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- 1. FUNDAMENTOS DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA Ángel Catalina Guerrero Ledezma José Daniel Torres García Nicol Juliana Trujillo Brihertt Laura Valentina PAÍS – CIUDAD: Colombia, Santiago de Cali Fecha: 02 marzo de 2021 Institución Educativa Liceo Departamental Grado 9-8
- 2. Tabla de contenido Pagina Desarrollo temático: Transporte de la corriente eléctrica 1 Términos básicos 2 La electrónica 3 Resistencias 4 Resistencias variables 5 Condensadores 6 Diodos 7 Transistores 8 Motores 9 Servos motores 11 Relés 13 Mapa conceptual 15 Conclusiones 16 Webgrafía 17 Links del blog 18
- 3. Transporte de la corriente eléctrica El transporte eléctrico permite repartir la energía elaborada en las centrales hasta los centros de consumo. En otras palabras, es elrecorrido que hace la electricidad desde que es producida hasta que comienza a repartirse. Cómo funciona el transporte eléctrico El transporte eléctrico se lleva a cabo por medio de unas líneas de transporte a tensiones altas que, junto con las subestaciones eléctricas,forman la redde transporte.Para lograr transferir la electricidad con las pérdidas menos posibles es necesario subir su nivel de tensión formadas por un elemento conductor ya sea cobre o aluminio y por elementos de soporte (torres de alta tensión). 1
- 4. Términos básicos VOLTAJE: El voltaje se conoce como una tensión o como una fuerza electromotriz, se comprende como el trabajo por unidad de carga eléctrica que ejerce sobre una partícula un campo eléctrico logrando hasta moverla entre dos puntos determinados. Su unidad de medida es el volt (v) La electricidad es producto del flujo de electrones activados por el voltaje y que se transfiere RESISTENCIA: Resistencia eléctrica es toda oposición que encuentra la corriente a su paso por un circuito eléctrico cerrado,atenuando o frenando el libre flujo de circulación de las cargas eléctricas o electrones. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en síuna carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica. POTENCIA:La potencia eléctrica es la magnitud utilizada para cuantificar el consumo generación de energía eléctrica, potencia es un parámetro que indica la cantidad de energía eléctrica transferida de una fuente generadora a un elemento consumidor por unidad de tiempo. Esto significa que la potencia es la cantidad de energía que se entrega por segundo de una fuente de energía a un consumidor. 2
- 5. La electrónica Dentro de la rama de la física aplicada y encargadas de todo lo relacionado con la emisión, flujo y control de electrones y partículas cargadas eléctricamente, nos encontramos con: la física, la ingeniería y la concerniente a nuestro eje de trabajo, la electrónica. Regularmente los dispositivos electrónicos están compuestos por circuitos que consisten principalmente, o exclusivamente, en semiconductores activos complementados con elementos pasivos; dicho circuito se describe como un circuito electrónico. 3
- 6. Resistencias La unidad de medida concerniente a la resistencia es el ohmio, que se representa con la letra griega omega, en honor al físico alemán Georg Simón Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre. Corresponde al flujo de corriente eléctrica a través de un conductor 4
- 7. Resistencias variables Estas resistencias pueden variar su valor dentro de unos límites. Para ello se les ha añadido un tercer terminal unido a un contactomóvil que puede desplazarse sobre el elemento resistivo proporcionando variaciones en el valor de la resistencia. Este tercer terminal puede tener un desplazamiento angular (giratorio) o longitudinal (deslizante). Según su función en el circuito estas resistencias se denominan: Potenciómetros: se aplican en circuitos donde la variación de resistencia la efectúa el usuario desde el exterior (controles de audio, video, etc.). Trimmers, o resistencias ajustables: se diferencian de las anteriores en que su ajuste es definitivo en el circuito donde van aplicadas. Su acceso está limitado al personal técnico (controles de ganancia, polarización, etc.). Reóstatos: son resistencias variables en las que uno de sus terminales extremos está eléctricamente anulado. Tanto en un potenciómetro como un trimmer, al dejar unos de sus terminales extremos al aire, su comportamiento será el de un reóstato, aunque estos están diseñados para soportar grandes corrientes. Características técnicas Estas son las especificaciones técnicas más importantes que podemos encontrar en las hojas de características que nos suministra el fabricante: 5
- 8. Condensadores Se define un condensador o capacitor en Electricidad y Electrónica, como aquel elemento eléctrico que tiene la capacidad de almacenar la energía eléctrica. La carga almacenada entre ambas placas es proporcional a la diferencia de potencial entre ellas. El valor de la capacidad de un condensador viene dado por la fórmula siguiente: C = Q/U donde: C: Capacidad Q: Carga eléctrica almacenada. U: Voltios 6
