osciloscopio, el
      cual permitió observar gráficamente la forma
      de la onda antes y después de ser
      rectificada.

      Práctica Nº 9 Arranque, Control y
      Protección de Motores Eléctricos
      Trifásicos de Inducción

      OBJETIVO

    2. Rectificador de onda completa tipo
      puente.
    3. El Alumno conocerá las partes de un motor
      eléctrico, asi como su arranque, control y
      protección

      10. ¿Qué
      es un motor?

      En una máquina que convierte energía
      en movimiento o trabajo mecánico. La energía
      se suministra en forma de combustible químico, como
      gasóleo o gasolina, vapor de agua o
      electricidad, y el
      trabajo mecánico que proporciona suele ser el
      movimiento rotatorio de un árbol o eje.

      Los Motores y generadores eléctricos, son
      un grupo de aparatos que se utilizan para convertir la
      energía mecánica en eléctrica, o a la
      inversa, con medios
      electromagnéticos. A una máquina que
      convierte la energía mecánica en
      eléctrica se le denomina generador, alternador o
      dinamo, y a una máquina que convierte la
      energía eléctrica en mecánica se le
      denomina motor. Dos principios
      físicos relacionados entre sí sirven de base
      al funcionamiento de los generadores y de los motores. El
      primero es el principio de la inducción descubierto
      por el científico e inventor británico
      Michael Faraday en 1831.

      Los motores eléctricos pueden ser de
      corriente eléctrica, de corriente alterna y de
      corriente alterna y directa simultáneamente. A los
      motores de corriente alterna también se les conoce
      como motores de inducción. A los motores que operan
      con energía alterna y directa se les conoce como
      motores síncronos. Los motores de energía
      eléctrica alterna, trabajan con dos líneas de
      alimentación por lo que podemos decir que son que
      son monofásicos.

      VELOCIDAD SINCRÓNICA (r.p.m)

      donde: N = velocidad sincrónica, f =
      Frecuencia de la tensión de alimentación y p
      = Número de polos

      Motores Eléctricos

      Un motor eléctrico se compone
      básicamente de dos partes una móvil giratoria
      conocida armadura y otra fija conocida como estator. Estas
      dos partes concéntricas entre sí de modo que
      la armadura está montada sobre un flecha, la cual
      que se apoya en el interior del estator sobre un juego de
      rodamientos ó chumaceras colocadas en las etapas de
      ambos extremos de dicho estator, para que pueda girar con
      el mínimo de fricción.

      Los motores de corriente alterna  se
      diseñan dos tipos básicos de motores para
      funcionar con corriente alterna polifásica: los
      motores síncronos y los motores de inducción.
      El motor síncrono es en esencia un alternador
      trifásico que funciona a la inversa. Los imanes del
      campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante
      corriente continua, y las bobinas de la armadura
      están divididas en tres partes y alimentadas con
      corriente alterna trifásica. La variación de
      las tres ondas de corriente en la armadura provoca una
      reacción magnética variable con los polos de
      los imanes del campo, y hace que el campo gire a una
      velocidad constante, que se determina por la frecuencia de
      la corriente en la línea de potencia de corriente
      alterna.

      La velocidad constante de un motor síncrono
      es ventajosa en ciertos aparatos. Sin embargo, no puede
      utilizarse este tipo de motores en aplicaciones en las que
      la carga mecánica sobre el motor llega a ser muy
      grande, ya que si el motor reduce su velocidad cuando
      está bajo carga puede quedar fuera de fase con la
      frecuencia de la corriente y llegar a pararse. Los motores
      síncronos pueden funcionar con una fuente de
      potencia monofásica mediante la inclusión de
      los elementos de circuito adecuados para conseguir un campo
      magnético rotatorio.

      El más simple de todos los tipos de motores
      eléctricos es el motor de inducción de caja
      de ardilla que se usa con alimentación
      trifásica. La armadura de este tipo de motor
      consiste en tres bobinas fijas y es similar a la del motor
      síncrono. El elemento rotatorio consiste en un
      núcleo, en el que se incluye una serie de
      conductores de gran capacidad colocados en círculo
      alrededor del árbol y paralelos a él. Cuando
      no tienen núcleo, los conductores del rotor se
      parecen en su forma a las jaulas cilíndricas que se
      usaban para las ardillas. El flujo de la corriente
      trifásica dentro de las bobinas de la armadura fija
      genera un campo magnético rotatorio, y éste
      induce una corriente en los conductores de la jaula. La
      reacción magnética entre el campo rotatorio y
      los conductores del rotor que transportan la corriente hace
      que éste gire. Si el rotor da vueltas exactamente a
      la misma velocidad que el campo magnético, no
      habrá en él corrientes inducidas, y, por
      tanto, el rotor no debería girar a una velocidad
      síncrona. En funcionamiento, la velocidad de
      rotación del rotor y la del campo difieren entre
      sí de un 2 a un 5%. Esta diferencia de velocidad se
      conoce como caída.

      Los motores con rotores del tipo jaula de ardilla
      se pueden usar con corriente alterna monofásica
      utilizando varios dispositivos de inductancia y
      capacitancia, que alteren las características del
      voltaje monofásico y lo hagan parecido al
      bifásico. Estos motores se denominan motores
      multifásicos o motores de condensador (o de
      capacidad), según los dispositivos que usen. Los
      motores de jaula de ardilla monofásicos no tienen un
      par de arranque grande, y se utilizan motores de
      repulsión-inducción para las aplicaciones en
      las que se requiere el par. Este tipo de motores pueden ser
      multifásicos o de condensador, pero disponen de un
      interruptor manual o automático que permite que
      fluya la corriente entre las escobillas del conmutador
      cuando se arranca el motor, y los circuitos cortos de todos
      los segmentos del conmutador, después de que el
      motor alcance una velocidad crítica. Los motores de
      repulsión-inducción se denominan así
      debido a que su par de arranque depende de la
      repulsión entre el rotor y el estátor, y su
      par, mientras está en funcionamiento, depende de la
      inducción. Los motores de baterías en serie
      con conmutadores, que funcionan tanto con corriente
      continua como con corriente alterna, se denominan motores
      universales. Éstos se fabrican en tamaños
      pequeños y se utilizan en aparatos
      domésticos.

