Conceptos basicos de electricidad - TECSUP.pdf

8/10/2019 Conceptos basicos de electricidad - TECSUP.pdf

1/100

Copyright Tecsup 2011

Conceptos Fundamentales de la

Electricidad

Unidad 01

Fundamentos de Electrotecnia


2/100

Conceptos fundamentales de electricidad

Tension,corriente,Resistencia

Leyes fundamentales de la electricidad Ley de Ohm

Leyes de Kirchhoff

Circuitos de corriente continua

Serie,paralelo,mixto

Circuitos de corriente alterna: RC,RL,RLC

Parmetros Elctricos

Potencia ElctricaEnergia electrica.Eficienia elctrica

Circuitos trifasicos: simetricos y asimetricosU01 Conceptos Fundamentales de la Electricidad 2


3/100

3

INTRODUCCINLa electricidad es una de las formas de energa que mas

ventajas y comodidades aporta a los seres humanos en laactualidad.Con ella conseguimos que funcionen, entre otras, lassiguientes aplicaciones:Luz con lmparas elctricas, calor con cocinas, hornos y

calefacciones, fro con frigorficos y equipos de aireacondicionado; fuerza motriz con motores (ascensores,vehculos elctricos, electrodomsticos, etc.), y muchas masaplicaciones que con el paso de los aos aparecern.


4/100

4

Conocer los conceptos fundamentales de la electricidad.

Conocer las diversas formas de generacin de tensin elctrica

Comprender las diferencias entre tensin continua y alterna

OBJETIVOS


5/100


6/100

6


7/100

7

EL TOMO

En el ncleo se encuentran los protones y neutrones. En la corteza se

encuentran los electrones, recorriendo trayectorias circulares o elpticas(rbitas).

Todo tomo tiene un nmero de protones igual al nmero de electrones.

Los electrones de la ltima orbita forman los electrones de valencia.

En fsica y qumica, tomo (Del latnatomum, y ste del griego ,indivisible) es la unidad ms pequea de unelemento qumico que mantiene su identidado sus propiedades, y que no es posible dividirmediante procesos qumicos.

El tomo es la partcula mas pequea de un elemento que an mantiene laspropiedades qumicas de ste.A la combinacin de dos o ms tomos iguales o diferentes se le denomina:molcula.


8/1008

La diferencia entre uno y otro elemento radica, bsicamente, en lacantidad de protones y electrones que tenga el tomo en el ncleo y enlas rbitas, respectivamente.

Hidrgeno Carbono Cobre

1 protn 6 protones 29 protones

1 electrn 6 electrones 29 electrones

EL TOMO


9/1009


10/10010

ESTRUCTURA ATMICAEl ncleo positivo atrae a los electrones orbitales, peroestos no caen al ncleo debido a la fuerza centrifuga

(hacia fuera) creada por su movimiento orbital y elelectrn est en equilibrio.


11/10011

La fuerza centrfuga es ms dbil en los electrones de las orbitasms alejadas del centro.El cobre tiene un electrn de valencia, que puede ser arrancado dela rbita por una dbil fuerza, esto hace que sea buen conductor.Los mejores conductores son el cobre, el oro y la plata por quetienen un nico electrn de valencia.

EL TOMO


12/10012

+ + (Repulsin)

Protn Protn

- - (Repulsin)

Electrn Electrn

+ - (Atraccin)

Protn Electrn

CARGA ELECTRICATodo objeto cuyo nmero de electrones sea distinto al de protones

tiene carga elctrica. Si tiene ms electrones que protones la cargaes negativa. Si tiene menos electrones que protones, la carga espositiva.Cargas elctricas de distinto signo se atraen y cargas elctricas deigual signo se repelen.


13/10013

COMO SE CARGANLOS CUERPOS?

Carga por Friccin.La friccin como ya se sabe, traemuchas cosas por descubrir una de

ellas es la transferencia deelectrones de un material a otro, nospodemos dar cuenta de esto cuandonos peinamos o acariciamos un gato.