- 9. Diodos Un diodo es un dispositivo semiconductor que actúa esencialmente como un interruptor unidireccional para la corriente. Permite que la corriente fluya en una dirección, pero no permite a la corriente fluir en la dirección opuesta. Los diodos también se conocencomo rectificadoresporque cambian corriente alterna (CA)a corriente continua (CC) pulsante. Los diodos se clasifican según su tipo, voltaje y capacidad de corriente. Los diodos tienen una polaridad determinada por un ánodo (terminal positivo) y un cátodo (terminal negativo). La mayoría de los diodos permiten que la corriente fluya solo cuando se aplica tensión al ánodo positivo. Cuando un diodo permite un flujo de corriente, tiene polarización directa. Cuando un diodo tiene polarización inversa, actúa como un aislante y no permite que fluya la corriente. 7
- 10. Transistores Se llama transistor (del inglés: transfer resistor, “resistor de transferencia”) a un tipo de dispositivo electrónico semiconductor, capaz de modificar una señal eléctrica de salida como respuesta a una de entrada, sirviendo como amplificador, conmutador, oscilador o rectificador de la misma. Es un tipo de dispositivo de uso común en numerosos aparatos, como relojes, lámparas, tomógrafos, celulares, radios, televisores y, sobre todo, como componente de los circuitos integrados (chips o microchips). 8
- 11. Motores Es la parte de una máquina capaz de transformar algún tipo de energía que se utilice (eléctrica, de combustibles fósiles, hidráulica, térmica, nuclear, eólica, etc.),en energía mecánica capaz de realizar un trabajo y así llevar a funcionamiento todas las partes. Tipos de Motores: - Motores eléctricos, cuando el trabajo se obtiene a partir de una corriente eléctrica. Se debe al movimiento de las cargas por lo generalelectrones, en el interior del mismo. Al caudal (cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto) de corriente y se le denomina intensidad de corriente eléctrica -Motores térmicos: cuando la energía se obtiene a partir de energía calórica. -Motores de combustión interna, son entonces los motores térmicos en los cuales se produce una combustión del fluido del motor, transformando su energía química en energía térmica, a partir de la cual se obtiene una energía mecánica. -Motores de combustión externa, son motores térmicos en los cuales se produce una combustión en un fluido distinto al fluido del motor. El fluido motor alcanza un estado térmico de mayor fuerza posible de llevar, en la cual es mediante la transmisión de energía a través de una pared. ¿Cómo funcionan los motores? Por ejemplo el motor de un carro funciona por medio de, pistones ubicados en cilindros conectados entre si que al momento de encender el carro una cadena provoca que el movimiento haga que el aire se comprima y el gas o gasolina haga una pequeña explosión que mueva otros sistemas del automóvil y estos generan el rodar de las ruedas. ¿Para qué sirven? Transformar energía, combustibles fósiles, hidráulica, térmica, nuclear, eólica, etc, energía mecánica capaz de elaborar el trabajo. ¿De qué están compuestos? Como todas las máquinas eléctricas, un motor eléctrico está constituido por un circuito magnético y dos eléctricos, uno colocado en la parte fija (estator) y otro en la parte móvil (rotor). El circuito magnético de los motores eléctricos de corriente alterna está formado por chapas magnéticas apiladas y aisladas entre sí para eliminar el magnetismo remanente. El circuito magnético está formado por chapas apiladas en forma de cilindro en el rotor y en forma de anillo en el estátor. 9
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- 13. Servomotor Un servomotor es un actuador rotativo o motor que permite un control preciso en términos de posición angular, aceleración y velocidad, capacidades que un motor normal no posee. Emplea en su estructura un motor normal y lo combina con un sensor para la retroalimentación (método de control de sistemas en el cual los resultados obtenidos de una tarea o actividad son reintroducidos nuevamente en el sistema) de posición. Los servomotores son una combinación de piezas específicas,que incluyen un motor de corriente continua o alterna, y son adecuados para su uso en un sistema de control de bucle cerrado. Tipos de servomotores: - Servo de rotación posicional: Este es el tipo más común de servomotor. El eje de salida gira aproximadamente la mitad de un círculo. Tiene topes físicos colocados en el mecanismo de engranaje para evitar que se gire más allá de estos límites para proteger el sensor de rotación. Estos servos comunes se encuentran en coches y aviones con control remoto de agua, juguetes, robots y muchas otras aplicaciones. - Servo de rotación continua: Este tipo es muy similar al servomotor de rotación posicional común, excepto que puede girar en cualquier dirección indefinidamente. La señal de control, en lugar de ajustar la posición estática del servo, se interpreta como la dirección y la velocidad de rotación. El rango de posibles comandos hace que el servo gire en el sentido de las agujas del reloj o en sentido contrario a las agujas del reloj según se desee,a una velocidad variable, dependiendo de la señalde comando. Este tipo de servo se puede utilizar en un plato de radar si se monta en un robot. O se puede utilizar como motor de accionamiento en un robot móvil. -Servo