Electricidad Aplicada - Guia de Estudio.

Guía de Estudio

ELECTRICIDADAPLICADA,

eSENA

7A~1995 EDICIONESPECIALSENA

De la Serie deEntrenamiento en Mantenimiento Eléctrico

I

de Tel-A-Train

01o.

,

TEL-A-TRAIMA Westcoff Company

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Guía de Estudio

ELECTRICIDAD APLICADA

TEL-A- TRAIN, INC.A Westcott Company

309 North Market Street, Chattanooga, TN 37405 USA1-800-251-6018

Tel: 423-266-0113 • Fax: 423-267-2555

TEL-A- TRAIN, INC.A Westcott Company

1995 EDICION ESPECIAL SENA© 1995 TEL-A-TRAIN, Inc.

Derechos de AutorTodos Derechos Reservados

INTRODUCCION

Este curso sobre Electricidad Aplicada está dividido en seis Lecciones de Video, cada una delas cuales se acompaña de una sección, en esta Guía de Estudio.

El curso se inicia con tres lecciones que tratan sobre el comportamiento de la CorrienteAlterna (CA) y la Corriente Directa (CD). Importante terminología es presentada y explicada.Entre los temas tratados están los relacionados con la Ley de Ohm, la Ley de Potencia, asícomo las características de varios circuitos eléctricos.

La lección número 3, sobre circuitos, bobinas y capacitores, está dividida en dos partes. Estose debe a que la información de la segunda parte es algo más avanzada. Puede que ustedno tenga que cubrir ese material.

La lección número 4 describe en detalle los sistemas de energía trifásica.

La lección número 5 se refiere a la comprensión y uso de los diagramas lógicos en escalerade los relevadores, así como de otros esquemas.

La lección número 6 se refiere a los procedimientos de investigación de fallas eléctricas.Enseña el método correcto que se debe usar y, suministra muchos consejos prácticos acercadel equipo eléctrico y los equipos de prueba.

Usted encontrará un Apéndice, al final de la Guía de Estudio, el cual contiene información muypráctica sobre la instalación y mantenimiento de transformadores, fusibles, interruptores ymotores.

Para hacer el mejor uso de este curso, es aconsejable que usted vea primero la lección en elvideo, en el cual se presentan y demuestran los temas. Luego, lea el material de la correspon-diente lección, en este manual-- lo cual reforzará y aumentará su conocimiento sobre lamateria. El manual también le agregará nueva información relacionada con la lección. Ustedencontrará ejercicios prácticos, en cada lección. Estos están diseñados para ayudarle aaprender los temas. Desarrolle esos ejercicios y, compruebe sus respuestas con las que sepresentan al final de la lección.

En algunos casos, usted puede desear ver de nuevo la lección en video, a fin de captar ciertospuntos que no haya comprendido en la primera vez que lo observó.

Cuando usted piense que ha aprendido el tema, conteste las preguntas del Repaso Final quese encuentra al final de la lección.

LECCION 1

Introducción a la Electricidad

INTRODUCCION

Este curso comienza con una explicación de lo que es la electricidad, cómo se origina yse comporta. En esta lección se explican el voltaje, la corriente, la resistencia y la energíao potencia eléctrica y, se emplea la Ley de Ohm para explicar sus interrelaciones en uncircuito eléctrico.

OBJETIVOS

Tanto el programa de video como la lección en la Guía de Estudio, están diseñados para queusted sea capaz de:

• Explicar la electricidad estática y la dinámica como movimiento de electrones.

• Calcular, mediante el empleo de la Ley de Ohm, el voltaje, la corriente y la resistencia deun circuito de CD.

• Utilizando la Ley de Potencia, calcular la potencia eléctrica, en vatios.

• Convertir vatios a caballos de fuerza.

• Calcular los conductores en forma apropiada.

1- 1

ELECTRICIDADES EL MOVIMIENTO DE CARGAS ELECTRICAS LLAMADAS ELECTRONES.

Los átomos de la materia contienen electrones,los que son partículas con carga negativa. Loselectrones se mueven alrededor del núcleo desu átomo, el cual contiene partículas cargadaspositivamente llamadas protones. Normal-mente las cargas positivas y las negativas seencuentran en equilibrio en la materia. Cuandolos electrones se mueven de su posición normalen los átomos, se observan efectos eléctricos:

1. Electricidad Estática es el resultado deelectrones que han sido movidos de su posi-ción normal en sus átomos, generalmentemediante la fricción. Esto produce una cargaeléctrica estática en la materia. Cuando haydemasiados electrones, la carga es negativa;cuando son muy pocos, la carga es positiva.

"Estática'" quiere decir que los electrones nose están moviendo. Tienen la tendencia aregresar a su posición normal, lo que nologran, pues un aislante, como el aire,impide su movimiento.

Esta diferencia en la carga eléctrica se deno-mina diferencia de potencial; se mide envoltios y es una forma de voltaje eléctrico. +Cuando la diferencia de potencial, o voltaje, llega a ser lo suficientemente grande, loselectrones se mueven repentinamente en forma de chispa, o de descarga estática. Estemovimiento de electrones es un tipo de corriente eléctrica. Debido a que el voltaje sedisipa, es breve y de muy poco uso.

1-2

2. Electricidad Dinámica es un flujo de electrones continuo y controlado.

• La corriente es el flujo de electrones en un conductor, medido en Amperios. Un amperiorepresenta un gran número de electrones que se desplazan por un segundo.

• El flujo de electrones requiere mantener un cierto voltaje que empuje los electrones enforma continua. En la electricidad dinámica, el voltaje generalmente se conoce con eltérmino de Fuerza Electromotriz, o FEM. Una FEM contínua produce una corrientecontinua.

• El flujo de electrones necesita un conductor, un material como el cobre, o el aluminio,que permita a tráves de él, un fácil desplazamiento de los electrones.

VOLTAJE

El voltaje o FEM, es la diferencia de carga eléctrica entre dos puntos. Con el fin de manteneresta diferencia, debe existir un exceso de electrones en un cierto lugar y, una deficiencia deelectrones. en otro lugar.

+ -Por ejemplo, en una batería, las reaccionesquímicas mantienen en el terminal negativoun gran suministro de electrones y, unadeficiencia, en el terminal positivo.

Cuando se conecta una alambre conductor entre los terminales, proporcionando de estamanera una trayectoria ininterrumpida entre los terminales, los electrones fluyen del terminalnegativo al terminal positivo.

Los átomos en un buen conductor, poseen electrones libres. Cuando los electrones, de labatería, se mueven dentro del conductor, empujan a los electrones del conductor delante deellos, en una especie de reacción en cadena.

+ -

1-3

RESISTENCIA

Excepto en el caso de materiales superconductores especiales, los electrones no fluyen contotal libertad.

En algunos aisladores, como las cerámicas y los plásticos, los electrones están fuertementeligados a sus átomos. Mientras el voltaje o FEM no sea muy alto, generalmente de miles devoltios, no se mueve ningún electrón. Esta es la razón por la que se utilizan los aislantes paracontrolar la electricidad en forma segura.

En todo conductor el más mínimo voltaje mueve electrones. Sin embargo, en aquellosmateriales con una gran Resistencia, se moverán muy pocos. En materiales con poca resis·tencia, se moverán muchos electrones, con pequeños voltajes.

La resistencia se mide en Ohmios y es representado por el símbolo .Q (omega).

LEY DE OHM

La Ley de Ohm muestra la relación entre voltaje, corriente y resistencia, dentro de un circuito.Si conocemos el valor de dos de esos elementos, podemos calcular el valor del tercero.

LEY DE OHM: E = I x R

En la fórmula:

E es la Fuerza ,Electromotriz, o diferencia de potencial, medida en voltios, la cual escorriente en movimiento a través del conductor.

Ies la Intensidad del flujo de electrones, o Corriente a través del conductor, medida enAmperios.

R es la flesistencia, u oposición medida en Ohmios, al flujo de electrones en el conductor.

La Ley de Ohm nos dice que:

a) la corriente es inversamente proporcional a la resistencia. Si aumenta la resistencia,la corriente disminuye. Si la resistencia disminuye, la corriente aumenta.

b) La corriente es directamente proporcional al voltaje. Es decir, si el voltaje aumenta,la corriente aumenta; si el voltaje disminuye, la corriente disminuye.

1-4

EJERCICIO PRACTICO I

El círculo que se dibuja a continuación, es una manera fácil de recordar las relaciones de laLey de Ohm.

Si se cubre la E (FEM o voltaje), el círculo mostrará que: Voltaje = I (corriente) x R (resisten-cia). Cubriendo la 1,y cubriendo después la R, use el círculo para escribir las fórmulas decorriente y resistencia.

1=

R=

Utilizando la fórmula de la Ley de Ohm, resuelva ahora los siguientes problemas:

2 ohmios 1. ¿Cuánta corriente consumirá la carga?

2. ¿Cuál es el valor de la resistencia de lacarga?

3. ¿Cuál es el voltaje de la fuente?

1 - 5

LA CORRIENTE ES SEMEJANTE AL FLUJO DE UN LIQUIDO

A B

flujo

válvula

1. Si la válvula está cerrada (resistencia infinita), no hay flujo (corriente). Los tanques están"aislados" entre sí.

En el diagrama anterior, el tanque A está conectado con el tanque S mediante un tubo quetiene una válvula.

2. Si la válvula está ligeramente abierta (gran resistencia) no fluirá mucha agua por el tubo.

3. Si se abre mucho la válvula (disminución de la resistencia), el flujo aumenta.

4. Si la apertura de la válvula no se altera, el flujo del tanque A al tanque S, depende de ladiferencia de nivel (voltaje) entre los dos. Si el nivel en ambos tanques es el mismo, nofluirá agua.

Pero, mientras el nivel del tanque A sea mayor, esté o no fluyendo agua, existe el potencialpara que fluya. El mayor nivel en A, está ejerciendo una presión, la cual es muy semejante ala presión eléctrica del voltaje.

Obsérvese que en este sistema de tanques, siempre que fluya agua del tanque A al tanque S,la diferencia de nivel entre los tanques disminuye. Esto es semejante a la situación duranteuna descarga estática; la diferencia de potencial entre los cuerpos cargados disminuye,cuando los electrones se regresan a su posición normal.

La única manera de producir un flujo continuo, es reciclar el agua en un circuito completodesde el tanque S al tanque A y la de mantener el nivel más alto en el tanque A. Esto esexactamente lo que sucede cuando una FEM produce una corriente continua de electricidad.El voltaje permanece y hace que los electrones fluyan alrededor del circuito en forma con-tinua.

1-6

LA CORRIENTE CONTINUA REQUIERE DE UN CIRCUITO COMPLETO.

Para semejar todavía más, el sistema de los tanques y el tubo, a un circuito eléctrico completocon una fuente de FEM, coloque una bomba que transporte el agua del tanque B al tanque A.La bomba puede producir una determinada presión máxima (voltaje de la fuente); la bombamoverá el agua hasta que se alcance esa presión.

BA

flujor;,....---I....l

válvula 1•

bomba

Cuando se cierra la válvula y se enciende la bomba, aumentará la diferencia de nivel del aguaentre los tanques, en la medida en que la bomba transporte agua del tanque B al tanque A.