      De los motores eléctricos, el de
      inducción es el que se emplea con mayor frecuencia.
      Su sencillez, resistencia y el poco mantenimiento que requiere, son algunas de
      las cualidades que se justifican su popularidad, desde los
      pequeños motores de potencia fraccionaria de una o
      dos fases, hasta los motores polifacéticos de gran
      potencia.

      Motor Jaula de Ardilla

      En general el motor de inducción costa de
      dos partes principales, estator y rotor.

      Es estator del motor consiste en un
      armazón, en cuyo interior se instala firmemente un
      núcleo denominado de ranuras. En esta se coloca un
      devanado formado por varios grupos
      de bobinas.

      El rotor puede ser de dos tipos: jaula de ardilla
      y rotor devanado. El primero consta de una impedancia en su
      devanado estatorico, que permite su conexión directa
      a la red sin peligro de destruir su devanado. Sin embargo,
      la corriente demandad si bien no perjudica al motor, si
      ocasionada perturbaciones en la red de
      alimentación.

      Los motores con rotores del tipo jaula de ardilla
      se pueden usar con corriente alterna monofásica
      utilizando varios dispositivos de inductancia y
      capacitancia, que alteren las características del
      voltaje monofásico y lo hagan parecido al
      bifásico.

      El segundo se devana de manera similar a su
      estator, colocándose al fina de su devanado anillos
      colectores que permiten la conexión del rotor ha
      circuitos exteriores. Usualmente estos circuitos son
      reóstatos, los cuales pueden ser variados. La forma
      más simple de mostrara con un esquema el circuito
      eléctrico de un motor y sus componentes, es mediante
      un diagrama unifilar. Al circuito derivado de motor se le
      llama circuito de fuerza debido a que a través de el
      se alimenta la energía eléctrica para que
      desarrolle su potencia de trabajo.

      Un motor eléctrico en la maquina destinada
      a mover cualquier masa que se le adapte; por ejemplo, un
      volumen
      de agua, una banda transportadora, montacargas,
      vehículos y un sin fin de cuerpos. Como sabemos,
      cualquier masa en reposo que queremos mover, tiene una
      resistencia
      al cambio de su estado original llamada inercia que es
      responsable de que cualquier inicuo de movimiento requiere
      de mayor trabajo que cuando se esta ya en
      movimiento.

      La instalación eléctrica de un motor
      llamado circuito derivado de fuerza o circuito derivado del
      motor, cuando esta provista de un arrancador
      semiautomático o automático,
      básicamente esta compuesta de dos circuitos
      eléctricos, el de fuerza y el de control.

      Rotor

      La frecuencia de la corriente del rotor es
      proporcional a la diferencia entre la velocidad del rotor y
      el campo magnético generado por el estator, y se
      denomina frecuencia de deslizamiento. La corriente del
      rotor induce un campo magnético en el rotor que gira
      a la misma velocidad que el campo del estator, siendo la
      interacción entre ambos campos la que produce un par
      de giro en el rotor 

      Circuito de control a dos hilos.

      En estos circuitos se usa un elemento de mando de
      control sostenido que puede ser un interruptor flotador, un
      interruptor de limite, etc; este tipo de circuitos se
      utiliza en el control de equipos de bombeo, de
      presión, compresión, etc. Sin embargo, hay
      muchos otros procesos
      en donde un arranque inesperado al regresar la
      tensión a la línea, puede presentar la
      posibilidad de dañar la maquina, al mismo proceso e
      inclusive al mismo operador.

      Circuito de control a tres hilos.

      Este tipo de circuitos de control, se conoce como
      de protección contra falta de tensión y / o
      contra baja tensión. Se caracteriza por que cuando
      la bobina se desconecta por baja o falta de tensión,
      no se energizara cuando esta regrese.

      Control de arranque estrella – delta.

      Este modelo de arranque desarrollado ya hace
      algunos años en Europa,
      consiste en conectar los devanados del motor en estrella
      durante el arranque y luego pasarlos a conexión
      delta al terminar de acelerarse la maquina. Evidentemente
      este método es realizable en motores que funcionan
      normalmente con conexión delta.

      Control de motor eléctrico.

      Por seguridad el operador y de la
      instalación eléctrica, para poner en marcha y
      parar un motor, el circuito derivado de este, debe estar
      provisto entre otros accesorios de un arrancador que puede
      ser manual, semiautomático o automático. Los
      arrancadores manuales
      son aquellos que requieren que el operador manipule en
      forma manual mediante una palanca, los contactores de
      arrancador para poner en marcha o parar el motor. Los
      arrancadores semiautomáticos, son aquellos que
      requieren que el operador pulse un botón para
      energizar o de desenergizar la bobina con el campo
      magnético que produce, cierra y abre los contactares
      para con esto arrancar o parar el motor. Los arrancadores
      automáticos, son aquellos que por algún medio
      se energiza o se desenergiza la bobina que con el campo
      magnético que produce cierra y abre los contactores
      del arrancador y con esto arranca y para el
      motor.

      Sin embargo, en el caso de los motores
      trifásicos, la interacción entre los campos
      magnéticos variables en las tres fases genera la
      aparición de un campo magnético de
      módulo constante aunque giratorio en el
      espacio.

      Por lo general, y siempre que sea posible,
      convendrá trabajar con motores asíncronos
      trifásicos.

      Modelo Caracteristico Asincrono
      Trifasico

      Como podrá intuir el lector, el
      funcionamiento de un motor asíncrono recuerda mucho
      al funcionamiento de un transformador. Los bobinados del
      estator serán el primario del transformador, el
      motor, el entrehierro y el estator serían el
      círculo magnético correspondiente, y la jaula
      de ardilla será equivalente a un secundario
      controcircuitado. El único inconveniente
      estribará en que, a diferencia del transformador
      típico, la frecuencia en el secundario (las barras
      de la jaula del rotor) dependerá de la velocidad
      relativo entre el motor y el estator.

      Con la intención de formar un modelo
      equivalente al del transformador, en el caso de los motores
      asíncronos trifásicos se tendrá, por
      fase el modelo que se muestra

      Cuestionario de la Práctica 9

      1. Mencione las partes de un motor
        eléctrico
    4. El Alumno conocerá los circuitos de
      control más utilizados en la industria.