Hay materiales que mediante la

friccin quedan electrizados durante untiempo, y esto es por la transferenciade electrones de un cuerpo a otro.


14/10014

CARGA ELCTRICA

1. Si el nmero de protones de un tomo es igual al nmero deelectrones, la carga neta del tomo es: cero. (cuerponeutro)

2. Entonces, para cargar elctricamente un cuerpo habra queagregar o retirar electrones de las ltimas rbitas de sus

tomos.3. Si agregamos electrones, el tomo se cargar

negativamente.4. Si retiramos electrones, el tomo se cargar positivamente,

suponiendo que el tomo, inicialmente, es neutro.

5. La unidad de la carga elctrica es el Coulombio(C), en elque 1 C = 6.3x1018 electrones. Es decir un exceso o defecto

de 6 trillones de electrones.


15/10015

Un cuerpo con carga positiva y otro con carga negativagenerarn una diferencia de carga elctrica.

Si estos cuerpos se unen con un conductor elctrico, elexceso de electrones de uno ser atrado por el defecto deelectrones del otro (carga positiva) hasta que seestablezca un equilibrio.

A travs del conductor aparece una circulacin deelectrones que va del polo negativo al positivo, estemovimiento de electrones se denomina corriente elctrica.

MOVIMIENTO ELECTRNICO


16/10016

Una fuente de tensin tiene por misin separar cargas

elctricas en dos bornes.

++

- -

Norma IEC Norma NEMA

U E

Smbolos de fuentes de tensin

Unidad V(voltio)

TENSIN ELCTRICA


17/100Copyright Tecsup 2011 17

SIGLAS SIGNIFICADO DE LAS SIGLAS

UNE Unificacin Normas Espaolas, organismo espaol de publicacin de normas.

IEC International Electrotechnical Commission. En esta comisin participan y colaboran las principales nacionesindustrializadas. Las recomendaciones que hace la IEC son tomadas en parte o totalmente por las

diferentes comisiones nacionales.

DIN Deutsche Industrienormen. Normas alemanas para la industria.

UTE Union Technique de IElectricit. Asociacin electrnica francesa.

BS British Standard. Normalizacin inglesa, que acoge en gran parte las normas IEC.

ANSI American National Standards Institute. Instituto de normalizacin nacional de USA.

NEMA National Electrical Manufactures Association. Asociacin de fabricantes de productos electrotcnicos deUSA.

SEV Schweizerischer Elektrotechnischer Verein. Entidad electrnica suiza.

NF Normas francesas.

IS Indian Standard. Prescripciones indias unificadas en gran parte con IEC.

JIS Japonese Industrial Standard. Prescripciones japonesas.CEE International Comission on Rules for the Approval of Electrical Equipment. Prescripciones internacionales

preferentemente para aparatos de instalacin de baja tensin hasta 63.

AS Australian Standard. Prescripciones australianas unificadas en gran parte con IEC.

CSA Canadian Standard Association. Asociacin para la normalizacin en Canad.


18/100

Copyright Tecsup 2011 18

Mltiplos

KV = 103 VMV = 106 V

Submltiplos

mV = 10-3 V

V = 10-6 VnV = 10-9 VpV = 10-12V

UNIDADES DE TENSION

ELECTRICA


19/100


a) Tensin por frotamientoAl frotar materiales plsticos se obtiene un desequilibrio de cargas

FORMAS DE OBTENERTENSIN ELECTRICA


20/10020

Las nubes, empujadas por el viento, se cargan elctricamente, hasta talpunto que deben descargarse para neutralizar este exceso. Este fenmenonatural es el rayo.


21/10021

b) Tensin por induccin magnticaLa diferencia de cargas se obtienen al mover una bobina en un campomagntico o al mover un imn en una bobina fija.