Cuando la diferencia de nivel produzca una presión igual a la presión que la bomba puedeproducir, la bomba dejará de mover el agua.

Cuando se abra la válvula, la bomba vuelve a mover agua, tanta agua desde el tanque Bhasta el tanque A, como la que fluye por el tubo desde el tanque A al tanque B. El nivel no sedisminuye en forma significativa.

De esta manera, prácticamente la bomba mantiene la misma presión, sea que el agua fluya ono, del tanque A al B.

1 -7

En realidad, no se necesitan los tanques. La bomba, sinJos tanques, mantendrá la presiónalta de un lado y baja en el otro.

válvula

bomba

Las fuentes de FEM (baterías y generadores) son como las bombas: mantienen un voltajeconstante, esté o no, fluyendo la corriente.

Los conductores de un circuito eléctrico son como los tubos.

La resistencia del circuito principal, generalmente llamada la Carga, es como la válvula.

50 psi

Cuando el agua pasa a través de la válvula, pierde presión debido a la resistencia de laválvula. Si el agua entra a una presión de 50 libras por pulgada cuadrada --psi-- (la presiónque puede producir la bomba), y pierde casi toda su presión al atravesar la válvula, la bombatendrá que seguir produciendo una presión de 50 libras, para que continúe el flujo del agua.

Algo similar le sucede al voltaje en un circuito eléctrico. El voltaje a través de cualquier resis-tencia, generalmente se le conoce como una Caída de Voltaje. La resistencia de la carga enun circuito, ocasiona una pérdida de voltaje igual al voltaje de la fuente. Se produce una caídade voltaje de tres voltios, a través de la carga, cuando la fuente está produciendo tres voltios.El voltaje de la fuente iguala el voltaje que atraviesa la resistencia de la carga.

1 - 8

CDyCA

La corriente eléctrica puede ser Corriente Directa (CD) o Corriente Alterna (CA).

1. Como el flujo entre los tanques, la Corriente Directa puede parar o arrancar, o cambiarsu magnitud, pero siempre fluye en la misma dirección.

Los electrones fluyen en una sola dirección pues la polaridad del voltaje, o de la fuentede FEM es la misma; uno de los terminales o polo de la batería, es siempre positivo y elotro negativo. La fuente es como una bomba que funciona en una sola dirección.

Los electrones fluyen del terminal negativo al terminal positivo.*

2. Una fuente de CA, sin embargo, produce un voltaje que regularmente alterna su sentido. Elvoltaje es como la presión producida por una bomba con un pistón que se mueve haciaatrás y hacia adelante. Cuando el pistón se mueve hacia la izquierda, se ejerce la presiónen una cierta dirección, cuando el pistón se mueve hacia la derecha, se ejerce la presiónen la dirección opuesta.

Obviamente, el flujo (corriente) producido, también alternará su sentido.

La mayoría de la electricidad que se produce es CA. Como veremos en la lección 2, la polari-dad del voltaje cambia debido a la forma como se genera la electricidad. Y veremos que,también, un flujo de corriente alterna produce potencia, así como la produce, la corriente quese mueve en una sola dirección.

* La corriente algunas veces, se representa como un flujo del polo positivo al negativo. Esto se conoce comoel Flujo Convencional y su existencia se debe a la manera como Benjamín Franklin pensó que se movía lacorriente. En este curso utilizamos el movimiento preciso de los electrones del polo negativo al positivo.

1 - 9

LOS GENERADORES ELECTRICOS TRANSFORMAN y TRANSMITEN ENERGIA

luz

motor generador

motor

calentador

Generalmente, en una planta de energía eléctrica:

a) La energía calórica es primero transformada en energía mecánica mediante un motoro turbina.

b) Un generador transforma esta energía mecánica en energía eléctrica.

e) La energía eléctrica es enviada por medio de las líneas de energía.

d) Al otro extremo de las líneas de energía, la energía eléctrica es convertida de nuevoen cargas, y estas, en alguna otra forma de energía, generalmente mecánica,calórica o lumínica.

POTENCIA ES LA TASA DE CONVERSION DE LA ENERGIA

La potencia o energía eléctrica, que se mide en Vatios ("watts"), es la velocidad con que laenergía eléctrica es convertida en otra forma de energía.

En un molino de agua, entre más agua fluya, mayor será la velocidad de las vueltas del molinoo, entre mayor sea el torque (momento de torsión) ejercido por su eje, mayor será el trabajoque realiza en un tiempo determinado.

Igualmente, entre mayor sea la potencia o energía eléctrica suministrada a un motor, medidaen vatios, mayor será el trabajo que el motor realice en un determinado tiempo.

1 -10

POTENCIA = CORRIENTE x VOLTAJE

La Potencia o energía eléctrica, o sea la tasa a la cual la energía eléctrica se convierte en .otra forma de energía es, simplemente, la corriente multiplicada por el voltaje. Un voltaje de unvoltio, al impulsar una corriente de un amperio, produce un vatio de potencia.

En este circuito, 120 voltios al impulsaruna corriente de un amperio, producen120 vatios de potencia.

120V

P= I EP = 1 amperio x 120 voltiosP = 120 vatios

1amp...En los sistemas de potencia un vatio es una unidad de medida demasiado pequeña para serusada. Una unidad más común es el kilovatio, que equivale a mil vatios. En los grandes sis-temas de potencia, la unidad estándar es el megavatio, que equivale a un millón de vatios.

ENERGIA CONSUMIDA = VATIOS x TIEMPO

La energía eléctrica, producida o utilizada, se mideen vatios multiplicados por tiempo o, generalmente,en kilovatios-hora. La velocidad con la que gira eldisco de un "contador eléctrico" está determinada porlos vatios de energía que se están utilizando. Eltablero indicador señala el número de veces que girael disco, para una medida en kilovatios-hora (Kw-hr),de energía eléctrica utilizada durante un determinadoperíodo de tiempo.

Kwhr0G0CU0

~

EJERCICIO PRACTICO 11

1. El motor de un ventilador, generalmente consume dos amperios a 120 voltios. ¿Cuántocostará su funcionamiento durante 24 horas, si el costo de la electricidad fuera de 5centavos por kilovatio-hora?

2. Si un calentador de agua produce 4800 vatios a 240 voltios, ¿cuánta potencia produciríaa 208 voltios?

1- 11

LOS CONCEPTOS DE: VOLTIOS, AMPERIOS, OHMIOS y VATIOS, ESTANRELACIONADOS ENTRE SI.

Si se conocen dos de las cuatro cantidadesbásicas - voltios, amperios, ohmios y vatios -es posible calcular las otras dos. El diagrama dela izquierda resume las relaciones.

Ij

i~jjIJ

Note que V se usa en lugar de E, ya que la fuerzaelectromotriz se aplica únicamente al voltaje de lafuente. Estas fórmulas se aplican a cualquier tipode voltaje: voltaje de la fuente y voltaje a travésde las cargas.

P= IVI=PNI = 40/12 = 3.3 amperios

• Por ejemplo, si se conocen los vatios (w) de una bombilla eléctrica, y el voltaje que laatraviesa, se puede calcular la corriente que pasa a través de ella (1)mientras transformala energía eléctrica en energía lumínica.

Para hallar la corriente, emplée la fórmulaP = IV. Suponga que los vatios de la bom-billa son 40 W, y que ha sido conectadaa una fuente de 12 voltios.

• Siempre que una corriente atraviese una resistencia, se pierde algo de energía en formade calor. La energía perdida generalmente se calcula con la fórmula P = FR, ya que seconocen tanto la corriente como la resistencia.

• Las placas de identificación de los equipos eléctricos, frecuentemente suministran elvoltaje de funcionamiento y los vatios. Puede que la corriente se encuentre o no especifi-cada. La resistencia lo está algunas veces.

Por ejemplo, si la longitud de una línea deenergía tiene una resistencia total de 10ohmios y la corriente que transporta es de10 amperios, la pérdida de potencia en esasección de la línea será de 1000 vatios.

Por ejemplo, si un calentador opera con240 voltios y 750 vatios y se necesitaconocer su resistencia, se emplea lafórmula P = V2/R.

1 -12

P = 12RP = (10)2 amperios x 10 ohmiosP = 100 x 10P = 1000 vatios

P = V2/RR = V2/PR = 57,600/750R = 76.8 ohmios

CABALLOS DE FUERZA (HP)

La tasa a la cual un motor realiza un trabajomecánico se mide en términos de sus caballosde fuerza (tlhorsepowertl). Un caballo de fuerzase define como la aplicación de una fuerza de550 libras en una distancia de un pie, duranteun segundo. En otras palabras, se necesita1 HP para levantar 550 libras a la distancia deun pie, en un segundo.

1HP=550 pie-Ibs/seg6

746 nt-m/segEn el sistema métrico, 1 HP es una fuerza de746 Newtons (nt), aplicados a lo largo de unmetro durante un segundo.

Un Caballo de Fuerza = 746 Vatios

T1pie/segundo

• 1

Un motor de 3 HP, deberá consumir 2238 (3 x 746) vatios de potencia, pues un caballo defuerza equivale a 746 vatios. Sin embargo, consumirá un poco más, debido a que los motoresno son 100% eficientes.

EFICIENCIA

La eficiencia de un componente eléctrico es la razón o proporción de la energía que sale conrelación a la energía que entra.

Eficiencia = energ~a que salesnerqra que entra

El calentador es la única carga eléctrica que es 100 por ciento eficiente.


El motor de un elevador levanta 1000 libras a una distancia de 50 pies, en 30 segundos.

a) ¿Cuántos caballos de fuerza desarrolla el motor mientras las está levantando?

b) Si el motor es 100% eficiente, ¿cuánta energía eléctrica es transformada en energíamecánica?

c) Al emplear un medidor de vatios, se encuentra que el motor necesita 2712 vatios parasubir el elevador. ¿Cuál es la eficiencia real del motor?

1 - 13

CONDUCTORES DE CIRCUITO

Los alambres deben poder transportar, en forma segura, la corriente de un circuito, sinrecalentamiento. V, cuando se necesiten largas longitudes, los alambres no deben causargrandes caídas de voltaje en el circuito.

La capacidad de transporte de corriente de un alambre determinado y la caída de voltaje quetendrá lugar a lo largo de cierta extensión, dependen del material y del calibre del alambre.

Una vez que se conozcan las exigencias del circuito, se podrá encontrar la información nece-saria, para escoger y dimensionar correctamente el calibre de los alambres, en los cuadrosdisponibles en el Código Nacional de Electricidad y en otras fuentes.

Números de la AWG

Los calibres estándar de los alambres, se refieren al diámetro del alambre y, generalmente seidentifican con los números del American Standard Wire Gauge.