lineal: Es similar al servomotor de rotación posicional descrito anteriormente, pero con engranajes adicionales (normalmente un mecanismo de cremallera y piñón) para cambiar la salida de circular a vaivén. Estos servos no son fáciles de encontrar, pero a veces se pueden encontrar en tiendas de modelismo donde se utilizan como actuadores en aviones de modelos más grandes. ¿Cómo funciona un servomotor? Los servomotores se controlan enviando un pulso eléctrico (una emisión de energía electromagnética de alta intensidad en un breve período de tiempo) de ancho variable, o modulación de ancho de pulso (PWM),a través del cable de control. Hay un pulso mínimo, un pulso máximo y una frecuencia de repetición. Por lo general, un servomotor sólo puede girar 90° en cualquier dirección para un movimiento total de 180°. La posición neutra del motor se define como la posición en la que el servo tiene la misma cantidad de rotación potencial tanto en el sentido de las agujas del reloj como en el sentido contrario. El PWM enviado al motor determina la posición del eje, y se basa en la duración del pulso enviado a través del cable de control; el rotor girará a la posición deseada. 11
- 14. ¿Para qué sirven? El servomotor es un servomecanismo de bucle cerrado que utiliza la retroalimentación de posición para controlar su velocidad de rotación y posición. La señal de control es la entrada, ya sea analógica o digital, que representa elcomando de posición final para el eje. El codificador o encoder sirve como sensor,proporcionando retroalimentación de velocidad y posición. En la mayoría de los casos,sólo se informa de la posición. La posición final se informa al controlador y se compara con la entrada de posición inicial, y luego, si hay una discrepancia, se mueve el motor para llegar a la posición correcta. Este tipo de servomotores son populares en los dispositivos de control por radio, como los modelos de aviones y los coches de juguete. Los sofisticados servomotores para uso industrial disponen de sensores de posición y velocidad, así como de algoritmos de control proporcional-integral-derivado, lo que permite llevar el motor a su posición de forma rápida. Componentes de un servomotor Los servos incluyen tres componentes principales: un motor, un variador (también conocido como amplificador) y un mecanismo de retroalimentación. También se incluye típicamente una fuente de alimentación y un servocontrolador capaz de controlar un solo eje o coordinar el movimiento de varios ejes. 12
- 15. Relés Un relé esun sistema mediante el cualse puede controlar una potencia mucho mayor con un consumo en potencia muy reducido. Tipos de relés Relés electromecánicos: A) Convencionales. B) Polarizados. C) Reed inversores. -Relés híbridos. -Relés de estado sólido ¿Cómo funcionan? En general, podemos distinguir en el esquema general de un relé los siguientes bloques: Circuito de entrada, control o excitación. Circuito de acoplamiento. Circuito de salida, carga o maniobra, constituido por: - circuito excitador. - dispositivo conmutador de frecuencia. - protecciones. Reles Electromagnéticos: 13
- 16. Relés de Núcleo Móvil: Estos tienen un émbolo en lugar de la armadura anterior. Se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos, debido a su mayor fuerza atractiva (por ello es útil para manejar altas corrientes). ¿Para qué sirven? Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Componentes: -Circuito de entrada, control o excitación. -Circuito de acoplamiento. -Circuito de salida, carga o maniobra, constituido por: - circuito excitador. - dispositivo conmutador de frecuencia. - protecciones. 14
- 18. Conclusiones Este trabajo nos enseña lo complejo y delicado que son los procesos y las acciones en las cuales se ven aplicadas la electricidad y la electrónica, caemos en cuenta de cómo cosas que nosotros consideramos tan simples y cotidianas como lo es elservicio eléctrico que permite el funcionamiento de diferentes dispositivos electrónicos que tenemos en nuestros hogares tiene un proceso complejo y preciso atrás que nunca lo pensamos. También comprendimos como los distintos aparatos electrónicos cuentan con un circuito especialmente diseñado para cada uno y entendiendo como es necesarioconocer términos como lo son diodos, condensadores,resistencias,etc., para poder entender la complejidad de estos y como logran a través del cumplimiento de sus funciones el desarrollo de cada tarea a la perfección. Entendemos todo el proceso que hay atrás de los elementos eléctricos o electrónicos que tienen toda una labor en la cual se ven involucrados distintos conceptos como son el voltaje, la tensión, la resistencia y la potencia, de ahí pudimos comprender la complejidad que tienen, y que deben pasar para llegar a nosotros y ayudarnos en la vida cotidiana. La electrónica ha sido un pilar muy importante para los avances tecnológicos que hemos presenciado al pasar de los años así mismo convirtiéndose en parte esencial en la vida de la mayoría de personas que necesitamos de todo lo que a partir de ella es creado facilitándonos distintas tareas,ayudándonos a tener menos carga en nuestro diario vivir y garantizando una mejor calidad de vida. 16