    Un motor eléctrico se compone básicamente
    de dos partes el estator del motor, consiste en un
    armazón, en cuyo interior se instala firmemente un
    núcleo laminado dotado de ranuras. En esta se coloca un
    devanado formado por varios grupos de bobinas. El Rotor puede ser
    de dos tipos: jaula de ardilla y rotor devanado.

    El más simple de todos los tipos de motores
    eléctricos es el motor de inducción de caja de
    ardilla que se usa con alimentación trifásica. La
    armadura de este tipo de motor consiste en tres bobinas fijas y
    es similar a la del motor síncrono. El elemento rotatorio
    consiste en un núcleo, en el que se incluye una serie de
    conductores de gran capacidad colocados en círculo
    alrededor del árbol y paralelos a él. Cuando no
    tienen núcleo, los conductores del rotor se parecen en su
    forma a las jaulas cilíndricas que se usaban para las
    ardillas. El flujo de la corriente trifásica dentro de las
    bobinas de la armadura fija genera un campo magnético
    rotatorio, y éste induce una corriente en los conductores
    de la jaula. La reacción magnética entre el campo
    rotatorio y los conductores del rotor que transportan la
    corriente hace que éste gire. Si el rotor da vueltas
    exactamente a la misma velocidad que el campo magnético,
    no habrá en él corrientes inducidas, y, por tanto,
    el rotor no debería girar a una velocidad síncrona.
    En funcionamiento, la velocidad de rotación del rotor y la
    del campo difieren entre sí de un 2 a un 5%. Esta
    diferencia de velocidad se conoce como caída.

    Los motores con rotores del tipo jaula de ardilla se
    pueden usar con corriente alterna monofásica utilizando
    varios dispositivos de inductancia y capacitancia, que alteren
    las características del voltaje monofásico y lo
    hagan parecido al bifásico.

    2.- Mencione los tipos de motor de
    inducción.

    Los motores eléctricos pueden ser de corriente
    directa, alterna y de corriente directa y alterna.

    A los motores de corriente alterna se les conoce
    también como motores de inducción. A los motores
    que operan con energía eléctrica directa se dice
    que son lo motores monofásicos y los motores que trabajan
    con corriente alterna – directa como
    síncronos.

    Se diseñan dos tipos básicos de motores
    para funcionar con corriente alterna polifásica: los
    motores síncronos y los motores de inducción. El
    motor síncrono es en esencia un alternador
    trifásico que funciona a la inversa. Los imanes del campo
    se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente
    continua, y las bobinas de la armadura están divididas en
    tres partes y alimentadas con corriente alterna trifásica.
    La variación de las tres ondas de corriente en la armadura
    provoca una reacción magnética variable con los
    polos de los imanes del campo, y hace que el campo gire a una
    velocidad constante, que se determina por la frecuencia de la
    corriente en la línea de potencia de corriente
    alterna.

    La velocidad constante de un motor síncrono es
    ventajosa en ciertos aparatos. Sin embargo, no puede utilizarse
    este tipo de motores en aplicaciones en las que la carga
    mecánica sobre el motor llega a ser muy grande, ya que si
    el motor reduce su velocidad cuando está bajo carga puede
    quedar fuera de fase con la frecuencia de la corriente y llegar a
    pararse. Los motores síncronos pueden funcionar con una
    fuente de potencia monofásica mediante la inclusión
    de los elementos de circuito adecuados para conseguir un campo
    magnético rotatorio.

    El más simple de todos los tipos de motores
    eléctricos es el motor de inducción de caja de
    ardilla que se usa con alimentación trifásica. La
    armadura de este tipo de motor consiste en tres bobinas fijas y
    es similar a la del motor síncrono.

    Los motores de repulsión-inducción se
    denominan así debido a que su par de arranque depende de
    la repulsión entre el rotor y el estátor, y su par,
    mientras está en funcionamiento, depende de la
    inducción.

    3.- Dibuje el diagrama unifilar de la conexión de
    un motor eléctrico.

    4.- Mencione los circuitos necesarios para el arranque
    de un motor eléctrico.

    A la parte de una instalación eléctrica
    que corresponde a un motor, se llama circuito derivado del motor.
    A la parte de una instalación eléctrica que
    está antes de cualquier circuito derivado, se le conoce
    circuito alimentador.

    5.- Dibuje el diagrama de control de dos hilos de un
    motor trifásico.

    Diagrama Unifilar De Dos Hilos

    6.- dibuje el diagrama de control a tres hilos de un
    motor trifásico.

    7.- Que ventaja tiene el control a tres hilos con
    respecto al de dos hilos.

    En el caso de que el motor se encuentre trabajando y la
    corriente se interrumpa, al tener control a 3 hilos aunque vuelva
    la corriente, el motor no seguirá trabajando hasta que sea
    reactivado por el operario, lo cual reduce las probabilidades de
    que se suscite un accidente. En cambio cuando se conecta a 2
    hilos pasa todo lo contrario el motor una vez que se reinstale la
    corriente arrancara. Un problema con los motores
    monofásicos, es que precisan de un sistema para arrancar.
    En el caso en la sección anterior, puede notarse que los
    polos no giran uniformemente, sino que su magnitud varía
    alternadamente a lo largo del eje principal. Por lo anterior,
    existen motores con arranque con condensador, motores con
    resistencias de arranque, motores de polos sombreados,
    etc.

    8.- Dibuje el diagrama de control reversible de un motor
    trifásico.

     

    Diagrama de control

    9.- Dibuje el diagrama de arranque a tensión
    reducida estrella – delta.

     

    10.- ¿Porqué arrancamos el motor es
    estrella y después lo pasamos a una conexión
    delta?

    Se aumenta la potencia al arranque en el motor, para que
    después de un tiempo predeterminado se regule la potencia
    de trabajo que realizará el motor. Por otro lado, la
    única razón para utilizar un motor
    monofásico tipo jaula de ardilla en lugar de uno
    trifásico será porque la fuente de tensión a
    utilizar sea también monofásica. Esto sucede en
    aplicaciones de baja potencia. Es poco común encontrar
    motores monofásicos de mas de 3 kW. . Su
    característica principal es que el rotor se aloja un
    conjunto de bobinas que además se pueden conectar al
    exterior a través de anillos rozantes. Colocando
    resistencias variables en serie a los bobinados del rotor se
    consigue suavizar las corrientes de arranque. De la misma manera,
    gracias a un conjunto de resistencias conectadas a los bobinados
    del rotor, se consigue regular la velocidad del eje. La
    diferencia con el motor de rotor bobinado consiste en que el
    rotor esta formado por un grupo de barras de aluminio o de
    cobre en formas similar al de una jaula de ardilla. Siempre que
    sea necesario utilizar un motor eléctrico, se debe
    procurar seleccionar un motor asíncronico tipo jaula de
    ardilla y si es trifásico mejor.