Ejemplo: Resistencia del Alambre de Cobre Retorcido, para CD

Calibre Resistencia. ohmios por 1000 pies a 68Q F

AWG Mils circu- Suave o Dureza Durezalares MCM templado media tensionada

400 0.02684 0.02736 0.02750350 0.03079 0.03127 0.03143300 0.03592 0.03648 0.03667250 0.04311 0.04378 0.04400

4/0 211 0.05093 0.05172 0.051993/0 167 0.06422 0.06522 0.065562/0 133 0.08097 0.08223 0.082561/0 105 0.1021 0.1037 0.1043

1 83 0.1288 0.1308 0.13152 66 0.1624 0.1649 0.16583 52 0.2047 0.2059 0.20704 41 0.2582 0.2596 0.26105 33 0.3256 0.3274 0.32916 26 0.4105 0.4128 0.41497 20 0.51768 16 0.65289 13 0.8233

10 10 1.03812 6 1.650

Los calibres AWG van desde 4-cero (4/0) hasta 40. Entre mayor sea el número del calibre,más delgado es el alambre.

Los alambres mayores de 4/0 normalmente se enumeran por su área en miles de milésimascirculares MeM. .

1 -14

RESISTENCIA Y AMPACIDAD

Con excepción de algunos superconductores especiales, todos los conductores presentanalguna resistencia al paso de la corriente eléctrica.

La resistencia de un determinado metal es, algunas veces establecida como su Resistividad,o Resistencia Específica. Este valor facilita la comparación de un metal con otro.

Lo más frecuente es que la resistencia de un alambre, se establezca en ohmios por 1000 piesa una temperatura determinada* , como en la tabla anterior. La resistencia de cualquier longi-tud de alambre se puede encontrar multiplicando la resistencia por 1000 pies (r) por la longitud(L), dividido por 1000.

R = r x L/1000

Por ejemplo, para un alambre de cobre suave retorcido, número AWG 14, la resistencia a laCD, de 400 pies a una temperatura de 68ºF (20ºC) es:

R = 2.624 ohmios x 400/1000= 1.049 ohmios

La ampacidad de un determinado alambre indica su capacidad de conducir la corriente.

Ejemplo: Tabla de Ampacidad

(Tamaño) (60ºC) (75ºC) (85ºC) (60ºC) (75ºC) (85ºC)AWG (140QF) (167QF) (185QF) (140QF) (167QF) (185QF)

Cobre Aluminio

12 25 25 30 20 20 2510 30 35 40 25 30 308 40 50 55 30 40 406 55 65 70 40 50 55

Esta parte de una tabla típica de ampacidades, muestra que el alambre de cobre número8 AWG, puede transportar 40 amperios a 60°C, pero el número 8 de aluminio transportasolamente 30 amperios.

Se deben escoger los conductores que puedan transportar el amperaje del circuito.

La clase de aislamiento de un alambre, con frecuencia influye en la ampacidad. Esto se debea que algunos tipos de aislamientos pueden soportar mayores temperaturas que otros. Lastablas especifican la ampacidad, tanto en términos de aislamiento como en términos delcalibre AWG.

* Bajo la mayoría de las condiciones, la temperatura afecta muy poco al cobre y al aluminio, lo que se puedepasar por alto. Sin embargo, para condiciones extremas, se deberá corregir la ampacidad y la resistencia por latemperatura.

1-15

Respuestas a los Ejercicios Prácticos


I = E/R; R = EII

1. la carga consumirá E/R = 6/2 = 3 amperios.

2. La resistencia de la carga es EII = 1.5/3 = 0.5 ohmios.

3. El voltaje de la fuente es Ix R = 3 x 20 = 60 voltios.


1. El motor del ventilador consume 2 amperios x 120 voltios = 240 vatios. Se necesitarán240 vatios x 24 horas = 5760 vatios-hora para funcionar durante 24 horas; es decir,5760 kilovatios-hora. A 5 centavos el kilovatio-hora, el costo total será 5760 x 5 = 28.8centavos.

2. Divida primero los vatios por el voltaje, para obtener la corriente, a 240 voltios: 48001240 = 20 amperios. Divida luego, el voltaje por la corriente, para obtener la resistenciadel elemento: 240/20 = 12 ohmios. Si la resistencia permanece la misma a 208 voltios,la corriente será 208/12 = 17.33 amperios. Si se multiplica esta corriente por el voltaje,se obtienen los vatios: 17.33 x 208 = 3605 vatios, a 208 voltios.


a) El elevador levanta 1000 libras, a una distancia de 50 pies, en 30 segundos. Esto esequivalente a 1000 x 50 = 50,000 lbs-pies en 30 segundos, Ó 50,000/30 = 1667 lbs-pielsegundo. Un caballo de fuerza equivale a 550 lbs-pie/segundo. Por consiguiente:1667/550 = 3.03 caballos de fuerza.

b) Un caballo de fuerza es equivalente a 746 vatios de energía eléctrica. Por tanto:3.03 caballos de fuerza son 3.03 x 746 = 2260 vatios.

c) La eficiencia es la potencia que sale, dividida por la potencia que entra. Si el motorproduce 3.03 caballos de fuerza, Ó 2260 vatios de salida, y consume 2712 vatios, sueficiencia es 2260/2712 = 0.833, Ó 83%.

1 -16

REPASO FINAL

INSTRUCCIONES: Escoja la respuesta que mejor complete la proposición.

1. La electricidad dinámica se diferencia de la electricidad estática en que la electricidaddinámica exige:

A. altos voltajes.B. una diferencia de potencial.C. fricción para producir cargas.D. una FEM contínua.

2. El voltaje es, siempre, el resultado de:

A. una reacción química.B. un exceso y una deficiencia de electrones.C. electrones que se desplazan en un conductor.D. una descarga estática.

3. Siempre que la corriente fluye a través de algo que presenta resistencia, el voltaje quepasa a través de la resistencia:

A. disminuye cuando la corriente aumenta.B. siempre iguala a la FEM que impulsa la corriente en el circuito.C. es igual a la resistencia multiplicada por la corriente.D. disminuye mientras la corriente fluye.

4. Una fuente de FEM es como:

A. una válvula que regula el flujo.B. la diferencia entre los niveles de fluido en un par de tanques.C. la presión en un tubo.D. una bomba que produce una presión fija.

5. Para que haya un flujo continuo de corriente, debe haber:

A. una conexión a tierra.B. una resistencia.C. un circuito completo.D. un voltaje que sea mayor que la resistencia a través de la cual fluye la corriente.

1 - 17

6. La principal resistencia en un circuito se encuentra en:

A. la carga.B. la diferencia de potencial.C. la fuente.D. los conductores.

7. La CA, a diferencia de la CD:

A. regularmente invierte su sentido.B. no puede enviar energía.C. siempre fluye de + a-.D. cambia de polaridad pero no de dirección.

8. La resistencia de un circuito que consume 8 amperios a 240 voltios es:

A. 1920 ohmios.8.64 ohmios.C. 30 ohmios.D. 90 ohmios.

9. La energía consumida es igual a:

A. la corriente, multiplicada por el voltaje.B. el trabajo producido, dividido por la energía que entra.C. los vatios, multiplicados por el tiempo.D. la potencia, dividida por el voltaje.

10. La corriente a través de un calentador de 4800 vatios y 240 voltios es:

A. 20 amperios.B. 12 amperios.C. 400 amperios.D. 0.05 amperios.

11. La eficiencia de un motor es igual a:

A. los vatios multiplicados por 746.B. los vatios que ingresan divididos por los caballos de fuerza producidos.C.100%.D. los caballos de fuerza que produce, multiplicados por 746 y, divididos por los vatios

que ingresan.

12. ¿Qué calibre, de un tipo específico de alambre, transportará la mayor cantidad decorriente?

A.2/08.4/0C.18D.12

1 -18

LECCION 2

Generación y Transmisión de CA

INTRODUCCION

Esta lección explica la generación, la transmisión y el uso de la Corriente Alterna.

OBJETIVOS

Una vez concluida esta lección, usted deberá ser capaz de:

• Explicar cómo el movimiento y el magnetismo pueden llegar a generar voltaje y corrientealternas.

• Describir una onda sinusoidal y explicar cómo se genera.

• Describir cómo un transformador hace posible la transmisión y distribución de la energía decorriente alterna.

• Calcular el voltaje secundario de un transformador.

o Explicar la corriente alterna trifásica.

• Describir un sistema Edison de tres alambres y explicar por qué se utiliza.

• Explicar la diferencia entre conductores neutros y alambres conectados a tierra.

2-1

CORRIENTE DIRECTA VS. CORRIENTE ALTERNA

La corriente directa fluye en una sola dirección. En un gráfico o en la pantalla de un oscilos-copio, la Corriente Directa siempre aparece sobre un lado del eje de las ordenadas o del cero,pues su polaridad nunca cambia.

+...,._------ La corriente directa que nunca cambiaen magnitud (o nivel de corriente), sedenomina CD estable. Las bateríasproducen CD estable.

CD Estable

+

CD Pulsante

La CD pulsante cambia de magnitud.Pero, en el osciloscopio, siempreaparece sobre el mismo lado del ejedel cero o de las ordenadas, ya que supolaridad siempre es constante.

La corriente alterna cambia tanto en magnitud como en su dirección. En el osciloscopio, elvoltaje y la corriente aparecen a ambos lados del eje del cero o de las ordenadas, según quela polaridad del voltaje se alterne y la corriente cambie de dirección.

+ Este ciclo de aumento, disminución einversión, tiene lugar de acuerdo a unaregularidad definida.

CA

2-2

INDUCCION ELECTROMAGNETICA

La corriente alterna se genera mediante un efecto eléctrico llamado INDUCCION ELECTRO-MAGNETICA. La inducción electromagnética es la capacidad que tiene un campo magnéticode generar, un voltaje o una corriente en un conductor, sin necesidad del contacto físico.

VOLT.

Aunque el conductor y el campo mag-nético no se encuentren físicamenteconectados, el voltaje es inducidoen el conductor cuando éste se muevepor el campo magnético, o cuando elcampo magnético se mueve a lo largodel conductor.

Voltaje es Inducido

Cuando el conductor se vuelve parte delcircuito, la corriente fluye en el circuito.

Flujo de la Corriente

Los motores de CA, dependen también de lainducción electromagnética. Transforman el flujode la corriente en movimiento rotatorio.

Los generadores transforman el movimientorotatorio en flujo de corriente. El voltaje segenera cuando una bobina gira dentro de uncampo magnético.

2-3

ONDA SINUSOIDAL DE LA CA

El voltaje y la corriente alternos producidos por el movimento rotatorio toman la forma de unaonda o curva sinusoidal. Esta es la forma más común de voltaje y corriente alterna. Cuando elconductor gira dentro de un campo magnético, corta, según una proporción variable, las líneasde fuerza magnéticas. Como consecuencia de lo anterior, el voltaje varía según un esquemaregular y repetitivo.

voltios+ CICLO

amplitudvoltajepico apico

•RMC (.707 delvalor pico)

amplitud

2-4

Las ondas sinusoidales son medidas y comparadas de acuerdo con ciertas características.

1. La AMPLITUD de la onda sinusoidal, indica el máximo valor de la corriente o del voltaje;este puede ser positivo o negativo.

2. Un CICLO es una repetición completa de la forma de la onda. Este lo produce una revolu-ción completa - 3602 - del conductor dentro del campo magnético.

En cada ciclo se dan dos inversiones y dos máximos.