22/10022

c) Tensin por presin

Al variar la presin o la traccin aparece una diferencia de cargas entre lassuperficies de determinados cristales (por ejemplo, cuarzo). El valor de ladiferencia de cargas depende de la intensidad del esfuerzo exterior.



23/10023

d) Tensin por calorAl calentar el punto de contacto de dos metales (Termocupla) diferentesaparece una pequea tensin.

++-



24/100

24

Termmetros digitales Termocupla o Termopar

Estos termmetros miden la temperatura en el punto de conexin de dos

alambres finos colocados en la punta de la sonda.
http://www.pueblo.gsa.gov/cic_text/food/therm/thermo.jpg


25/100

25

e) Tensin por luz:

Clula fotovoltaica

Cuando la luz incide sobre determinados materiales (silicio, germanio)provoca una separacin de cargas.



26/100

26

Las clulas fotovoltaicas convierten la luz solar directamente en electricidad.stas clulas, tambin llamadas clulas solares, normalmente estn hechas desilicio, cuya materia prima es arena. Un pedazo de semiconductor fino recibe un

tratamiento especial para que forme un campo elctrico, positivo en un lado ynegativo en el otro. Cuando la energa luminosa del sol llega a la clula, seliberan los electrones de los tomos en el material semiconductor, lo cual creauna corriente elctrica. Usualmente, cada clula puede generaraproximadamente 1 vatio de electricidad.


27/100

27


28/100

28

f) Tensin por procesos qumicos

Cuando se sumergen dos conductores diferentes en un lquido conductortambin se produce una separacin de cargas, fenmeno que se utiliza entodas las fuentes de tensin electroqumicas.



29/100

29


30/100


31/100

31

TIPOS DE TENSIONa) Tensin Continua (DC):

Es aquella en la que su polaridad no cambia en el tiempo y sumagnitud permanece constante

Smbolo :_______


32/100

32

b) Tensin Alterna (AC):Es aquella en la que su polaridad varia con el tiempo y su magnitud esvariable.

Smbolo:

TIPOS DE TENSION


33/100

33

c) Tensin Mixta:Es la suma de las dos anteriores. Su magnitud no es constante,oscilando alrededor de un valor medio.

Smbolo:

TIPOS DE TENSION


34/100


POTENCIAL ELECTRICOEs la tensin de un punto respecto de otro referencia o tierra. Y la diferenciade potencial entre dos puntos es la diferencia aritmtica entre el punto de mayorpotencial menos el punto de menor potencial.


35/100

35

Potencial (V)

0

+10

+20

+30

-10

-20

-30

20V

20V

30V 10V

60V30V

POTENCIAL ELECTRICO


36/100


CIRCUITO ELECTRICO:

Carga o

receptor+

-

Fuente detensin

interruptor

Conductor

Se define como un conjunto de elementos conductores que forman uncamino cerrado (malla) por el cual circula una corriente elctrica.


37/100

37


38/100

38


39/100

39

Intensidad de corriente

La intensidad de corriente elctrica es la cantidad de carga que circula porsegundo a travs de una seccin del conductor.

Intensidad de corriente = Cantidad de cargaTiempo de circulacin

Smbolo I

Unidad .. A (Amperio)

KA (kiloamperio) = 1 000 A

mA (miliamperio) = 0.001A

t

causa efectoproduce

tensin corriente


40/100

40

TIPOS DE CORRIENTE

a) Corriente Continua (DC):Es aquella en la que su magnitud permanece constante con eltiempo y su valor permanece constante

IDC(A)


41/100

41

b) Corriente Alterna (AC):Es aquella en la que su sentido de movimiento varia con el tiempo y sumagnitud es variable.

iAC

(a)

+ +

- -t(s)

TIPOS DE CORRIENTE


42/100


MEDICION DE LA TENSION ELECTRICAEl instrumento que mide tensin es el:

VSmbolo del voltmetro

Esquema elctrico para medir tensin

voltmetro


43/100

43

Unidades de Prefijo en Ingeniera


44/100

44

Unidades de Prefijo en Ingeniera

Prefijo Abreviacin ValorTera T 1012

Giga G 109

Mega M 106

Kilo k 103

(nada) 100

Mili m 10-3

Micro 10-6

Nano n 10-9

Pico p 10-12

Fempto f 10-15

Atto a 10-18


45/100


a) Una destruccin de electrones.b) Una marcha de electrones de sus tomos.c) Un intercambio de electrones entre tomos.