    Conclusión de la Práctica 9

    Los motores eléctricos son máquinas
    utilizadas en transformar energía eléctrica en
    mecánica. Son los motores utilizados en la industria, pues
    combinan las ventajas del uso de la energía
    eléctrica (bajo, costo, facilidad de transporte, limpieza
    y simplicidad de la puesta en marcha, etc) con una
    construcción relativamente simple, costo reducido y buena
    adaptación a los mas diversos tipos de carga.

    Durante el desarrollo de la práctica
    aprendí que el motor síncrono es utilizado en
    aquellos casos en que los que se desea velocidad constante. Como
    curiosidad vale la pena mencionar que el motor síncrono,
    al igual que el motor de corriente directa, precisa de un campo
    magnético que posibilite la transformación de
    enegía eléctrica recibida por su correspondiente
    armadura en energía mecánica. 

    Si se realizara a nivel industrial una encuesta de
    consumo de la energía eléctrica utilizada en
    alimentar motores, se vería que casi la totalidad del
    consumo estaría dedicado a los motores
    asíncronicos. Estos motores tienen la peculiaridad de que
    no precisan de un campo magnético alimentado con corriente
    continua como en los casos del motor de corriente directa o del
    motor síncronico.

    Una fuente de corriente alterna (trifásica o
    monofásica) alimenta a un estator. La corriente en las
    bobinas del estator induce corriente alterna en el circuito
    eléctrico del rotor (de manera algo similar a un
    transformador) y el rotor es obligado a girar.

    El Motor Asincrónico de Rotor Bobinado Se utiliza
    en aquellos casos en los que la transmisión de potencia es
    demasiado elevada (a partir de 200 kW) y es necesario reducir las
    corrientes de arranque. También se utiliza en aquellos
    casos en los que se desea regular la velocidad del eje. Un
    detalle interesante es que la velocidad del eje nunca
    podrá ser superior que la velocidad correspondiente si el
    motor fuera síncrono. El Motor Asincrónico
    tipo Jaula de Ardilla: Finalmente aquí llegamos al motor
    eléctrico por excelencia. Es el motor relativamente
    más barato, eficiente, compacto y de fácil
    construcción y mantenimiento. Un problema con los motores
    monofásicos, es que precisan de un sistema para arrancar.
    En el caso en la sección anterior, puede notarse que los
    polos no giran uniformemente, sino que su magnitud varía
    alternadamente a lo largo del eje principal. Por lo anterior,
    existen motores con arranque con condensador, motores con
    resistencias de arranque, motores de polos sombreados,
    etc.

    Una aplicaciones en la industria tenemos por ejemplo los
    motores de muy alto deslizamiento para unidades de bombeo de
    petróleo.
    El motor de muy alto deslizamiento está
    específicamente diseñado para impulsar unidades de
    bombeo de petróleo tipo balancín por varilla de
    succión. Este es un motor asíncrono
    trifásico de rotor bobinado; sus características
    eléctricas y mecánicas son diseñadas para
    tener un óptimo comportamiento, libre de fallas, en el
    duro trabajo de los campos petroleros.

    Práctica 10: compuertas lógicas

    Objetivo

    • Al término de la unidad el alumno
      conocerá las características básicas de
      las compuertas electrónicas básicas y su
      operación en circuitos de control
      industrial.

    Material y equipo utilizado

    • Compuertas lógicas (AND, NAND, OR,
      NOR).

    Un computador
    digital, como su nombre lo indica, es un sistema digital que
    realiza diversas operaciones de cómputo. La palabra
    Digital implica que la información que se representa en el
    computador por medio de variables que toman un número
    limitado de valores discretos o cuantiados. Estos valores son
    procesados internamente por componentes que pueden mantener un
    número limitado de estados discretos. Los dígitos
    decimales por ejemplo, proporcionan 10 valores discretos ( 0 .. 9
    ). Como sabemos en la práctica, los computadores funcionan
    más confiablemente si sólo utilizan dos estados
    equiprobables. Debido al hecho que los componentes
    electrónicos atienden a dos estados ( encendido / apagado)
    y que la lógica
    humana tiende a ser binaria ( esto es, cierto o falsa, si o no)
    se utiliza el sistema
    binario y se dice que son binarias.

    Los computadores digitales utilizan el sistema de
    números binarios, que tiene dos dígitos 0 y 1. Un
    dígito binario se denomina un bit. ' La información
    está representada en los computadores digitales en grupos
    de bits. Utilizando diversas técnicas
    de codificación los grupos de bits pueden hacerse que
    representen no solamente números binarios sino
    también otros símbolos discretos cualesquiera,
    tales como dígitos decimales o letras de alfabeto.
    Utilizando arreglos binarios y diversas técnicas de
    codificación, los dígitos binarios o grupos de bits
    pueden utilizarse para desarrollar conjuntos
    completos de instrucciones para realizar diversos tipos de
    cálculos.

    La información binaria se representa en un
    sistema digital por cantidades físicas denominadas
    señales, Las señales eléctricas tales como
    voltajes existen a través del sistema digital en
    cualquiera de dos valores reconocibles y representan un a
    variable binaria igual a 1 o 0.

    Por ejemplo, un sistema digital particular puede emplear
    una señal de 3 [volts 1 para representar el binario "I" y
    0.5 [volts 1 para el binario "0". La siguiente ilustración muestra un ejemplo de una
    señal binaria.

    Como se muestra en la figura, cada valor binario tiene
    una desviación aceptable del valor nominal. La
    región intermedia entre las dos regiones permitidas se
    cruza solamente durante la transición de estado.  Los
    terminales de entrada de un circuito digital aceptan
    señales binarias dentro de las tolerancias permitidas y
    los circuitos responden en los terminales de salida con
    señales binarias que caen dentro de las tolerancias
    permitidas.

