Motores

Un motor eléctrico es una máquina eléctrica que transforma energía eléctrica en energía mecánica por medio de interacciones electromagnéticas.

 

Algunos de los motores eléctricos son reversibles, pueden transformar energía mecánica en energía eléctrica funcionando como generadores.

Tipos de motores

•Motores de corriente alterna.
•Motores de Corriente directa.

Motores de corriente alterna

El elemento situado en el centro es la parte del motor que genera el movimiento. Se la llama armadura o rotor, y consiste en un electroimán que puede girar libremente entorno a un eje. Dicho rotor está rodeado por un imán permanente, cuyo campo magnético permanece fijo.

El electroimán recibe la corriente a través del contacto establecido entre las escobillas y el conmutador. Las escobillas permanecen fijas, mientras que el conmutador puede girar libremente entre ellas siguiendo el movimiento del rotor.

Cuando la corriente pasa a lo largo del electroimán, sus polos son atraídos y repelidos por los polos del imán fijo, de modo que el rotor se moverá hasta que el polo norte del electroimán quede mirando al polo sur del imán permanente. Pero tan pronto como los polos del rotor quedan "mirando" a los polos del imán, se produce un cambio en el sentido de la corriente que pasa por el rotor.

Este cambio es debido a que el conmutador, al girar, modifica los contactos con las escobillas e intercambia el modo en que el electroimán recibe la corriente de la pila.

Al modificarse el signo de los polos del electroimán, los polos del rotor resultarán repelidos por los polos del imán fijo, pues en esta nueva situación estarán enfrentados polos de igual signo, con lo cual el rotor se ve obligado a seguir girando.

Rotor visto desde diferentes ángulos 

 

Nuevamente, cuando los polos del electroimán estén alineados con los polos opuestos del imán fijo, el contacto entre escobillas y conmutador modificará el sentido de la corriente, con lo cual el rotor será forzado a seguir girando.

 

La corriente llega al electroimán del rotor a través del contacto entre las escobillas con el conmutador.           

Motores de Corriente directa

       Se basa en la repulsión que ejercen los polos magnéticos de un imán permanente cuando, de acuerdo con la Ley de Lorentz, interactúan con los polos magnéticos de un electroimán que se encuentra montado en un eje. Este electroimán se denomina “rotor” y su eje le permite girar libremente entre los polos magnéticos norte y sur del imán permanente situado dentro de la carcasa o cuerpo del motor.Cuando la corriente eléctrica circula por la bobina de este electroimán giratorio, el campo electromagnético que se genera interactúa con el campo magnético del imán permanente.

 
Si los polos del imán permanente y del electroimán giratorio coinciden, se produce un rechazo y un torque magnético o par de fuerza que provoca que el rotor rompa la inercia y comience a girar sobre su eje en el mismo sentido de las manecillas del reloj en unos casos, o en sentido contrario, de acuerdo con la forma que se encuentre conectada al circuito la pila o la batería.

 

Partes fundamentales de un motor de corriente continua

Estator: Es el que crea el campo magnético fijo
Rotor: También llamado armadura. Lleva las bobinas cuyo campo crea, junto al del estator, el par de fuerzas que le hace girar.

Escobillas: Normalmente son dos tacos de grafito que hacen contacto con las bobinas del rotor. A medida que éste gira, la conexión se conmuta entre unas y otras bobinas, y debido a ello se producen chispas que generan calor. 

Colector: : Los contactos entre escobillas y bobinas del rotor se llevan a cabo intercalando una corona de cobre partida en sectores. El colector consta a su vez de dos partes básicas:

Delgas: Son los sectores circulares, aislados entre sí, que tocan con las escobillas y a su vez están soldados a los extremos de los conductores que conforman las bobinas del rotor. 

Micas: Son láminas delgadas del mismo material, intercaladas entre las delgas de manera que el conjunto forma una masa compacta y mecánicamente robusta.