Marque la alternativa correcta.

1. La electricidad es:

a) Gran resistencia al paso de los electrones.b) Una desviacin en el camino de los electrones.c) Poca resistencia al paso de los electrones.

2. Un cuerpo aislante presenta:

3. La intensidad elctrica es:

a) El paso de electrones por un conductor.

b) La cantidad de electrones que pasan.c) Los electrones que circulan cada segundo.


46/100


4. Cuntos mA hay en 2.5 A?

a) 25 mA.b) 250 mA.c) 2500 mA.

5. Cuntos A hay en 25 mA?

a) 25000 A.b) 0.0025 A.c) 0.025 A.

a) 25000 mV.b) 0.025 mV.c) 2500000 mV.

6. Cuntos mV hay en 2.5 KV?

a) 25000 KV.b) 0.025 KV.c) 25000 KV.

7. Cuntos KV hay en 25 MV?


47/100

Tecsup 2010-II

U01 Conceptos Fundamentales de la Electricidad 47

Por un cable pasan 24 trillones de electrones en 2 segundos. Calcular la intensidad en A que pasa, si

se supone que 1 culombio tiene 6 trillones de electrones.

Solucin:

Por un conductor circulan 32 microamperios o millonsimas de amperio. Cuntos culombios pasan en2 segundos?

Solucin:


48/100

Tecsup 2010-II


Calcular los mA que circulan por un cable conductor que es atravesado por 10 culombios en 2segundos.

Solucin:

Por un cable circulan 1.800 culombios en un tiempo de 3 minutos. Calcular la corriente elctrica.

Solucin:


49/100

Tecsup 2010-II



50/100


CORRIENTE

Y

RESISTENCIA ELECTRICA


51/100

Hernando Prada 51

Describir los tipos de corriente y sus efectos.

Analizar las magnitudes que afectan las resistencias elctricas.

OBJETIVOS

Esta sesin aporta al logro del siguiente Resultado de la Carrera:

Los estudiantes aplican matemticas, ciencia y tecnologa en eldiseo, instalacin, operacin y mantenimiento de sistemas

elctricos.


52/100

52

INTENSIDAD DE CORRIENTE

DEFINICIN:

La corriente elctrica de un conductor se definecomo la cantidad neta de carga que pasa por l,por unidad de tiempo, en cualquiera de suspuntos.

tQI

Hernando Prada



53/100

53


Hernando Prada


54/100

54

Intensidad de Corriente

La carga de un cuerpo se mide por el nmero de

electrones que posee en exceso o por defecto, estacarga se expresa en Couloms(C).

Un cuerpo tiene una carga de 1C si gan operdi 6.25*1018 electrones.

De la relacin anterior deducimos que unelectrn tiene una carga de 1.6*10-19 C

Hernando Prada


55/100

55

Calcular la intensidad de Corriente que circula

por un conductor durante 16 segundos si hanpasado por la seccion circular del conductor2*1019 electrones

Rpta: 0.2 A

Ejemplo:

Hernando Prada



56/100

56Hernando Prada



57/100

57

UNIDADES Y MLTIPLOS:

Hernando Prada



58/100

58

Ordenes de Magnitud:

Hernando Prada


59/100

Hernando Prada 59

La corriente elctrica es la circulacin de cargas o electrones a travs de uncircuito elctrico cerrado, que se mueven siempre del polo negativo al polopositivo de la fuente de suministro de fuerza electromotriz (FEM).