    La lógica binaria tiene que ver con variables
    binarias y con operaciones que toman un sentido lógico. Es
    utilizada para escribir, en forma algebraica o tabular. La
    manipulación y. procesamiento de información
    binaria. La manipulación de información binaria se
    hace por circuitos lógicos que se denominan

    Compuertas.

    Las compuertas son bloques del hardware que producen
    señales del binario 1 ó 0 cuando se satisfacen los
    requisitos de entrada lógica. Las diversas compuertas
    lógicas se encuentran comúnmente en sistemas de
    computadores digitales. Cada compuerta tiene un símbolo
    gráfico diferente y su operación puede describirse
    por medio de una función algebraica. Las relaciones
    entradas – salida de las variables binarias para cada compuerta
    pueden representarse en forma tabular en una tabla de
    verdad.

    A continuación se detallan los nombres,
    símbolos, gráficos, funciones algebraicas, y tablas
    de verdad de ocho compuertas.

    Compuerta AND:  Cada compuerta tiene una o dos
    variables de entrada designadas por A y B y una salida binaria
    designada por x. La compuerta AND produce la unión
    lógica AND: esto es: la salida es 1 si la entrada A y la
    entrada B están ambas en el binario 1: de otra manera, la
    salida es 0. Estas condiciones también son especificadas
    en la tabla de verdad para la compuerta AND. La tabla muestra que
    la salida x es 1 solamente cuando ambas entradas A y B
    están en 1 . El símbolo de operación
    algebraico de la función AND es el mismo que el
    símbolo de la multiplicación de la
    aritmética ordinaria (*). Podemos utilizar o un punto
    entre las variables o concatenar las variables sin ningún
    símbolo de operación entre ellas. Las compuertas
    AND pueden tener más de dos entradas y por
    definición, la salida es 1 si cualquier entrada es
    1.

     Compuerta OR:  La compuerta OR produce la
    función OR inclusiva, esto es, la salida es 1 si la
    entrada A o la entrada B o ambas entradas son 1; de otra manera,
    la salida es 0. El símbolo algebraico de la función
    OR (+), similar a la operación de aritmética de
    suma. Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y
    por definición la salida es 1 si cualquier entrada es
    1.

    Compuerta NOT (Inversor): El circuito inversor invierte
    el sentido lógico de una señal binaria. Produce el
    NOT,. o función complemento. El símbolo algebraico
    utilizado para el complemento es una barra sobra el
    símbolo de la variable binaria. Si la variable binaria
    posee un valor 0, la compuerta NOT cambia su estado al valor 1 y
    viceversa. El círculo pequeño en la salida de un
    símbolo gráfico de un inversor designa un
    complemento lógico. Es decir cambia los valores binarios 1
    a 0 y viceversa.

     Compuerta Separador: Un símbolo
    triángulo por sí mismo designa un circuito
    separador no produce ninguna función lógica
    particular puesto que el valor binario de la salida es el mismo
    de la entrada. Este circuito se utiliza simplemente para
    amplificación de la señal. Por ejemplo, un
    separador que utiliza i volt para el binario 1 producirá
    una salida de 3 volt cuando la entrada es 3 volt. Sin embargo, la
    corriente suministrada en la entrada es mucho más
    pequeña que la corriente producida en la salida. De
    ésta manera, un separador puede excitar muchas otras
    compuertas que requieren una cantidad mayor de corriente que de
    otra manera no se encontraría en la pequeña
    cantidad de corriente aplicada a la entrada del
    separador.

    Compuerta NAND: Es el complemento de la función
    AND, como se indica por el símbolo gráfico que
    consiste en un símbolo gráfico AND seguido por un
    pequeño círculo. La designación NAND se
    deriva de la abreviación NOT – AND. Una designación
    más adecuada habría sido AND invertido puesto que
    Es la función AND la que se ha invertido.

    Compuerta NOR:   La compuerta NOR es el complemento
    de la compuerta OR y utiliza un símbolo gráfico OR
    seguido de un círculo pequeño. Tanto las compuertas
    NAND como la NOR pueden tener más de dos entradas, y la
    salida es siempre el complemento de las funciones AND u OR,
    respectivamente.

    Compuerta OR exclusivo (XOR): La compuerta OR exclusiva
    tiene un símbolo gráfico similar a la compuerta OR
    excepto por una línea adicional curva en el lado de la
    entrada. La salida de esta compuerta es 1 si cada entrada es 1
    pero excluye la combinación cuando las dos entradas son 1.
    La función OR exclusivo tiene su propio símbolo
    gráfico o puede expresarse en términos de
    operaciones complementarias AND, OR .

    Compuerta NOR exclusivo (XOR): El NOR exclusivo como se
    indica por el círculo pequeño en el símbolo
    gráfico. La salida de ésta compuerta es 1 solamente
    si ambas entradas son tienen el mismo valor binario. Nosotros nos
    referiremos a la función NOR exclusivo como la
    función de equivalencia. Puesto que las funciones OR
    exclusivo y funciones de equivalencia no son siempre el
    complemento la una de la otra. Un nombre más adecuado para
    la operación OR exclusivo sería el de una
    función impar; esto es, la salida es 1 si un número
    impar de entrada es 1. Así en una función OR
    (impar) exclusiva de tres entradas, la salida es 1 si solamente
    la entrada es 1 o si todas las entradas son 1. La función
    de equivalencia es una función par; esto es, su salida es
    1 si un número par de entradas es 0. Para una
    función de equivalencia de tres entradas, la salida es 1
    si ninguna de las entradas son 0 ( todas las entradas son 1) o si
    dos de las entradas son 0 ( una entrada es 1 Una
    investigación cuidadosa revelará que el OR
    exclusivo y las funciones de equivalencia son el complemento la
    una de la otra cuando las compuertas tienen un número par
    de entradas, pero las dos funciones son iguales cuando el
    número de entradas es impar. Estas dos compuertas
    están comúnmente disponibles con dos entradas y
    solamente en forma rara se encuentran con tres o más
    entradas. 