Excitación: La forma de conectar las bobinas del estator es lo que se define como tipo de excitación. Podemos distinguir entre:
Independiente
Paralelo
Serie
Compound

Transformadores

Es denominado transformador al dispositivo electrotécnico formado por dos enrollados de alambre insertados en un núcleo ferro magnético. El enrollado que está a la entrada es denominado primario y el de la salida secundaria. La característica cuantitativa fundamental de cada una de estas dos partes son el número de espiras y el voltaje entre sus terminales.

INDUCTANCIA MUTUA 

Cuando dos bobinas se encuentran una cerca de la otra y hay corriente en una de ellas, el flujo de la primera enlaza a la segunda. Si cambia la corriente de la primera bobina se inducirá un voltaje en la segunda. Esto se conoce como inductancia mutua.

        Los efectos electromagnéticos producidos entre dos circuitos que se encuentren próximos, esto es, cuando los respectivos campos magnéticos de los mismos se influencien entre sí, han sido incluidos bajo la denominación de inductancia mutua o inducción mutua. 

Ejemplo

Al cerrar el circuito sobre L1, circulará por el bobinado una corriente alterna, que dará origen a un campo magnético variable. Como L2 está próximo, este campo magnético ejerce acción sobre el, creando sobre L2 una fuerza electromotriz de autoinducción. La tensión sobre L2, originará una circulación de corriente acusada por el galvanómetro intercalado. L2 a su vez, originará un nuevo campo magnético debido a la fuerza electromotriz inducida, y este nuevo campo magnético afectará también a L1, que fue el que le dio origen. Cuanto más próximos ambos bobinados, mayor será el efecto mutuo provocado.

 TRANSFORMADOR BASICO

El transformador básico es un dispositivo eléctrico construido con dos bobinas acopladas magnéticamente entre sí, de tal forma que al paso de una corriente eléctrica por la primera bobina (llamada primaria) provoca una inducción magnética que implica necesariamente a la segunda bobina (llamada secundaria) y provocando con este principio físico lo que se viene a llamar una transferencia de potencia. 

 FUNCIONAMIENTO

Si se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, circulará por éste una corriente alterna que creará a su vez un campo magnético variable. Este campo magnético variable originará, por inducción electromagnética, la aparición de una fuerza electromotriz en los extremos del devanado secundario.

 

TRANSFORMADOR DE SUBIDA O BAJADA

Transformadores Elevadores y Reductores

Un transformador puede ser "elevador o reductor" dependiendo del número de espiras de cada bobinado.

Si se supone que el transformador es ideal. (La potencia que se le entrega es igual a la que se obtiene de él, se desprecian las pérdidas por calor y otras), entonces:

Potencia de entrada (Pi) = Potencia de salida (Ps). Pi = Ps

CARGAR EN EL SECUNDARIO DEL TRANSFORMADOR

La bobina "primaria" recibe una tensión alterna que hará circular, por ella, una corriente alterna. Esta corriente inducirá un flujo magnético en el núcleo de hierro. Como el bobinado "secundario" está arrollado sobre el mismo núcleo de hierro, el flujo magnético circulará a través de las espiras de éste. Al haber un flujo magnético que atraviesa las espiras del "secundario" se generará por el alambre del secundario una tensión. Habría corriente si hubiera una carga (si el secundario estuviera conectado a una resistencia, por ejemplo). La razón de la transformación de tensión entre el bobinado "PRIMARIO" y el "SECUNDARIO" depende del número de vueltas que tenga cada uno.

TIPOS DE TRANSFORMADORES

TRANSFORMADOR DE POTENCIA

Descripción:

Se utilizan para substransmisión y transmisión de energía eléctrica en alta y media tensión. Son de aplicación en subestaciones transformadoras, centrales de generación y en grandes usuarios.

Características Generales:

Se construyen en potencias normalizadas desde 1.25 hasta 20 MVA, en tensiones de 13.2, 33, 66 y 132 kV. y frecuencias de 50 y 60 Hz. 