La curva sinusoidal logra el máximo en la dirección positiva a los 902, atraviesa el eje delas ordenadas o del cero a los 1802, alcanza el máximo negativo a los 2702, despuésalcanza el cero, una vez más, a los 3602.

3. La FRECUENCIA es el número de ciclos por segundo. Entre mayor sea el número deciclos por segundo, mayor será la frecuencia. Entre mayor sea la frecuencia, menor será lacantidad de tiempo por ciclo. La mayoría de la CA se genera a 60 ó 50 ciclos por segundo.

Nota: La amplitud y la frecuencia son independientes. Dos curvas sinusoidales puedentener la misma amplitud y la misma frecuencia; la misma amplitud pero frecuencia dife-rente; la amplitud diferente pero la misma frecuencia; y, amplitud diferente y frecuenciadiferente.

4. HERTZ es el término empleado para los ciclos por segundo. 60 Hertz = 60 ciclos porsegundo.

5. Voltaje PICO A PICO es el voltaje medido entre los puntos máximo positivo y máximonegativo de una onda sinusoidal. Es igual al doble de la amplitud de onda.

6. Voltaje o corriente RMC (raíz cuadrada de la media de los cuadrados, o valor efectivo), esuna manera estándar de medir la corriente o el voltaje alterno. RMC = .707 x el valor delpico (la amplitud de la onda sinusoidal).

7. La línea horizontal que atraviesa el centro de la onda sinusoidal, se llama el EJE DELCERO.

a. Todos los valores por encima del eje del cero, son valores POSITIVOS; todos losvalores por debajo del eje del cero, son valores NEGATIVOS.

b. Tanto el voltaje como la corriente NEGATIVOS, realizan el mismo trabajo que lacorriente y el voltaje positivo. La única diferencia es que la polaridad del voltaje esopuesta y que la corriente fluye en la dirección contraria. Producen exactamente lamisma cantidad de energía eléctrica que la corriente y el voltaje positivos.

2-5


+10v

5v

·15v

l· 1 segundo

_10v

De acuerdo con el gráfico anterior de una onda sinusoidal, determine:

A. la frecuencia de la CA. _

B. el voltaje del pico. _

C. el valor RMC del voltaje. _

D. cuanto tiempo demora el voltaje para completar un ciclo. _

2-6

LOS TRANSFORMADORES:

• Posibilitan la transmisión y la distribución de la CA.

• Transforman el valor del voltaje y de la corriente.

• Operan de acuerdo al principio de la inducción electromagnética.

• Usualmente transportan los voltajes de CA, de un circuito a otro.

La mayoría de los transformadores han sido diseñados para aumentar o disminuir el voltaje,aunque algunos son utilizados únicamente para aislar un voltaje de otro.

Los transformadores funcionan debido a que la corriente eléctrica produce un campo magné-tico alrededor de su conductor. Si el flujo de corriente es estable, como en el caso de la CD, elcampo magnético es constante. En cambio, como en la CA la corriente cambia de dirección, elcampo magnético se mantiene expandiéndose y contrayéndose.

4 voltios

Los transformadores están formadospor una bobina primaria conectada alcircuito de la fuente y, por una bobinasecundaria conectada al circuito de lacarga. Cuando la CA fluye a través dela bobina primaria, su campo magnéticoen expansión y contracción induce unvoltaje y una corriente en la secundaria,mientras las líneas de fuerza se man-tienen atravesando el devanado de labobina secundaria.

4 voltios

2-7

Cada vuelta del alambre de la bobina primaria cuenta con una porción igual del voltajeprimario que la atraviesa.

El mismo voltaje es inducido en cada vuelta de la bobina secundaria. De tal manera que, sipor cada vuelta de la bobina primaria la recorren cuatro voltios, igualmente, por cada vuelta dela bobina secundaria, pasarán 4 voltios.

Transformadores Reductores

Si hay menos vueltas en la bobina secundaria, el voltaje secundario será menor que el voltajeprimario.

120 vueltas

480 V

30 vueltas

120V

Transformadores Elevadores

Si hay más vueltas en la bobina secundaria que en la primaria, el voltaje será más alto en elcircuito secundario.

600 vueltas120 vueltas

480 V 2400 V

Cálculo del Voltaje

La relación entre el número de vueltas del secundario y del primario se denomina: razón o,proporción de la vueltas. Esta fórmula permite calcular el voltaje secundario (Vs) cuando seconoce el voltaje primario (Vp) y, la proporción de las vueltas.

V = V x vueltas del secundarios P vueltas del primario

Para nuestro transformador elevador:

Vs

= 480V x 600120

5V = 480V x -s 1

Vs = 2400 voltios

2-8

Autotransformadores

La mayoría de los transformadores tienen bobinas primarias y secundarias que están aisladasentre sí. Sin embargo, en los Autotransformadores, el primario y el secundario comparten unmismo devanado.

• La parte del devanado conectadaa la fuente es el devanado primario.

• La parte del devanado conectada ala carga, es el devanado secundario.

Vp=480V

fVs=288V

• Al devanado se le puede hacer unaderivación en cualquier lugar, paraformar, bien sea la porción primariao la porción secundaria del devanado.

• La ubicación de la derivación determinael número de vueltas del devanadoprimario o del secundario.


1.200 vueltas

(a) ¿Es éste un transformador elevador oreductor?

40 vueltas

575voltios

~• (b) ¿Cuál es el voltaje del secundario?

2.

220 vueltas (a) ¿Cuál es el voltaje que recorre las 220vueltas del secundario?100 vueltas

480voltios

(b) ¿Cuál es el voltaje, por vuelta, en elsecundario?~•

(e) Si la carga es de 100 ohmios, ¿cuál es lacorriente del lado secundario deltransformador?100 ohmios

2-9

ENERGIA A TRAVES DE UN TRANSFORMADOR

Los transformadores son muy eficientes. La energía de salida del secundario es casi la mismaenergía que la fuente entrega en el primario.

p = ps p

Ya que la potencia o energía es igual a la corriente multiplicada por el voltaje, el producto dela corriente secundaria x el voltaje secundario = la corriente primaria x el voltaje primario.

Esto quiere decir que, cuando el voltaje del secundario se aumenta o disminuye, la corrientedisminuye o aumenta respectivamente.

Si se reduce el voltaje, la corriente debe aumentar.

100 amperios x 600 voltios = 20 amperios x 3000 voltios

PERDIDAS EN LA LINEA

Los transformadores son fundamentales para la transmisión de la energía en forma eficiente.Siempre ~e se envíe energía por medio de líneas de transmisión, la resistencia de las líneascausan pérdidas de energía en forma de calor. La fórmula para la pérdida de energía:

muestra el gran efecto que la intensidad de la corrientetiene sobre la pérdida de energía.

Las pérdidas en la línea se pueden reducir en forma considerable, disminuyendo la corriente.En la estación generadora, se emplean los transformadores elevadores para aumentar elvoltaje a niveles extremadamente altos, algunas veces más de 100,000 voltios. La corriente sedisminuye, y las pérdidas en la línea se mantienen en un mínimo.

En las subestaciones y en los ramales de acometida, los transformadores reductoresinvierten el proceso, reduciendo de nuevo el voltaje a niveles utilizables.

2 -10

EJERCICIO PRACTICO 111 A

B

e

D

El autotransformador representado arriba, tiene dos derivaciones igualmente espaciadas en eldevanado. En qué lugar deberán hacerse las conexiones primaria y secundaria para:

1. elevar 240 voltios a 480 voltios.

2. disminuir 240 voltios a 160 voltios.

3. suministrar 30 amperios de salidacon 10 amperios de entrada.

Primaria Secundaria

2 -11

CA TRIFASICA

La mayor parte de la energía se distribuyeen la forma de CA trifásica. En este caso,básicamente se tiene que, en vez de unasola bobina rotando dentro de un generador,existen tres bobinas, espaciadas entre sí120 grados.

Mientras las bobinas giran dentro del campo magnético, se envía energía por tres líneas. Seoriginan, asi, tres ondas sinusoidales de corriente y de voltaje, las cuales tienen entre sí unadiferencia de fase de 120 grados. Cada onda sinusoidal representa el voltaje o la corriente deuna de las fases.

A eB

La electricidad trifásica energiza las grandes cargas industriales con más eficiencia, que laelectricidad de una sola fase. Cuando se necesite electricidad de una sola fase, ésta se en-cuentra disponible entre dos fases cualesquiera o, en algunos sistemas, entre una de lasfases y tierra.

L1------------------------------~----~~

L2----------------------------~~~L3--------------~----~~------~-----/

tierra ------r--------1

!trifásica

una sola fase

2 -12

EL SISTEMA EDISON

La mayoría de la CA de una sola fase,es suministrada por un SISTEMAEDISON de tres alambres.

Hay dos conductores energizados y unconductor neutro a tierra. En un sistemade 120/240 voltios, el voltaje entre cadaalambre energizado y el neutro es de120 voltios. El voltaje entre los dosalambres energizados es de 240 voltios.En un sistema de 240/480 voltios, secue~aconvoH~esde240voWosyde480 voltios.

La ventaja principal del sistema Edison, es, que se dispone de un voltaje total línea a línea,para usar en equipo y utensilios que consumen gran cantidad de energía y, el voltaje a tierra,es solamente la mitad del voltaje línea a línea. Entre menor sea el voltaje a tierra, en cualquiersistema eléctrico, menor es la posibilidad de corto circuitos, fuego o sacudidas.

CARGAS EQUILIBRADAS Y NO EQUILIBRADAS EN UN SISTEMA EDISON

60 ohmios

Cuando las cargas están balanceadas,es decir, cuando tienen la misma resis-tencia, fluye igual corriente en cadaalambre energizado. Pero en cualquiermomento, las corrientes en los alambresenergizados fluyen en direcciónopuesta. Así, la corriente que fluye através de una carga continúa a travésde la otra y, no fluye ninguna corrientepor el neutro.

2 - 13

60 ohmios

Cargas Balanceadas

Cuando las cargas no están balanceadas -la resistencia de una es mayor que la de laotra - la corriente fluye por el neutro. Elneutro transporta la diferencia entre lacorriente en la primera carga y la corrienteen la segunda carga.120 ohmios

24 ohmios

1= 5 amperios

Cargas No Balanceadas

CONEXION DEL SISTEMA A TIERRA

La mayoría de los sistemas de suministro eléctrico, tanto de CD como de CA, se encuentranconectados a tierra en algún punto como medida de seguridad. "A tierra" quiere decir conectaralgo, con un conductor eléctrico, a tierra.

Todos los conductores o partes de metal- tubos metálicos, colectores a tierra, cubiertas delos equipos, uniones de cajas, marcos de las máquinas - que se encuentran conectados atierra en algún punto, tienen un voltaje de cero con respecto a tierra. No hay posibilidad deflujo de corriente entre ellos y, por cualquier cosa que los toque. No pueden ocasionarchoques eléctricos.

En los sistemas conectados a tierra, las fallas en el aislamiento o los cortos a tierra en los con-ductores energizados, transportarán mucha corriente y, se quemarán los fusibles o saltaránlos interruptores automáticos. Esta es la forma como se supone que funciona el sistema.