Qu provoca el movimiento de los electrones en un conductor?

Para que por un conductor circule una corriente elctrica, es necesarioque entre sus extremos haya una diferencia de carga elctrica, demanera que los electrones circularn desde donde hay ms cantidadhasta donde hay menos.

Circuito Elctrico


60/100

Hernando Prada 60

Circuito Elctrico y Circuito Hidrulico Cerrado


61/100

Hernando Prada 61

La corriente, al igual que el agua, circula a travs de unos canales otuberas; son los cables conductores y por ellos fluyen los electroneshacia los elementos consumidores.

Smil hidrulico:Diferencia de niveles de fluido:Diferencia de potencial

Flujo de agua:Corriente elctrica

Bomba hidrulica:Fuente de voltaje

MEDICION DE LA CORRIENTE ELECTRICA


62/100


MEDICION DE LA CORRIENTE ELECTRICA

Esquema elctrico para medir corriente

El instrumento que mide corriente es el Ampermetro

Smbolo: A


63/100

Hernando Prada 63


64/100

Hernando Prada 64

Sentido de la Corriente Elctrica

El sentido de la corriente en el interior de la fuente de tensin, es del borne

positivo al borne negativo, este es el verdadero sentido de la corriente, llamadosent ido realo sent ido electrnico.


65/100

Hernando Prada 65



66/100

Hernando Prada 66


Sin embargo, asumimos que el sentido de la corriente es el contrario al

sentido verdadero, a esto se conoce como sen tid o tcn ico d e la co rr ien te.

En el presente curso asumiremos que la corriente circula en elsen t id o tcnico.


67/100

Hernando Prada 67

Efectos de la corriente elctrica

Efecto calorfico

Efecto luminoso

Efecto qumico

Efecto fisiolgico


68/100

Hernando Prada 68



69/100

Hernando Prada 69

La Resistencia depende de:

1.- La seccin del conductor

2.- La longitud del conductor

Mayor rea ===>Menor Resistencia

Menor rea ===>Mayor Resistencia

La resistencia elctrica es la mayor o menor oposicin que ofrecen los cuerpos

Conductores al paso de la corriente elctrica

La resistencia de un conductor aumenta con su longitud

3 L i ti id d


70/100

Hernando Prada 70

3. La resistividad

La resistividad de un conductor o la resistencia elctrica especifica, es unacaracterstica propia de cada elemento o material y se define como laresistencia de un conductor de un metro de longitud y un m2 de seccin.


71/100

Hernando Prada 71

3.- La resistividad depende del material

Algunas resistividades


72/100

Hernando Prada 72

De lo visto anteriormente podemos relacionar lo siguiente:


73/100

Hernando Prada 73

Definimos la resistencia elctrica como la oposicin que ejerce un material al

paso de la corriente elctrica.


representacin

Smbolo: R

Unidad: (Ohmio)


74/100

Hernando Prada 74

Medicin de la resistencia elctrica

El instrumento que mide la resistencia elctrica es el ohmmetro

Smbolo:

Conexin para medir resistencia elctrica


75/100

Hernando Prada 75

Medicin de resistencia elctrica con el multimetro Analgico

Procedimiento

1. Gire el selector de funcin a la escala y posicin de ohmios.2. Cortocircuite (unir) las puntas de prueba para obtener cero ohmios.

3. Gire la perilla de ajuste de cero hasta obtener cero ohmios.

4. Conectar las puntas de prueba al resistor y leer los valoresobtenidos.

5. Cada vez que cambie de escala poner a cero el ohmmetro.


76/100


77/100

Hernando Prada 77

VARIACION DE LA RESISTENCIA POR EFECTO DE LA TEMPERATURA

El calor es el movimiento de las molculas o de los tomos.

Por tanto al aumentar la oposicin a la circulacin de los electrones aumenta laresistencia.