 

TRANSFORMADOR DE DISTRIBUICION

Descripción:

Se utilizan en intemperie o interior para distribución de energía eléctrica en media tensión. Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.

Características Generales:

Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se construyen en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del cliente.

 

TRANSFORMADOR SECO ENCAPSULADO

Descripción:

Son de aplicación en grandes edificios, hospitales, industrias, minería, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica

Características Generales:

Son refrigerados en aire con aislación clase F, utilizándose resina epoxi como medio de protección de los arrollamientos, siendo innecesario cualquier mantenimiento posterior a la instalación. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA,tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

TRANSFORMADORES HERMETICOS

Descripción:

Son de aplicación en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica.

Características Generales:

Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.

TRANSFORMADORES RURALES

Descripción:

Están diseñados para instalación mono poste en redes de electrificación suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 kV.
En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifásicos o como alternativa 3 monofásicos.

Conclusion

Los transformadores son máquinas eléctricas estáticas que trabajan como elevadores o reductores de voltajes. La energía pasa de un lado a otro a través de los encadenamientos de flujos variables que se dan entre el primario y el secundario que constan de diferentes números de espiras.

El transformador tiene como característica fundamental el número de espiras N1 y N2 del primario y el secundario y el núcleo de hierro laminado que refuerza significativamente las propiedades magnéticas del dispositivo.

PRACTICA 1 MANEJO DEL MULTIMETRO

RESUMEN

Este reporte contiene los resultados observados a en la práctica # 1 de taller de electricidad.

Durante la práctica se uso un multimetro digital y a través de este equipo de medición se comprobó el valor de resistencias, voltajes y amperajes.

Se verifico la resistencia del cuerpo, voltajes de corriente alterna y corriente directa, voltajes de la fuente de alimentación.

Se observo el flujo de la corriente de polo positivo a polo negativo, en caso de invertir las puntas del multimetro se observo que en la caratula o display del multimetro se registraba una corriente negativa.

INDICE

Introducción…..…………………………………...………………….....…1

Objetivo……….……………………………………..………………….…2

Marco teórico…………………..……………..….…….……....……..…....3

Desarrollo de la practica……..………………….…..………....….……......4

Resultados………………………………...…………………….…..…..….6

Conclusión …………………………………..……………….…..….......…6

Bibliografía………………………………….………..……...……….....…..7

INTRODUCCION

Hoy en dia puede decirse que la electricidad se usa en todas partes del mundo.La electricidad es una de las principales formas de energía usadas en el mundo actual. Sin ella no existiría la iluminación conveniente, ni comunicaciones de radio y televisión, ni servicios telefónicos, y las personas tendrían que prescindir de aparatos eléctricos que ya llegaron a constituir parte integral del hogar. Además, sin la electricidad el transporte no sería lo que es en la actualidad.

El uso de la electricidad en la vida moderna es imprescindible. Difícilmente una sociedad puede concebirse sin el uso de la electricidad.

La industria eléctrica, a través de la tecnología, ha puesto a la disposición de la sociedad el uso de artefactos eléctricos que facilitan las labores del hogar, haciendo la vida más placentera.

Las máquinas o artefactos eléctricos que nos proporcionan comodidad en el hogar, ahorro de tiempo y disminución en la cantidad de quehaceres, se denominan electrodomésticos.

Entre los electrodomésticos más utilizados en el hogar citaremos: cocina eléctrica, refrigerador, tostadora, microonda, licuadora, lavaplatos, secador de pelo, etc.

Existe también otro tipo de artefactos que nos proporcionan entretenimiento, diversión, y que son también herramientas de trabajo y fuentes de información como: el televisor, el equipo de sonido, los videos juegos, las computadoras, etc.