Sin embargo, si la conexión a tierra está rota, las fallas del aislamiento o los cortos a tierra enlos conductores energizados, puede que no quemen un fusible o hagan saltar un interruptorautomático, o afecten, de alguna manera, el funcionamiento del sistema.

Pero, el voltaje en todos los conductores y partes del sistema, que se supone están conec-tadas a tierra, se elevará hasta el voltaje total del sistema - ¡situación muy peligrosa!Efectivamente, el corto a tierra en los conductores energizados, conecta allí el sistema a tierra,invertiéndolo; así como las partes, del sistema, supuestamente conectadas a tierra.

Es importante entonces que, todos los conductores y las partes que se suponen conectadas atierra, estén en realidad conectadas a tierra mediante un elemento no resistente.

2 -14

--------------------------------------------------------------------------

También es importante reconocer la diferencia entre un conductor conectado a tierra y unalambre que conecta a tierra.

Un conductor conectado a tierra es todo conductor que está conectado a tierra en la fuente y,transporta la corriente de la carga.

Por ejemplo, el neutro en un sistema Edisonde tres alambres, es un conductor conectadoa tierra pues, normalmente, se espera quetransporte la corriente de la carga cuandolas cargas no estén equilibradas. Normalmente.QQ. se deberá usar para conectar a tierra parteso equipos. Si se desarrolla alguna resistenciaen sus conexiones, cualquier cosa que, medianteél esté conectada a tierra, tendrá algún voltaje.Los conductores conectados a tierra, por logeneral están aislados, pues existe la posibilidadde que tengan voltaje, en el caso de una malaconexión.

neutroalambre queconecta atierra

Por otra parte, un alambre gue conecta a tierra, conecta a tierra partes metálicas del equipoque no transportan corriente. Sólo tendrán corriente cuando ocurra alguna falla, y sólo porbreve tiempo, mientras se quema el fusible o salta el interruptor automático. Generalmente nosuele ser de un calibre tal que transporte la corriente total de la carga. No conecte cargasentre un conductor energizado y un alambre que conecta a tierra. Frecuentemente, losalambres que conectan a tierra no están aislados.

A menudo, las partes metálicas están conectadas a tierra mediante los tubos metálicos, lasbandejas para cables, los barrages, o los marcos metálicos de los equipos y, puede que nohaya un alambre separado que conecte a tierra al equipo. Frecuentemente la conexión a tierrase hace mediante un tubo del agua o la estructura metálica del edificio. Algunas instalacionesincluyen una varilla conectora enterrada en la tierra.

Ni el alambre que conecta a tierra ni el conductor conectado a tierra, deben tener fusi-bles o interruptores, o estar rotos en alguna parte. La conexión a tierra debe ser seguray permanente.

CODIGO DE COLORES

• El alambre NEUTRO conectado a tierra, es siempre BLANCO o GRIS.

• Los alambres ENERGIZADOS generalmente son BLANCOS o ROJOS.

• Si se usa algún alambre PARA CONECTAR A TIERRA, es VERDE o sin aislar.

2 -15



A. La frecuencia de la CA es de 3 Hz.

B. El voltaje del pico es de 6 voltios.

C. El valor RMC del voltaje es de 4.24 voltios.

D. Como hay tres ciclos por segundo, cada ciclo requiere para completarse, 1/3 de segundo.Esto se conoce como el período de la onda sinusoidal.


1. (a) Este es un transformador reductor. Como hay menos vueltas en el secundario que enel primario, el voltaje del secundario será menor que el del primario.

(b) El voltaje del secundario será igual, al voltaje del primario multiplicado por la proporcióndel número de vueltas del secundario al número de vueltas del primario: 575 x 40/200 =115 voltios.

2. (a) El voltaje que recorre el secundario, será igual, al voltaje del primario multiplicado por laproporción del vueltas del secundario al número de vueltas del primario: 480 x 220/100= 1056 voltios.

(b) El voltaje por vuelta, en el secundario (yen el primario) es 1056/220 = 480/100 = 4.8voltios.

(c) Con una carga de 100 ohmios conectada al secundario, la corriente, de acuerdo con laley de Ohm, será igual al voltaje dividido por la resistencia, ó 1056/100 = 10.56 am-perios.


1. Si se aplican 240 voltios a través de A y de S, como el primario, se pueden tomar 480voltios entre A y C ó entre S y D, como el secundario.

2. Si se aplican 240 voltios a través de todo el devanado, A a D, se pueden tomar 160 voltiosde los 2/3 del devanado, Ó entre A y C, Ó S Y D.

3. Para elevar 10 amperios hasta 30 amperios, se necesita reducifel voltaje de 3 a 1; aplicarun voltaje de entrada a través de todo el devanado, A a D, y tomar la corriente secundariade cualquier tercio del devanado, A a S, S a C, Ó CaD.

2 -16

REPASO FINAL

f


1. La CA es generada por:

A. baterías.B. inducción electromagnética.....---C. cualquier campo magnético estable.D. el movimiento de una bobina en línea recta.

2. La frecuencia de una onda sinusoidal es:

A. el tiempo que necesita para un ciclo completo.B. el número de picos positivos y negativos por segundo.C. la distancia entre los picos positivos y los negativos.D. el número de ciclos que se originan cada segundo.

3. Los transformadores cambian:

A. el voltaje y la corriente alternos.B.CD.C. energía eléctrica de la CA.D. energía eléctrica a energía mecánica.

4. Si la proporción de las vueltas del primario a las del secundario de un transformador, es 4a 1, Y se aplican 480 voltios al primario, el voltaje del secundario será:

A. 1920 voltios.B. 30 voltios.C. 120 voltios.D. 960 voltios.

5. Un transformador que reduce el voltaje de 12,000 voltios a 600 voltios:

A. elevará la corriente en la misma proporción.B. extraerá 20 amperios de su secundario.C. ahorrará 11,400 voltios de energía.D. tendrá 20 voltios en cada vuelta de ambos devanados.

6. El primario y el secundario de un autotranstormador:

A. comparten parte del mismo devanado.B. están aislados entre sí.C. no pueden tener derivaciones para salidas diferentes.D. se ajustan automáticamente para mantener la energía constante ..

2 -17

7. La energía en un transformador:

A. se transforma tanto en amplitud como en dirección.S. lo atraviesa con poca pérdida.C. se aumenta o se reduce.D. es igual a 12R.

8. La pérdida en la línea se puede reducir:

A. aumentando la resistencia de la línea de transmisión.S. aumentado los niveles de energía.C. usando transformadores reductores en ambos extremos de la línea de

transmisión.D. reduciendo la corriente en la línea.

9. La CA trifásica se diferencia de la corriente monofásica, porque:

A. la frecuencia es tres veces más alta.S. se encuentran disponibles tres niveles diferentes de voltaje.C. tres corrientes diferentes se van alternando, hacia adelante y hacia atrás, en las

mismas líneas.D. se originan tres ondas sinusoidales, distantes entre sí 120 grados.

10. En un sistema Edison de tres alambres, la corriente fluye en el conductor neutroúnicamente cuando:

A. las cargas de voltaje medio están balanceadas.S. las cargas de voltaje total están conectadas.C. la corriente en ambas líneas calientes, es desigual.D. se origina una falla a tierra.

11. Los conductores y las partes de un sistema que están conectadas a tierra, no pueden:

A. ser protegidas por fusibles o interruptores automáticos de circuitos.S. transportar corriente.C. estar conectados entre sí.D. ambos, A y S, son correctos.

12. Un alambre que conecta a tierra, generalmente transporta:

A. corriente del circuito a tierra, para que pueda regresar a la fuente.S. ninguna corriente.C. la diferencia entre la corriente de los conductores calientes.D. corriente, únicamente después de que se queme un fusible o salte un interruptor

automático.

2 -18

LECCION 3

Circuitos, Bobinas y Capacitores

INTRODUCCION

La primera parte de esta lección explica la relación entre corriente, voltaje y resistencia encircuitos en serie y en paralelo. La parte segunda estudia la corriente y el voltaje en loscapacitares e inductores y explica los efectos prácticos de la impedancia y la reactancia en loscircuitos.

3 -1

OBJETIVOS

El programa de video y este manual, están diseñados para que usted sea capaz de:

Parte 1-

• calcular caídas de voltaje en los circuitos en serie.

• calcular la corriente de los ramales y la corriente total de los circuitos en paralelo.

• determinar la resistencia equivalente de circuitos combinados.

Parte 11-

• describir la relación entre corriente, voltaje e impedancia de los circuitos que contengan capacitares e inductores.

• explicar por qué, la corriente multiplicada por el voltaje, no iguala la energía en loscircuitos capacitivos o inductivos.

Parte Uno

Con excepción de los nuevos superconductores, todo material por el cual fluye la corrienteeléctrica, ofrece resistencia.

Siempre que el voltaje fluya a través de una resistencia, el voltaje en voltios que atraviesa laresistencia, es igual a la corriente en amperios, multiplicada por la resistencia en ohmios(E = I X R). Esta es la Ley de Ohm ya explicada en la primera Lección.

La Ley de Ohm se puede emplear para entender el comportamiento de la electricidad, tantoen componentes individuales como en circuitos completos. Sin embargo, el correcto uso de laLey de Ohm, depende de haber entendido la diferencia entre los dos tipos comunes de circui-tos eléctricos: Los circuitos en serie y los circuitos en paralelo.

CIRCUITOS EN SERIE

En un circuito en serie, los componentes están conectados en fila, de tal manera que todos loselectrones que salen de la fuente de la corriente, pasan a través de todos los componentes,uno después de otro, antes de regresar a la fuente. La misma corriente, en amperios, fluye através de todas las cargas.

Si la corriente es interrumpida en cualquier partedel circuito (un "circuito abierto"), no fluirá corrien-te por ninguna parte. Esto es lo que sucedecuando se abre un interruptor ("switch"), o cuandose quema una de las cargas; todas las cargasdejarán de trabajar, pues no hay forma para quela corriente complete el circuito de regreso a lafuente.

La corriente del circuito depende, de acuerdo conla Ley de Ohm, del voltaje de la fuente y de laresistencia del circuito. La resistencia total delcircuito en serie es la suma de las resistencias detodas las cargas.

3-2

En este ejemplo, tres cargas de 10 ohmioshan sido conectadas en serie. La resistenciatotal del circuito es 10 + 10 + 10 = 30 ohms. Labatería de 12 voltios impulsará 12 voltios/30ohmios = 0.4 amperios, a través de todaslas cargas.

0.4 a~...=::==~_--,

12V -=-10

ohmios

La Ley de Ohm, también se aplica a cualquierresistor individual. Una corriente de 0.4 amperiosa través de un resistor de 10 ohmios produce unacaída de voltaje de 4 voltios. La caída de voltaje através de estos tres resistores de 10 ohmios es4 + 4 + 4 = 12 voltios. En un circuito en serie,las caídas de voltaje a través de cada carga,se suman al voltaje de la fuente.

10ohmios

10ohmios


3-3

En la linterna de dos pilas mostrada, cada pila produce 1.5 voltios. El interruptor está enencendido, pero los contactos están seriamente corroídos y tienen una resistencia de 5ohmios. La resistencia de la bombilla es de 1 ohm.