     

     

    11. El Teorema de
    Morgan

    El teorema De Morgan es muy importante al tratar
    compuertas NOR y NAND. Expresa que una compuerta NOR que realiza
    la función (x + y)' es equivalente a la expresión
    función xy' . Similarmente, una función NAND puede
    ser expresada bien sea por (xy)' o por x' + y' por esta
    razón, las compuertas NOR y NAND tienen dos
    símbolos gráficos distintos como se muestra en la
    figura:

    En vez de representar una compuerta NOR por el
    símbolo gráfico OR seguido por un círculo,
    nosotros podemos representarla por un símbolo
    gráfico AND precedido por círculos en todas las
    entradas. El inversor AND para la compuerta NOR proviene M
    teorema De Morgan y de la convención de que los
    círculos pequeños denotan complementación.
    Similarmente la compuerta NAND también posee dos
    símbolos gráficos.

    Para ver cómo se utiliza la manipulación
    del álgebra
    Booleana para simplificar circuitos digitales considere el
    diagrama lógico de la siguiente figura. La salida de la
    primera compuerta NAND es, por el teorema De Morgan, (AB)' = A' +
    B'  La salida del circuito es la operación NAND de
    este término y B' .

    X = [( A' + B ) * B' ] '

     

    Utilizando el teorema De Morgan dos veces,
    obtenemos:

    X = (A' + B)' + B = AB' + B

    Note que el teorema De Morgan ha sido aplicado tres
    veces   ( para demostrar su utilización) pero
    podría ser aplicado solamente una vez de la siguiente
    manera:

    X = [ ( AB' )*B']' = AB' + B

    La expresión para x puede simplificarse por
    aplicación de relaciones mencionadas
    anteriormente

    X  = AB'+ B

        = B + AB'

        = ( B + A) ( B +
    B')

        = (B+A)*
    1

        = B + A

        = A + B

    El resultado final produce una función
    OR y puede ser implementado con una sola
    compuerta OR como se muestra en la figura parte
    (b). Uno Puede demostrar que dos circuitos producen relaciones
    binarias idénticas Entrada – Salida simplemente obteniendo
    la tabla de verdad para cada uno de ellos.

    Los circuitos lógicos forman la base de los
    sistemas de cómputo digital de manera que para apreciar su
    funcionamiento es necesario entender algunos conceptos en
    álgebra booleana y lógica digital, es posible
    representar cualquier algoritmo
    ó circuito electrónico de cómputo utilizando
    un sistema de ecuaciones
    booleanas. La llamamos álgebra booleana en honor de George
    Boole, un matemático inglés
    quién fue poco comprendido en su época, su
    descubrimiento del "álgebra lógica" tuvo poco uso
    práctico en 1847 cuando fue introducida. El material
    relacionado con el álgebra booleana es de particular
    interés
    para quienes desean diseñar circuitos ó escribir
    software para
    control electrónico.

    Álgebra Booleana

    El álgebra booleana es un sistema
    matemático deductivo centrado en los valores cero y uno
    (falso y verdadero). Un operador binario " º " definido en
    éste juego de valores acepta un par de entradas y produce
    un solo valor booleano, por ejemplo, el operador booleano AND
    acepta dos entradas booleanas y produce una sola salida
    booleana.

    Para cualquier sistema algebraico existen una serie de
    postulados iniciales, de aquí se pueden deducir reglas
    adicionales, teoremas y otras propiedades del sistema, el
    álgebra booleana a menudo emplea los siguientes
    postulados:

    • Cerrado. El sistema booleano se considera cerrado con
      respecto a un operador binario si para cada par de valores
      booleanos se produce un solo resultado booleano.
    • Conmutativo. Se dice que un operador binario " º
      " es conmutativo si A º B = B º A para todos los
      posibles valores de A y B.
    • Asociativo. Se dice que un operador binario " º
      " es asociativo si (A º B) º C = A º (B º
      C) para todos los valores booleanos A, B, y C.
    • Distributivo. Dos operadores binarios " º " y "
      % " son distributivos si A º (B % C) = (A º B) % (A
      º C) para todos los valores booleanos A, B, y
      C.
    • Identidad. Un valor booleano I se dice que es un
      elemento de identidad
      con respecto a un operador binario " º " si A º I =
      A.
    • Inverso. Un valor booleano I es un elemento inverso
      con respecto a un operador booleano " º " si A º I =
      B, y B es diferente de A, es decir, B es el valor opuesto de
      A.

    Para nuestros propósitos basaremos el
    álgebra booleana en el siguiente juego de operadores y
    valores:

    – Los dos posibles valores en el sistema booleano son
    cero y uno, a menudo llamaremos a éstos valores
    respectivamente como falso y verdadero.
    – El símbolo ·  representa la
    operación lógica AND. Cuando se utilizen nombres de
    variables de una sola letra se eliminará el símbolo
    ·,  por lo tanto AB representa la
    operación lógica AND entre las variables A y B, a
    ésto también le llamamos el producto entre A y
    B.

    – El símbolo "+" representa la operación
    lógica OR, decimos que A+B es la operación
    lógica OR entre A y B, también llamada la suma de A
    y B.

    – El complemento lógico, negación ó
    NOT es un operador unitario, en éste texto
    utilizaremos el símbolo " ' " para denotar la
    negación lógica, por ejemplo, A' denota la
    operación lógica NOT de A.

    – Si varios operadores diferentes aparecen en una sola
    expresión booleana, el resultado de la expresión
    depende de la procedencia de los operadores, la cual es de mayor
    a menor, paréntesis, operador lógico NOT, operador
    lógico AND y operador lógico OR. Tanto el operador
    lógico AND como el OR son asociativos por la izquierda. Si
    dos operadores con la misma procedencia están adyacentes,
    entonces se evalúan de izquierda a derecha. El operador
    lógico NOT es asociativo por la derecha.

    Utilizaremos además los siguientes
    postulados:

    • P1 El álgebra booleana es cerrada bajo las
      operaciones AND, OR y NOT
    • P2 El elemento de identidad con respecto a
      ·  es uno y con respecto a +  es
      cero. No existe elemento de identidad para el operador
      NOT
    • P3 Los operadores ·   y + son
      conmutativos.
    • P4 ·   y + son distributivos uno con
      respecto al otro, esto es, A·(B+C) =
      (A·B)+(A·C) y A+(B·C) =
      (A+B)·(A+C).
    • P5 Para cada valor A existe un valor A' tal que
      A·A' = 0 y A+A' = 1. Éste valor es el complemento
      lógico de A.
    • P6 ·   y + son ambos asociativos,
      ésto es, (AB)C = A(BC) y (A+B)+C = A+(B+C).