OBJETIVO

• Conocer la función básica del uso del multimetro y los métodos que se utilizan para llevara a cabo las mediciones.
• Conocer algunos circuitos simples y ver el flujo de la corriente a través del circuito.
• Comprender conceptos de voltaje y corriente de un circuito.
• Deducir como se obtienen los valores en circuitos realizados

MARCO TEORICO

La corriente es una de las áreas que compete a los ingenieros ya que las los procesos industriales y las áreas de manufactura requieren que sus maquina y dispositivos usados para monitorear una variable del proceso que es crítica estén dentro de especificaciones.

DESARROLLO DE PRACTICA

Lo primero que se hizo fue seleccionar tres resistencias en base al código de colores,(en nuestro caso, dos resistencias de 1 kilo ohm y una resistencia de tres kilo ohm) para medir el valor de cada una de ellas utilizando un multimetro. Los resultados fueron:

• R1= 1 k ohm
• R2= 1 k ohm
• R3= 3 k ohm

Después, cada quien tenia que medir la resistencia de su cuerpo apretando fuertemente con la punta de los dedos las puntas del multimetro y ver que corriente podría ser mortal para cada quien.

Nombre	Resistencia	Voltaje
Odilón	1.5 mega ohms	300v
Guillermo	0.8 mega ohms	160v
Mercedes	1.2 mega ohms	240v

Una vez medido lo anterior, procedimos a armar el siguiente circuito:

Una vez hecho el circuito, medimos la resistencia equivalente con las dos resistencias de 1 kilo ohm. El resultado fueron 2 kilo ohm.

Después, medimos los valores de V!, V2 e I1 con una fuente de poder de 5V DC.

• R1 1 k ohm 2.5mA 2.5V
• R2 1 k ohm 2.5mA 2.5V

El ejercicio nos pregunta ¿A que es igual la suma de V1 y V2? La suma es 5V.

A continuación, armamos el circuito siguiente:

Primero medimos la resistencia equivalente = 1.75

Después, se midieron los siguientes valores con el multimetro: 

No.	Resistencia	Voltaje	Intensidad
1	1	3.11 V	3.034 A
2	1	2.34 V	2.34 A
3	3	2.34 V	0.78 A

Después nos piden determinar la relación entre V2 y V3. La relación esta en que al estar en paralelo tienen el mismo voltaje.

Al final nos pide verificar la resistencia equivalente:

RESULTADO

Los resultados fueron muy interesantes y la visita fue muy enriquecedora, ya que este tipo de conocimientos y destrezas técnicas contribuyen en nuestra formación como futuros ingenieros industriales.

Se presentaron dificultades al momento de intentar medir la corriente en el circuito mediante el multimetro debido a que la batería estaba muy baja y los resultados que proporcionaba no eran precisos.

CONCLUSIONES

En opinión general, fue una práctica interesante que nos ayuda a distinguir la práctica de la teoría, así como problemas que se pueden presentar con las herramientas que están a la mano que nos obligan a resolverlos con el conocimiento que se tenga.

Capacitores

Se llama capacitor a un dispositivo que almacena carga eléctrica. El capacitor está formado por dos conductores próximos uno a otro, separados por un aislante, de tal modo que puedan estar cargados con el mismo valor, pero con signos contrarios.

En su forma más sencilla, un capacitor está formado por dos placas metálicas o armaduras paralelas, de la misma superficie y encaradas, 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. Por su parte, teniendo una de las placas cargada negativamente (Q^-) y la otra positivamente (Q⁺) sus cargas son iguales y la carga neta del sistema es 0, sin embargo, se dice que el capacitor se encuentra cargado con una carga Q.

Operación

Los capacitores pueden conducir corriente continua durante sólo un instante (por lo cual podemos decir que los capacitores, para las señales continuas, es como un cortocircuito), aunque funcionan bien como conductores en circuitos de corriente alterna. Es por esta propiedad lo convierte en dispositivos muy útiles cuando se debe impedir que la corriente continua entre a determinada parte de un circuito eléctrico, pero si queremos que pase la alterna.