En la linterna de dos baterías que apareceen el dibujo, cada batería produce 1.5voltios. Si el interruptor está conectado,pero los contactos están notablementecorroídos:

1. El voltaje medido a través de las bateríasserá __

2. El voltaje medido a través del interruptorserá __

3. El voltaje medido a través de la bombillaserá __

3-4

R, I Y V en los circuitos en serie I=O.012a.

• Si añadimos una carga de 1000 ohmios al circuito anterior: 12V 10 ohmios

La resistencia total del circuito será de 1030 ohmios.La corriente total del circuito será 10 ohmios12 voltios/1030 ohmios = 0.01165 amperios.

La caída de voltaje a través de cada una de las cargas de 10 ohmios10 ohmios es 0.01165 amperios x 10 ohmios = 0.1165voltios.

La caída del voltaje a través de la carga de 1000 ohmios es1000 ohmios

0.01165 amperios x 1000 ohmios = 11.65 voltios.

Las caídas de voltaje a través de todas las cargas, añaden12 voltios al voltaje de la fuente. Nótese que casi todo el 1=1.2a.

voltaje de la fuente lo produce el resistor de 1000 ohmios.La caída de voltaje es proporcional a la resistencia. 12V 10 ohmios

• Si ponemos en corto todas las cargas, excepto una de10 ohmios, con un alambre entre ellas:

La corriente en la carga de 10 ohmios, y en el resto delcircuito, será simplemente de 12 voltios/1 O ohmios = 1.2amperios. 1::1 voltaje total de la fuente pasará solamente através de esta carga.

La corriente en las otras cargas, y el voltaje que lasatraviesa, serán prácticamente cero, pues la corriente totaldel circuito, de 1.2 amperios, está pasando a través delalambre de baja resistencia y no a través de las otrascargas; éstas se encuentran fuera del circuito. 1= 2.4 a.

12V• Si añadimos otra fuente en serie:

La resistencia total del circuito es la misma. Pero se doblael voltaje total de la fuente, pues los electrones sufren unaelevación de potencial de 12 voltios en la primera fuente, yotra elevación de potencial de 12 voltios en la segunda. La 12V

corriente del circuito será de 24 voltios/1 O ohmios. Fluirán2.4 amperios a través del único resistor de 10 ohmios, porambas fuentes en serie y por los alambres que conectantodos los componentes.


12Vr 1 ohmio

6 ohmios

4 ohmios

1 ohmio

En el circuito anterior, ¿cuál es:

1. el voltaje a través de cada carga cuando está abierto el interruptor?

2. la corriente a través del interruptor cuando éste está cerrado?

3. la caída de voltaje en los conductores que están entre la fuente y la carga?

4. la caída de voltaje a través de cada carga?

Desventajas de los circuitos en serie

Pocas veces se conectan las cargas en serie, porque:

3-5

• las cargas no pueden ser controladas en forma individual.

• cuando una carga se quema, pone fuera de servicio a todo el circuito.

• debido a que la corriente es la misma para todo el circuito, todas las cargas deben sercalculadas para la misma corriente.

• como usted pudo ver, en el Ejercicio Práctico anterior, el voltaje se distribuye entre lascargas, haciendo difícil suministrar el voltaje apropiado para todas las cargas.

CIRCUITOS EN PARALELO

Normalmente las cargas se disponen en paralelo, entre sí:

• Las cargas pueden funcionar y ser controladas. individualmente.

• Si una de las cargas se quema, las otras no resultan afectadas.

• El voltaje que recorre cada una de las cargas es el voltaje de la fuente, de tal maneraque cada carga recibe el voltaje que necesita.

• La corriente en cada ramal está determinada por la resistencia de la carga en ese ramalespecífico, de tal manera que se pueden emplear en el circuito, cargas calculadas conamperaje diferente.

La Corriente en los Circuitos en Paralelo

En un circuito en paralelo, la corriente que se extrae de la fuente es la suma de las corrientes·de todas las cargas.

IT = 3.58.

12V ¡I=O.5a.¡1=3a.

La Ley de Ohm permite encontrar la corriente de cada carga en particular.

En este ejemplo, la corriente de la carga de 4 ohmios es el voltaje del sistema, 12 voltiosdividido por 4 ohmios, o sea 3 amperios. La corriente de la carga de 24 ohmios es 12 voltios/24 ohmios = 0.5 amperios.

La corriente total de la fuente es 3 + 0.5 = 3.5 amperios.

3-6

¿Qué sucede si cambiamos el circuito?

12V

1=12a.

4 24ohmios

1ohmio

j 1=0.0128.j 1=38.

1000ohmios

A. Supongamos que una carga de 1 ohmio y una carga de 1000 ohmios son añadidas enparalelo a cargas de 4 y 24 ohmios. La corriente de la carga de 1 ohmio será de 12 voltios/1 ohmio = 12 amperios. La corriente de la carga de 1000 ohmios será de 12 voltios/1 000ohmios = 0.012 amperios. La corriente total del circuito será entonces de 3 + 0.5 + 12 +0.012 = 15.512 amperios.

S. Supongamos que se quema la carga de 24 ohmios. La corriente de esta carga disminuirá acero, y la corriente total del circuito caerá a 15.512 - 0.5 = 15.012.

3-7

C. Supongamos que se abre el interruptor 1 (S1). Con excepción de la carga de 4 ohmios,todas las demás cargas quedan desconectadas del voltaje de la fuente. No se afecta lacarga de 4 ohmios. La corriente de la fuente cae a 3 amperios.

D. Supongamos que se abre el interruptor 2 (S2). Solamente se desconecta la carga de 24ohmios. El efecto es el mismo que en S.


Una batería de 12 voltios suministra una carga, de 4 vatios por bombilla, a un tableroindicador de 5 luces en paralelo. Cuando todas las luces están encendidas, ¿cuál es lacorriente en los puntos A, S, C y D?

Punto A amperios A B C12V

Punto S amperios ," , " , " , " , "

Punto C amperios " , " , " , " , " ,

Punto D amperiosD.

Protección del Circuito en los Circuitos en Paralelo

El siguiente es el esquema general de un circuito doméstico de luces y tomas eléctricas.

11 1 1• •11 11• •

Todos los componentes y conductores del circuito, están protegidos por un fusible en la fuentey, está en serie con la combinación de cargas en paralelo.

Si se enchufa, en una de las tomas, una carga que absorba toda la corriente que ha sidocalculada para el fusible, todos los alambres que conectan las tomas y el fusible transpor-tarían el máximo de corriente del circuito. Por consiguiente, TODOS los alambres de este tipode circuitos, deben ser capaces de transportar, sin sufrir daño, la corriente total calculada parael fusible.

Nótese que el fusible está incorporado en serie con el conductor del suministro, precisamenteen la fuente, de tal manera que pueda proteger todos los alambres del circuito. Obsérvesetambién, que el fusible se encuentra en el conductor energizado y no en el conductor conec-tado a tierra. Con esto se busca asegurar que no permanezca voltaje en ninguna de laslíneas, después de que el fusible se queme. Los conductores conectados a tierra no debentener fusible.

Los interruptores se instalan para que desconecten el conductor energizado y no, el conductorconectado a tierra, de tal manera que, los componentes que hayan sido desconectados conlos interruptores, no tengan voltaje en ellos.

3-8

La Resistencia en los Circuitos en Paralelo

A diferencia de los circuitos en serie, la resis-tencia total de un circuito en paralelo NO es lasuma de las resistencias de las cargas. Laresistencia de este circuito NO es 4 ohmios+24 ohmios = 28 ohmios. Realmente es 3.43ohmios - menor que la menor resistencia delcircuito.

12V

4 ohmios 24 ohmios

La fórmula comúnmente utilizada para calcularla resistencia total (RI)de las cargas conec-tadas en paralelo es

1

En esta fórmula, la resistencia de cada carga en el circuito está representada por R1, R2, R3 Yasí sucesivamente. Para encontrar la resistencia total del circuito en paralelo, encuentre elinverso de cada resistencia, luego sume sus respuestas. Este total es la conductancia totaldel circuito medido en siemens.* Una vez que conozca la conductancia total, encuentre elinverso para obtener la resistencia total.

Estos cálculos pueden hacerse con una calculadora de bolsillo en tres pasos. Por ejemplo, enel circuito anterior:

• divida uno por cada resistencia.Usando una calculadora de bolsilloautomáticamente obtiene la cantidaddecimal.

1 + 4 = 0.251 + 24 = 0.0416

3-9

• sume las cantidades decimales.(Esta es la conductancia total,en siemens.)

0.25 + 0.0416 = 0.2916

• divida uno por su respuesta.(Esta es la resistencia total, en ohmios.)

1+ 0.2916 = 3.4282

3.428 ohmios es la resistencia del circuito.

* Conductancia es la medida de cuánta corriente conducirá un circuito. Esta es el recíprocode la resistencia. Esto significa, por ejemplo, que una resistencia de 4 ohmios tiene una con-ductancia de 1/4 ó 0.25 siemens. Para encontrar la conductancia total del circuito, sume lasconductancias individuales.

CIRCUITOS EQUIVALENTES

------ -----------

Con frecuencia, los circuitos complejos incluyen componentes en serie y en paralelo. Con elfin de calcular el fusible o el tamaño del conductor, frecuentemente es necesario calcular lacorriente total. Por lo general, la manera más fácil de hacer esto es, reducir el circuito a unasola carga equivalente, y calcular su corriente.

Este procedimiento conlleva diferentespasos:

1. Primero, reemplace dos componentescualesquiera conectados en serie, porun solo componente que tenga unaresistencia igual a la suma de susresiste ncias.

En otras palabras, si usted encuentra doscomponentes unidos en serie, y no seencuentra nada más conectado a estos,sume sus resistencias y reemplácelas porun solo componente equivalente.

2. Segundo, reemplace dos componententescualesquiera conectados en paralelo, porun solo componente que tenga unaconductancia igual a la suma de susconductancias.

Se necesitará volver a convertir la con-ductancia equivalente en una resistencia,antes de sumarla a la resistencia de otrocomponente en serie.

3. Repita este procedimiento tantas vecescomo fuere necesario hasta que todos loscomponentes hayan sido reemplazados

3 -10

10 ohmios

10 ohmios

1I 1/Rt + 1/Ra

+15 ohmios 5 ohmios

+

20 ohmios

----J\N'--

por un solo componente equivalente.EJERCICIO PRACTICO IV

1. ¿Cuál es la resistencia equivalente de éstecircuito? ---

2. ¿Cuál es el total de la corriente utilizada?

3. ¿Cuál es el voltaje a través de cadasección del circuito original?

Sección A --Sección S/C __SecciónD __

4. En este circuito, ¿cuánta potencia seconsume? ---

A

B 100ohmios

50ohmios

100ohmios

3 -11

EJERCICIO PRACTICO V

240 V

51

52 53

Dos elementos de un horno eléctrico, se han equipado con tres interruptores para contar contres temperaturas diferentes: alta, media y baja. En la baja, los dos elementos están conecta-dos en serie entre 240 voltios. En la media, uno está conectado a 240 voltios y el otro no estáconectado. En la alta, ambos elementos están conectados a través de 240 voltios en paralelo.