    Es posible probar todos los teoremas del álgebra
    booleana utilizando éstos postulados, además es
    buena idea familiarizarse con algunos de los teoremas más
    importantes de los cuales podemos mencionar los
    siguientes:

    • Teorema 1: A + A = A
    • Teorema 2: A · A = A
    • Teorema 3: A + 0 = A
    • Teorema 4: A · 1 = A
    • Teorema 5: A · 0 = 0
    • Teorema 6: A + 1 = 1
    • Teorema 7: (A + B)' = A' · B'
    • Teorema 8: (A · B)' = A' + B'
    • Teorema 9: A + A · B = A
    • Teorema 10: A · (A + B) = A
    • Teorema 11: A + A'B = A + B
    • Teorema 12: A' · (A + B') = A'B'
    • Teorema 13: AB + AB' = A
    • Teorema 14: (A' + B') · (A' + B) =
      A'
    • Teorema 15: A + A' = 1
    • Teorema 16: A · A' = 0

    Los teoremas siete y ocho son conocidos como Teoremas de
    DeMorgan en honor al matemático que los
    descubrió

    Álgebra booleana y circuitos
    electrónicos

    La relación que existe entre la lógica
    booleana y los sistemas de cómputo es fuerte, de hecho se
    da una relación uno a uno entre las funciones booleanas y
    los circuitos electrónicos de compuertas digitales. Para
    cada función booleana es posible diseñar un
    circuito electrónico y viceversa, como las funciones
    booleanas solo requieren de los operadores AND, OR y NOT podemos
    construir nuestros circuitos utilizando exclusivamente
    éstos operadores utilizando las compuertas lógicas
    homónimas:

     

    Un hecho interesante es que es posible implementar
    cualquier circuito electrónico utilizando una sola
    compuerta, ésta es la compuerta NAND:

    Para probar que podemos construir cualquier
    función booleana utilizando sólo compuertas NAND,
    necesitamos demostrar cómo construir un inversor (NOT),
    una compuerta AND y una compuerta OR a partir de una compuerta
    NAND, ya que como se dijo, es posible implementar cualquier
    función booleana utilizando sólo los operadores
    booleanos AND, OR y NOT. Para construir un inversor simplemente
    conectamos juntas las dos entradas de una compuerta NAND. Una vez
    que tenemos un inversor, construir una compuerta AND es
    fácil, sólo invertimos la salida de una compuerta
    NAND, después de todo, NOT ( NOT (A AND B)) es equivalente
    a A AND B. Por supuesto, se requieren dos compuertas NAND para
    construir una sola compuerta AND, nadie ha dicho que los
    circuitos implementados sólo utilizando compuertas NAND
    sean lo óptimo, solo se ha dicho que es posible hacerlo.
    La otra compuerta que necesitamos sintetizar es la compuerta
    lógica OR, ésto es sencillo si utilizamos los
    teoremas de DeMorgan, que en síntesis
    se logra en tres pasos, primero se reemplazan todos los
    "·" por "+" después se invierte cada
    literal y por último se niega la totalidad de la
    expresión:

    A OR B

    A AND B…………………..Primer paso para aplicar
    el teorema de DeMorgan

    A' AND B'…………………Segundo paso para aplicar
    el teorema de DeMorgan

    (A' AND B')'………………Tercer paso para aplicar
    el teorema de DeMorgan

    (A' AND B')' = A' NAND B'…..Definición de OR
    utilizando NAND

    Gráficamente podemos representar las operaciones
    ejecutadas de la siguiente manera:

    Si nos preguntamos la necesidad de construir diferentes
    compuertas de la manera descrita, bien hay dos buenas razones, la
    primera es que las compuertas NAND son las más
    económicas y en segundo lugar es preferible construir
    circuitos complejos utilizando los mismos bloques básicos.
    Observe que es posible construir cualquier circuito lógico
    utilizando sólo compuertas de tipo NOR (NOR = NOT(A OR
    B)). La correspondencia entre la lógica NAND y la NOR es
    ortogonal entre la correspondencia de sus formas
    canónicas. Mientras que la lógica NOR es
    útil en muchos circuitos, la mayoría de los
    diseñadores utilizan lógica NAND.

    Conclusión de la Práctica 10

    Se conocieron las características básicas
    de las compuertas electrónicas básicas (OR, NAND,
    AND, NOR) y su operación en circuitos de control
    industrial, ésto, mediante un tablero que contenía
    las compuertas básicas e indicadores luminosos.

    Práctica 11: Diseño de un Sumador Medio y
    Completo

    La figura muestra la tabla de verdad que muestra las
    tres entradas A, B y Cin y dos salidas S y Cout. Hay ocho casos
    posibles para las tres entradas y en cada caso los valores de
    salidas son los enlistados.

    El sumador total (FA) debe sumar estos bits para
    producir una suma S de 0 y un corrimiento Cout de 1.

    Puesto que hay dos salidas, diseñaremos los
    circuitos para cada salida en forma individual, comenzando con la
    salida S será 1: utilizando el método de la suma de
    productos,
    podemos escribir la expresión para S como. __ _ _
    __

    S=ABCin+ABCIN+ABCin+ABC

    Ahora podemos simplificar esta expresión
    factorizándola. Desafortunadote, ninguno de los
    términos _de la expresión té dos variables
    en común con alguno de los otros términos. Sin
    embargo, A puede factorizarse en los primeros términos y A
    en los dos últimos:

    _ _ _ __

    S=A(BCin+BCin)+A(BCn+BCin)

    El primer termino entre los paréntesis debe
    reconocerse como la combinación OR-exclusiva de B y Cin,
    lo cual puede escribir como sigue.

    S=A(B+Cin) + A(B+Cin)

    Y se puede escribir como sigue

    S=A*X+A*X=A+X

    Que simplemente el EX-OR de A y X al sustituir la
    expresión para X se tiene:

    S=A+[B+Cin]

    Entrada del bit del consumado

    A

    Entrada del bit del sumando

    B

    Entrada del bit del corrimiento

    Cin

    Salida del bit de la suma

    S

    Salida del bit de corrimiento

    Cout

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    1

    1

    0

    0

    1

    0

    1

    0

    0

    1

    1

    0

    1

    1

    0

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    0

    1

    1

    1

    0

    0

    1

    1

    1

    1

    1

    1

     

    consideremos ahora la salida Cout en la tabla de verdad
    de la figura_

    Cout=Bcin + ACin +AB

    Las expresiones tanto de S como de Cout se pueden llevar
    a cabo en la figura anterior

    Simplificación con el mapa K

    Simplificamos las expresiones de S y Cout utilizando
    métodos
    algebraicos. El método del mapa K para la salida S. Este
    mapa no tiene adyacentes, de manera que no hay ni pares ni
    cuádruples para repetir. De este modo, la expresión
    para S no se puede simplificar mediante el uso del mapa K. Esto
    destaca una limitación de este método en
    comparación con el algebraico.