78/100

Hernando Prada 78

Formas de calentar un conductor

a) Calentamiento interno o propio: Producido por la circulacin decorriente en un conductor (efecto joule)

b) Calentamiento externo o indirecto: Producido por influencia externa.

RF = Ri [1 + ( TF - Ti ) ]

Clasificacin de las resistencias


79/100

Hernando Prada 79

Tipos de Resistencias


80/100

Hernando Prada 80

Potencimetros de ajuste (trimmer)

potencimetros giratorios

Potencimetro de cursor

Resistencia bobinadas Resistencias de pelcula

Tipos de Resistencias

Fotorresistencias (LDR)

Tipos
http://www.alibaba.com/catalog/11285760/Cds_Photoconductive_Cell_Photoresistor_LDR.html


81/100

81

Tipos

Hernando Prada

Tipos


82/100

82

Tipos

Hernando Prada

Tipos


83/100

83Hernando Prada

Tipos


84/100

84Hernando Prada

Tipos


85/100

85Hernando Prada

Tipos


86/100

86Hernando Prada

Tipos


87/100

87Hernando Prada


88/100

Hernando Prada 88

Cdigos de identificacin de resistencias elctricas

1. Mediante letras y cifras

Cdigos de identificacin de resistencias elctricas


89/100

Hernando Prada 89

2. Mediante cdigo de co lores


90/100

Hernando Prada 90


91/100

Hernando Prada 91

4 7 102 10%

Primera banda & Segunda banda x tercera banda = valor nominal

4 7 100 = 4700

Valor nominal = 4700

Tolerancia = 10%Valor mximo = 4700 +10 % de 4700 = 5170

Valor mnimo = 4700 10 % de 4700 = 4230


92/100

Hernando Prada 92

ASOCIACION DE RESISTENCIAS

Resistencias en Serie

Se dice que varias resistencias estn en serie cuando van conectadas unasdetrs de otras.

RT = R1 + R2 + R3 + . . . Rn

La resistencia total ser: 10 + 20 + 5 = 35 .


93/100

93

ASOCIACION DE RESISTENCIAS

Resistencias en Paralelo

Varias resistencias estn en paralelo cuando tienen unidos los extremos en unmismo punto.

nT RRRRR

11111

321

12

13

4

1

3

1

2

11

TR

===>13

12

TR


94/100

Hernando Prada 94


95/100

Hernando Prada 95


96/100

Hernando Prada 96

EJERCICIOS


97/100

Hernando Prada 97

Un alambre de cobre de 800m y un rea 8mm2 tiene una resistividad de1.72x10-6 mm2/m y otro alambre de aluminio de 950m de largo cuyaresistividad es de 2.63x10-6 mm2/cm. estn conectados en serie cual es la

resistencia total del conductor? Si el alambre de aluminio tiene un dimetrode 3mm. ( = 3.1416)

EJERCICIOS


98/100

Hernando Prada 98

Calcular la resistencia equivalente del circuito mostrado

4

220V

6

4

4 2

25

16

9

7 12

9

27/6

5

I

La resistencia final de un termmetro de platino es de 135 a 80C, hallar elvalor de su resistencia inicial a 25C. coeficiente de temperatura de la resistencia


99/100

Hernando Prada 99

de platino 0.00392 C-1.

Un cable circular de cobre, de 1milmetro de dimetro tiene una resistividad de0.0175 mm2/m y el valor de su resistencia es de 10 . Calcular su longitud.(=3.14)

Calcular la resistencia equivalente del siguiente circuito

Calcular la resistencia de un conductor de aluminio cuya longitud es de 42m yseccin 1.55mm2,Al= 0.028 xmm2/cm


100/100

MUCHAS GRACIAS

Conceptos basicos de electricidad - TECSUP.pdf

Documents

Transcript of Conceptos basicos de electricidad - TECSUP.pdf