A. Encierre con un círculo, el interruptor o los interruptores que se deben cerrar de acuerdocon cada una de las situaciones siguientes:

Baja: 1,2,3

Media: 1, 2, 3

Alta: 1,2,3

B. ¿Qué interruptores jamás se deben cerrar a la vez? ¿Por qué?

3 -12



1. El voltaje medido a través de las baterías será 3 voltios. Cambios de la corriente debido acambios en la resistencia del circuito tendrá un efecto pequeño sobre el voltaje de la fuentede FEM.

2. El voltaje medido a través del interruptor será 2.5 voltios. Para calcular el voltaje a travésde los componentes conectados en serie, usted debe calcular la corriente primero. Lacorriente a través de cada componente total del circuito. Puesto que el voltaje de la fuentees tres voltios y la resistencia total es 6 ohmios (1 ohmio de la bombilla y 5 ohmios delinterruptor), la corriente es 3/6 Ó 0.5 amperios. Una vez la corriente es conocida, el voltajea través de cada componente puede ser calculado multiplicando la corriente por la resis-tencia de 5 ohmios, el voltaje a través del interruptor será de 0.5 X 5 Ó 2.5 voltios.

3. El mismo procedimiento puede usarse para calcular el voltaje a través de la bombilla. Elvoltaje a través de la bombilla será 0.5 amperios multiplicados por 1 ohmio, lo que es iguala 0.5 voltios.


1. El voltaje en cada carga será cero cuando el interruptor está abierto, ya que no fluirácorriente en el circuito.

2. La corriente que pasa por el interruptor cuando está cerrado será el voltaje total de lafuente, 12 voltios, dividido por la resistencia total del circuito, 1 + 6 + 4 + 1 = 12 ohmios.

1= E/RI= 12 voltios/12 ohmios1=1 amperio

3 -13

3. La caída de voltaje en los conductores que están entre la fuente y la carga será 2 ohmiosx 1 amperio = 2 voltios. Las dos cargas compartirán los 10 voltios restantes. No se puedeignorar nunca la resistencia del conductor.

E= IRE = 1 amperio x 2 ohmiosE = 2 voltios

4. La caída de voltaje a través de la carga de 4 ohmios será 1 amperio x 4 ohmios = 4 voltios.La caída de voltaje a lo largo de la carga de 6 ohmios será 1 amperio x 6 ohmios = 6voltios.


Primero, es necesario calcular la corriente en cada bombilla. Como la Potencia = Voltios xAmperios, cada bombilla de 4 vatios, funcionando a 12 voltios, toma 4/12 ó 1/3 amperio.

P= I E1= PIEI = 4/12 = 1/3 amperio

La corriente a las cinco bombillas pasa a través del punto A, por lo tanto la corriente en elpunto A es 5/3 amperios. La corriente a tres bombillas pasa a través del punto B, por lo tantola corriente es 3/3 = 1 amperio. Por el punto C pasa corriente para la última bombilla sola-mente, por lo tanto la medición aquí mostraría sólo 1/3 amperios. Por el punto O pasa lacorriente de regreso desde cuatro de las cinco bombillas, por lo tanto registraría 4/3 amperios.

EJERCICIO PRACTICO IV

1. La resistencia equivalente del circuito dibujado es de 50 ohmios.

Para alcanzar este resultado, combine primero los dos resistores, en paralelo, de 100ohmios; el equivalente es un resistor de 50 ohmios. Este queda en serie con otro resistorde 50 ohmios, de manera que, el equivalente del ramal derecho del circuito es 50 + 50 =100 ohmios, el cual a su vez queda en paralelo con el resistor de 100 ohmios del ramalizquierdo. El equivalente de ambos ramales es un resistor de 50 ohmios.

2. La corriente total utilizada es igual al voltaje de la fuente, dividido por la resistenciaequivalente del circuito: 120/50 = 2.4 amperios.

3. El voltaje que atraviesa el resistor de 100 ohmios, de la izquierda, es el voltaje de lafuente: 120 voltios. En el ramal derecho, el voltaje de la fuente está igualmente divididoentre el único resistor de 50 ohmios y, la combinación paralela de resisto res de 100ohmios, ya que su equivalente también es de 50 ohmios. Por lo tanto, el voltaje a travésde los tres resisto res del ramal derecho es 120/2 = 60 voltios.

4. La potencia es igual a la corriente multiplicada por voltaje. El voltaje de la fuente esde 120 voltios, la corriente total del circuito es de 2.4 amperios. La potencia total delcircuito es 120 x 2.4 = 288 vatios. Esta es igual a la suma de la energía de cadasección, la que puede calcularse mediante la fórmula P = E2/R.

3 -14


A. Al cerrar el interruptor 2 se conectarán ambos elementos en serie a través de la líneade 240 voltios, para la posición baja. Los interruptores 1 y 3 deben estar abiertos.

Cerrando el interruptor 1 se conectará directamente un elemento a los 240 voltios parala temperatura media. El interruptor 3 debe permanecer abierto. El interruptor 2 puedeestar abierto o cerrado.

Al cerrar los interruptores 3 y 1 se conectarán ambos elementos en paralelo a travésde los 240 voltios, para la posición en alta. El interruptor 2 debe permanecer abierto.

B. Al cerrar los interruptores 2 y 3 al mismo tiempo, se producirá un corto circuito enambas líneas de 240 voltios.

3 -15

REPASO FINAL


1. En un circuito en serie, la corriente en cada carga:

A. es la misma.B. se combina para igualar la corriente de la fuente.C. depende del número de ramales existentes.D. es igual al voltaje de la fuente dividido por la resistencia de esa carga.

2. En un circuito en serie, el voltaje a través de cada carga:

A. es el mismo.B. es igual al voltaje de la fuente.C. depende de la resistencia de esa carga.D. se suma para que sea más alto que el voltaje de la fuente.

3. La resistencia total de un circuito en serie es:

A. el voltaje de la fuente multiplicado por la corriente de la fuente.B. la suma de las resistencias de las cargas individuales.C. menor que la resistencia de la carga más pequeña.D. infinita hasta que una carga se queme.

4. Rara vez las cargas se conectan en serie, porque:

A. se necesita mucha corriente para energizarlas.B. el voltaje a través de cada una es demasiado alto.C. la caída del voltaje a través de los conductores es demasiado alta.D. no pueden ser controladas individualmente.

5. En un circuito en paralelo, la corriente de la fuente es:

A. la suma de las corrientes de los ramales.B. menor que la corriente en la carga de mayor resistencia.C. cero, si alguna carga está fuera de servicio.D. mayor que la corriente de cualquier conductor.

6. La resistencia total de un circuito en paralelo, es:

A. la suma de las conductancias de las cargas.B. 1 dividido por la suma de las conductancias de las cargas.C. mayor que la resistencia de la carga mas grande.D. la suma de las resistencias de las cargas.

3 -16

Un circuito de 120 voltios tiene tres ramas en paralelo. Una de las ramas tiene una carga de 5ohmios. Cada una de las restantes tiene una carga de 10 ohmios.

7. El voltaje a través de la carga de 5 ohmios es _

8. La resistencia total del circuito es _

9. Una carga de 10 ohmios está en serie con tres cargas paralelas de 15 ohmios. Laresistencia equivalente del circuito es:

A. 55 ohmios.B. 17.5 ohmios.C. 15 ohmios.D. 3.33 ohmios.

10. Para proteger todo un circuito, el fusible deberá siempre:

A. interrumpir el conductor a tierra o, el de regreso.B. ser suficientemente pequeño para proteger la menor de las cargas.C. ser de un tamaño tal que proteja al mayor de los conductores en un circuito.D. estar conectado lo más cerca posible de la fuente.

3 -17

Parte Dos

En los circuitos de CA y CD que tienen cargas puramente resistivas, como las luces y loscalentadores, se puede aplicar la Ley de Ohm para calcular la corriente, el voltaje y la resis-tencia.

Sin embargo, cuando los circuitos de CA contienen bobinas o capacitores, se altera el com-portamiento de la corriente y del voltaje.

Por ejemplo, se puede encontrar que la resistencia de una bobina es de 2 ohmios. De acuerdocon la Ley de Ohm, se esperaría un flujo de 12 amperios si se hacen pasar por la bobina, 24voltlos: y esto es lo que se mediría si los 24 voltios fueran CD. Sin embargo, si se trata de CA,al medir la corriente se encuentra mucho menos. Parece que no se cumple la Ley de Ohm.

IMPEDANCIA = RESISTENCIA y REACTANCIA

La razón es que las bobinas y los capacitores de los circuitos de CA se oponen al flujo de lacorriente mediante una fuerza llamada Reactancia. Tanto la reactancia como la resistenciaobstaculizan el flujo de la corriente en estos circuitos.

El término Impedancia, representado con la letra Z, se utiliza para incluir, tanto la reactanciacomo la resistencia, y reemplaza a la "R" en la Ley de Ohm.

Z= VII

La impedancia, Z, de un componente o de un circuito, representa su oposición total al flujo dela corriente.

Resistencia

Cuando se aplica voltaje alterno a cualquier componente resistivo, la corriente producida sealterna exactamente al mismo ritmo que el voltaje.

+ v

Tanto la corriente como el voltaje describen el esquema de una onda sinusoidal, en el que lospicos negativos y positivos del voltaje y de la corriente tienen lugar exactamente al mismotiempo.

3 -18

Reactancia Inductiva

En las bobinas, o en los inductores, la corriente se atrasa con relación al voltaje en 9012•

+ v

Como se vió en la Lección 2, la inducción electromagnética, es la generación de un voltaje,siempre que la corriente cambia su valor, en un alambre. Cuando el alambre está embo-binado, el efecto se intensifica.

El voltaje inducido en una bobina se denomina Fuerza Contraelectromotriz. Su polaridad escontraria a la polaridad del voltaje aplicado, de tal manera que, en realidad trabaja contra elvoltaje aplicado y se opone al cambio del nivel de corriente. La fuerza contraelectromotriz, sepuede representar como un fuerza que debe ser superada por la corriente. El resultado es quela intensidad de la corriente disminuye en relación con el voltaje apllcado. Su flujo es obstacu-lizado y se rezaga con relación al voltaje aplicado.

Esta es la fórmula para calcular la Reactancia Inductiva de una bobina:

Xl = 6.28 x f x L

En los casos en que la resistencia de una bobina es pequeña, Xl es también la impedancia,en ohmios, de la bobina pues, la baja resistencia puede ser ignorada. L es la inductancia de labobina, medida en Henrys. Entre mayor sea el diámetro de la bobina y mayor sea su númerode vueltas, mas alta será también su inductancia. f representa la frecuencia de la CA, nor-malmente de 50 ó 60 Hertz.

3 -19


1. Se ha diseñado una bobina para 500 milihenrys y será usada en un circuito de 60 Hertz.¿Cuál será su impedancia?

2. El voltaje que recorre una bobina en un circuito de 50 hertz es de 240 voltios. Un amperí-metro señala que hay una corriente de 3 amperios que la recorre. ¿Cuál es su impedancia?