Los capacitores se utilizan junto con las bobinas, formando circuitos en resonancia, en las radios y otros equipos electrónicos. Además, en los tendidos eléctricos se utilizan grandes capacitores para producir resonancia eléctrica en el cable y permitir la transmisión de más potencia.

Además son utilizados en: Ventiladores, motores de Aire Acondicionado, en Iluminación, Refrigeración, Compresores, Bombas de Agua y Motores de Corriente Alterna, por la propiedad antes explicada.

Para un capacitor se define su capacidad como la razón de la carga que posee uno de los conductores a la diferencia de potencial entre ambos, es decir, la capacidad es proporcional al la carga e inversamente proporcional a la diferencia de potencial: C = Q / V, medida en Farad (F).

Clasificación y tipos

CAPACITORES FIJOS

Estos capacitores tienen una capacidad fija determinada por el fabricante y su valor no se puede modificar. Sus características dependen principalmente del tipo de dieléctrico utilizado, de tal forma que los nombres de los diversos tipos se corresponden con los nombres del dieléctrico usado. 

De esta forma podemos distinguir los siguientes tipos:

Capacitores cerámicos

El dieléctrico utilizado por estos capacitores es la cerámica, siendo el material más utilizado el dióxido de titanio. Este material confiere al condensador grandes inestabilidades por lo que en base al material se pueden diferenciar dos grupos:

Grupo I: caracterizados por una alta estabilidad, con un coeficiente de temperatura bien definido y casi constante.

Grupo II: su coeficiente de temperatura no está prácticamente definido y además de presentar características no lineales, su capacidad varía considerablemente con la temperatura, la tensión y el tiempo de funcionamiento. Se caracterizan por su elevada permisividad.

Las altas constantes dieléctricas características de las cerámicas permiten amplias posibilidades de diseño mecánico y eléctrico. 

Capacitores de plástico

Estos capacitores se caracterizan por las altas resistencias de aislamiento y elevadas temperaturas de funcionamiento.

Según el proceso de fabricación podemos diferenciar entre los de tipo k y tipo MK, que se distinguen por el material de sus armaduras (metal en el primer caso y metal vaporizado en el segundo).

Según el dieléctrico usado se pueden distinguir estos tipos comerciales: 

Ø  KS: styroflex, constituidos por láminas de metal y poliestireno como dieléctrico.

Ø  KP: formados por láminas de metal y dieléctrico de polipropileno.

Ø  MKP: dieléctrico de polipropileno y armaduras de metal vaporizado.

Ø  MKY: dieléctrico de polipropileno de gran calidad y láminas de metal vaporizado.

Ø  MKT: láminas de metal vaporizado y dieléctrico de teraftalato de polietileno (poliéster).

Ø  MKC: makrofol, metal vaporizado para las armaduras y policarbonato para el dieléctrico.

A nivel orientativo estas pueden ser las características típicas de los capacitores de plástico:

TIPO	CAPACIDAD	TOLERANCIA	TENSION	TEMPERATURA
KS	2pF-330nF	+/-0,5% +/-5%	25V-630V	-55ºC-70ºC
KP	2pF-100nF	+/-1% +/-5%	63V-630V	-55ºC-85ºC
MKP	1,5nF-4700nF	+/-5% +/-20%	0,25KV-40KV	-40ºC-85ºC
MKY	100nF-1000nF	+/-1% +/-5%	0,25KV-40KV	-55ºC-85ºC
MKT	680pF-0,01mF	+/-5% +/-20%	25V-630V	-55ºC-100ºC
MKC	1nF-1000nF	+/-5% +/-20%	25V-630V	-55ºC-100ºC

Capacitores de mica

El dieléctrico utilizado en este tipo de capacitores es la mica o silicato de aluminio y potasio y se caracterizan por bajas pérdidas, ancho rango de frecuencias y alta estabilidad con la temperatura y el tiempo. 