    El mapa K para la salida Cout se presenta en la figura.
    Los tres pares que se repiten producirán la misma
    expresión que obtuvo por el método
    algebraico.

    Mapa K par S

    _

    Cin

    Cin

    __

    AB

    0

    1

    _

    AB

    1

    0

    AB

    0

    1

    _

    AB

    1

    0

    __ _ _ __

    S=ABCin+ABCIN+ABCin+ABC

    Mapa K para Cout

    _

    Cin

    Cin

    __

    AB

    0

    0

    _

    AB

    0

    1

    AB

    1

    1

    _

    AB

    0

    1

    Cout=Bcin + ACin +AB

    El sumador medio opera con las tres entradas para
    producir una salida con suma y acarreo. En algunos casos se
    necesita un circuito que sumara solo dos bits de entrada a fin de
    producir una salida con suma y un corrimiento. Un ejemplo seria
    la adición de la posición del SLB de dos
    números binarios donde no hay corrimiento que deba
    sumarse. Se puede diseñar un circuito lógico
    especial para que tome dos bits de entrada A y B y para producir
    la suma S y el corrimiento Cout. A este circuito se le denomina
    sumador medio (HA). Su operación es semejante a la de un
    FA, excepto que este solo opera con dos bits.

    Sumador paralelo completo con registros.

     

    Sumador En Paralelo Con Circuitos Integrados

    La figura muestra el símbolo lógico del
    sumador paralelo 7483 de 4 bits. Las entradas en este circuito
    integrado son dos números de 4 bits A3A2A1A0 y B3B2B1B0 y
    el corrimiento, Co a la posición del LSB. Las salidas son
    los bits de la suma S3S2S1S0 y el corrimiento C4 LSB.

     

    EL SUMADOR BCD

    Si dos grupos de código
    BCD representados por A3A2A1A0 y B3B2B1B0 respectivamente, se
    aplican a un sumador paralelo de 4 bits.

    A3A2A1A0-grupo de código BCD

    +B3B2B1B0 -grupo de código BCD

    ————–

    S4S3S2S1S0-suma binaria directa

    S4 es en realidad C4 el corrimiento que sale del
    MSB.

    Las salidas de la suma S4S3S2S1S0 pueden variar de 00000
    a 10010 (cuando ambos grupos de código BCD sean
    1001=9).

     

     

     

     

     

     

    12. Bibliografía utilizada
    Durante las Prácticas de Electricidad

    Bueche, Frederick J, "Física general" Editorial:
    McGraw-Hill Serie SCHAUM, Segunda edición, México
    D.F., 1989, 392 P.p.
    "Enciclopedia Microsoft
    Encarta 2000", Cuarta Edición, Editorial: Microsoft
    Corporation, Estados Unidos,
    CD 1
    Gussow, M.S. Milton. Teoría y problemas de fundamentos de
    electricidad, Ed. Mc Graw Hill,1991.
    P 322-329
    JACOBO, Moreno Guillermo, "Electrónica Educativa 3"
    Segunda Edición, Editorial Trillas, S.A., México
    1992, Pág 200
    Kerchner-Cocroran, "Circuitos de Corriente Alterna" Sedunda
    Edición, Editorial: C.E.C.S.A., México D.F., 1995,
    Pág. 152
    Resnick, Halliday, Krane, "Física" Editorial: CECSA,
    Cuarta edición, México D.F., 1998, 710 P.p. Tomo
    II
    TERAN, Morales Alejandro, "Manual de Electricidad Aplicada",
    UPIICSA – IPN, Ingeniería Industrial, Academia de
    Laboratorio
    de electricidad y Control, México D.F., 2002, pág:
    116 – 136
    Tiussow, M.S Milton. Fundamentos de electricidad. Ed Mc Graw
    Hill. 1ª ed, 1988. p 5, 42, 184, 185, 411, 412, 426.
    TOCCI, Ronald J. Sistemas
    digitales. Principios y aplicaciones. Ed. Prentice Hall.
    3ª ed, 1991.

    Vínculos Web
    http://subtec.upiicsa.ipn.mx
    www.upita.ipn.mx
    http://www.lafacu.com/apuntes/electronica/diodos/default.html
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    http://www.informatica.uda
    http://www.modelo.edu.mx/univ/virtech/prograc/cbyn02.htm
    /trabajos12/elplane/elplane

    /trabajos12/ingdemet/ingdemet

    /trabajos12/medtrab/medtrab
    /trabajos12/ahorener/ahorener
    /trabajos12/dnocmex/dnocmex
    /trabajos12/dernoc/dernoc
    /trabajos12/derlafam/derlafam
    /trabajos12/derjuic/derjuic
    /trabajos12/derdeli/derdeli
    /trabajos12/contind/contind
    /trabajos12/electil/electil

    Anexo: Serie de Fourier en Forma Compleja (Demostrada
    por Iván Escalona)

    Calculo de Cn:

    lo que queda demostrado.

     

     

     

     

    Autor:

    Iván Escalona Moreno

    Ocupación: Estudiante
    Materia:
    Ética
    Estudios de Preparatoria: Centro Escolar Atoyac (Incorporado a la
    U.N.A.M.)
    Estudios Universitarios: Unidad Profesional Interdisciplinaria de
    Ingeniería y Ciencias
    sociales y Administrativas (UPIICSA) del Instituto
    Politécnico Nacional (I.P.N.)
    Ciudad de Origen: México, Distrito Federal
    Fecha de elaboración e investigación: Noviembre del
    2002
    Profesor que revisó trabajo: Cuellar Maldonado Mario
    (Profesor de la Academia de Ingeniería de la UPIICSA) y
    Ing. Terán
    Morales Alejandro (Profesor de laboratorio de Electricidad y
    Control de la UPIICSA).

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