Capacitores electrolíticos

En estos capacitores una de las armaduras es de metal mientras que la otra está constituida por un conductor iónico o electrolito. Presentan unos altos valores capacitivos en relación al tamaño y en la mayoría de los casos aparecen polarizados.

Podemos distinguir dos tipos:

• Electrolíticos de aluminio: la armadura metálica es de aluminio y el electrolito de tetra borato armónico.
• Electrolíticos de Tántalo: el dieléctrico está constituido por óxido de Tántalo y nos encontramos con mayores valores capacitivos que los anteriores para un mismo tamaño. Por otra parte las tensiones nominales que soportan son menores que los de aluminio y su coste es algo más elevado.

Capacitores de doble capa eléctrica

Estos capacitores también se conocen como supercapacitores o CAEV debido a la gran capacidad que tienen por unidad de volumen. Se diferencian de los capacitores convencionales en que no usan dieléctrico por lo que son muy delgados. Las características eléctricas más significativas desde el punto de su aplicación como fuente acumulada de energía son: altos valores capacitivos para reducidos tamaños, corriente de fugas muy baja, alta resistencia serie, y pequeños valores de tensión.

CAPACITORES VARIABLES

Estos capacitores presentan una capacidad que podemos variar entre ciertos límites. Igual que pasa con las resistencias podemos distinguir entre capacitores variables, su aplicación conlleva la variación con cierta frecuencia (por ejemplo sintonizadores); y capacitores ajustables o trimmers, que normalmente son ajustados una sola vez (aplicaciones de reparación y puesta a punto).

La variación de la capacidad se lleva a cabo mediante el desplazamiento mecánico entre las placas enfrentadas. La relación con que varían su capacidad respecto al ángulo de rotación viene determinada por la forma constructiva de las placas enfrentadas, obedeciendo a distintas leyes de variación, entre las que destacan la lineal, logarítmica y cuadrática corregida.

IDENTIFICACIÓN DE CAPACITORES

Vamos a disponer de un código de colores, cuya lectura varía según el tipo de condensador, y un código de marcas, particularizado en los mismos. Primero determinaremos el tipo de condensador (fijo o variable) y el tipo concreto dentro de estos.

Las principales características que nos vamos a encontrar en los capacitores van a ser la capacidad nominal, tolerancia, tensión y coeficiente de temperatura, aunque dependiendo de cada tipo traerán unas características u otras.

En cuanto a las letras para la tolerancia y la correspondencia número-color del código de colores, son lo mismo que para resistencias. Debemos destacar que la fuente más fiable a la hora de la identificación son las características que nos proporciona el fabricante.

 

  

Capacitores cerámicos tipo placa, grupo 1 y 2.

Cerámicos tipo disco, grupo 1.

Capacitores cerámicos tipo disco, grupo 2.

 

Capacitores cerámicos tubulares.

Codigo de colores

CÓDIGO DE MARCAS

 

Capacitores de plástico.

CÓDIGO DE COLORES

CÓDIGO DE MARCAS

 Capacitores electrolíticos

Estos capacitores siempre indican la capacidad en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios. Dependiendo del fabricante también pueden venir indicados otros parámetros como la temperatura y la máxima frecuencia a la que pueden trabajar.

Tenemos que poner especial atención en la identificación de la polaridad. Las formas más usuales de indicación por parte de los fabricantes son las siguientes: 

Capacitores de tantalio

Actualmente estos capacitores no usan el código de colores (los más antiguos, si). Con el código de marcas la capacidad se indica en microfaradios y la máxima tensión de trabajo en voltios. El terminal positivo se indica con el signo +: 

 

Bibliografía

Ciencias Místicas: Apuntes de electrónica

Profesor B. Montesinos

http://www.inele.ufro.cl/bmonteci/semic/apuntes/capacitores/capacitores.htm

Departamento de Ingeniería Eléctrica en la Universidad de L