Reactancia Capacitiva

Los capacitores poseen dos superficies eléctricamente conductivas llamadas "placas", aisla-das entre sí por un material dieléctrico. Cuando se aplica una corriente a un capacitor, loselectrones abandonan una placa y de desplazan hacia la otra, aumentando así el voltaje entrelas placas. Este flujo de electrones, si bien tiene lugar en el circuito fuera del capacitor,aumenta el flujo de corriente a lo largo del capacitor.

Cuando el voltaje entre las placas es igual al voltaje de la fuente, se detiene el flujo de electrones.

En un circuito de CO, una vez que la placas estén totalmente cargadas, el capacitor impedirácompletamente el flujo de corriente hasta que se descarguen las placas. Aún después de quese haya desconectado la corriente, el capacitor mantendrá su carga hasta que las placasestén en corto entre sí, o hasta que gradualmente se descarguen.

Sin embargo, en un circuito de CA, cada vez que la corriente cambia de dirección, los elec-trones se organizan en forma alterna, primero sobre una de las placas y después sobre laotra. La corriente carga las placas, creando en ellas un voltaje, primero con una polaridad, ydespués con la otra. La corriente debe fluir antes de que se forme el voltaje.

En los capacitores, la corriente fluye adelante del voltaje, en 902.

+ v

Como la corriente va adelante del voltaje, se presentan porciones de cada ciclo, durante lascuales, la dirección del flujo de corriente va en contra de la polaridad del voltaje. El voltaje seopone al flujo de la corriente, tratando de empujarlo en la dirección opuesta, durante la mitadde cada ciclo.

3 - 20

La fórmula para calcular la Reactancia Capacitiva, o la impedancia de un capacitor es:

X - 1c-6.28 x f x C

en donde f es la frecuencia de la CA en Hertz y, C es la capacitancia del capacitor, en faradios.

Entre mayor sea la capacitancia del capacitor, y mayores sean las placas, mayor será elnúmero de electrones que éste puede almacenar con cualquier voltaje. En la medida en quela capacitancia aumente, la impedancia disminuye.


1. ¿Cuál capacitor tiene la menor reactancia capacitiva?

a. 350 microfaradios

b. 650 microfaradios

¡Atención!

La reactancia inductiva de las bobinas puede ocasionar que seforme un arco de alto voltaje peligroso entre los contactos, aúnen los circuitos de bajo voltaje. [Esto es especialmente peligrosoen un circuito de CO!

Si un circuito contiene un capacitor, hay que descargar el capacitorantes de trabajar sobre el circuito o antes de hacer una lectura dela resistencia. No ponga en corto los terminales del capacitor. Unaelevación repentina de corriente puede dañar los equipos. Use unresistor apropiado de, al menos, varios miles de ohmios.

3 - 21

COMBINACION DE LAS IMPEDANCIAS EN SERIE Y EN PARALELO

En la primera parte de esta Lección, hemos visto cómo se combinan las resistencias en seriey en paralelo en una única resistencia equivalente.

El mismo procedimiento se emplea para combinar la reactancia de cualquier circuito en serieo en paralelo si los componentes son todos capacitores. o todas bobinas. En otras palabras:

1. para encontrar una reactancia equivalente a la reactancia inductiva de las bobinas en serie,ya los capacito res en serie, sume sus reactancias.

2. para encontrar una reactancia equivalente a las reactancias en paralelo, calcule el inversode cada una (dividirlas por 1), sume los resultados, y después halle el inverso de la suma(dividir por 1 nuevamente) para obtener la reactancia equivalente.

En los circuitos en los que están mezclados las bobinas, los capacito res y los resistores, elprocedimiento es mucho más complicado, pues el voltaje y la corriente están en fase en laresistencia y, fuera de fase, en la dirección opuesta, en los capacito res y bobinas.


Suponga una CA de 60 ciclos:

2mh.

2mh.

1. ¿Cuál es la reactancia de estacombinación en serie de dosbobinas de 2 milihenrys cada una?

2. ¿Cuál es la corriente de la fuente deeste circuito, de dos capacitores enparalelo, de 10 microfaradios cada uno?

Nota: 1 faradio = 1,000,000 de microfaradios.

600v

3 - 22

.,

FASORES

La impedancia de los circuitos que combinan los componentes reactivos y resistivos, se puedecalcular usando fasores. Un fasor es una flecha o vector que se puede utilizar para representargráficamente la impedancia o la corriente.

1. La longitud del vector en la gráfica, es proporcional a la impedancia, corriente o voltaje.

2. La dirección de la flecha representa la relación de fase.

Si se toma como referencia el voltaje que recorre un componente, el vector de la corrienteseñalará en la misma dirección, si el componente es un resistor, ya que el voltaje y lacorriente están en fase.

v

1• v• v•

resistencia reactancia inductiva reactancia capacitiva

Por consiguiente, si el vector apunta, como las manecillas del reloj, a las tres en punto, elvector de la corriente, también apuntará a las tres.

Pero, el fasor de la corriente apuntará hacia las doce si el componente es una bobina y,hacia las seis, si el componente es un capacitor. Esto tiene sentido, si se recuerda que lacorriente en una bobina irá 90 grados atrás del voltaje y, la corriente en un capacitor está90 grados adelante del voltaje.

3 - 23

Cuando se dibujan los vectores hay que recordar que:

3. Las flechas del fasorse pueden dibujaren la gráfica, una acontinuación de la otra, en cualquierorden, con tal de que su longitud y dirección estén correctas.

4. La combinación resultante de vectores es un sólo vector que, comienza en el punto inicial dela primera flecha y termina con la punta de la última flecha.

Para encontrar la impedancia equivalente de un circuito que incluye diferentes clases dereactancias y resistencias, utilice los fasores de impedancia. Como en el caso de los fasoresde corriente, el voltaje se toma como una referencia,

• la impedancia de un componente resistivo se representa mediante una flecha queapunta hacia la derecha.

• la impedancia de un componente inductivo se representa mediante una flecha queapunta hacia arriba.

• la impedancia de un componente capacitivo se representa con una flecha que señalahacia abajo.

Ejemplo:

La impedancia del inductor, del resistor y del capacitor, están representadas por los vectoresidentitificados XL' R, Y XC·

XL = 5 ohmios

R = 4 ohmios

~ f:Xc = 2 ohmios- f---- .Xc = 2 ohmios

, I

Para representar gráficamente los vectores del ejemplo:

a) Dibuje los vectores uno a continuación de otro, en cualquier orden.

b) Una el punto inicial del primer vector con la punta de la última flecha.

c) Mida la longitud del vector resultante; ésta representa, en ohmios, el valor de laimpedancia del circuito. .

d) Mida el ángulo resultante del fasor con respecto a la horizontal; este ángulo representael ángulo de la corriente y el voltaje.

En otras palabras, esta combinación en serie de componentes, tiene una impedancia de 5ohmios y, la corriente del circuito se retrasará con relación al voitaJe;en cerca de 37 grados.

3 - 24

Si se conoce la parte resistiva de la impedancia y la parte reactiva, se puede calcular laimpedancia total, mediante la siguiente fórmula:

Por ejemplo, en un circuito como este,la impedancia total, Z, será igual a la raízcuadrada de 6 ohmios al cuadrado, másnueve ohmios al cuadrado, o sea 10.82ohmios.

Z = 10.82 ohmios

LA ENERGIA EN LOS CIRCUITOS REACTIVOS

9 ohmios

XL =9 ohmios

6 ohmios

R=6ohmlos

En una carga puramente resistiva, la corriente siempre está en fase con el voltaje. Esto quieredecir que, si se mide el voltaje de un calentador y si se mide su corriente, se puede utilizar lafórmula:

P= I xV

para determinar los vatios de potencia que se están consumiendo.

Sin embargo, si se hacen estos cálculos en un motor o en cualquier otra carga reactiva, seencontrará que, al multiplicar la corriente por el voltaje, se obtiene un resultado que es mayorque la energía real consumida. Si se comprueba la respuesta con un medidor de vatios seobservará una diferencia significativa.

La razón radica en que, la corriente y el voltaje en la reactancia inductiva del motor nocontribuyen al consumo de energía.

Al multiplicar simplemente las lecturas de corriente y voltaje del motor, se obtendrá unaPotencia Aparente, no la real.

La lectura menor del medidor de vatios es la Energía Real que consume la impedanciaresistiva del motor.

3 - 25

FACTOR DE POTENCIA

El factor de potencia es la razón entre la Energía Real y la Energía Aparente. También es larazón entre la parte resistiva de la impedancia y la impedancia total.

Factor de Potencia = Energía Real REnergía Aparente - Z

Cuando la impedancia de la carga no es puramente resistiva (factor de potencia = 1) hay unacorriente fuera de fase en las líneas, que no funciona. Esta corriente extra, aumenta las pér-didas en la línea. Se necesitan generadores y conductores más grandes para producirla yenviarla. Las compañías eléctricas a veces imponen un recargo por la corriente fuera de fase.Los usuarios de la energía tratan de mantener el factor de potencia lo más cercano a 1, en loposible.

El factor de potencia se puede leer directamente con un medidor de factor de potencia. Tam-bién se puede calcular con las lecturas de los medidores de voltaje, corriente y energía.

Por ejemplo, si el medidor de vatios mostró que un motor consume 1920 vatios, pero elamperímetro y el voltímetro midieron 5 amperios a 480 voltios, el factor de potencia sería 0.8.

Factor de Potencia = E Ene~gíaAReal t = Vatios =nerqra paren e I x V

1920w5a x 480v = 0.8

La mayoría de las cargas reactivas en la industria, son las bobinas, en las cuales, la corrienteva detrás del voltaje. Con el fin de acercar más el factor de potencia a 1, se instalan capaci-tores, de valor adecuado, en paralelo con los circuitos del motor. Su reactancia capacitiva, endonde la corriente va adelante del voltaje, neutraliza la reactancia inductiva de las bobinas.

3 - 26



1. La reactancia inductiva de una bobina es 6.28 multiplicada por la frecuencia y por lainductancia de la bobina, en henrys. Como 500 milihenrys = 0.5 henrys, el cálculo es:

XL = 6.28 x 60 x 0.5 = 188.4 ohmios

Esto supone que no se tiene en cuenta la resistencia de la bobina. Si no fuese así, habríaque calcular la resistencia dentro de la impedancia total.

2. La impedancia de un circuito, cualquiera que sea la frecuencia de la CA, es simplemente elvoltaje dividido por la corriente.

Z = VII = 240/3 = 80 ohmios


El capacitar b, con una capacitancia de 650 microfaradios, tienen una reactancia capacitivamenor que la del capacitar a, de 350 microfaradios. La fórmula para la reactancia capacitivaes:

X = __ 1"'----_c 6.28 x f x e

Por consiguiente, entre mayor sea la capacitancia, menor será la reactancia capacitiva y, fluirámás CA a un cierto voltaje.


1. Cada bobina de 2 milihenrys tendrá una reactancia inductiva (XL) de 6.28 x 60 x 0.002 =0.7536 ohmios. La reactancia, como todo lo que se mide en ohmios, se suma en loscircuitos en serie, de tal manera que, la combinación de las dos bobinas será 0.7536 +0.7536 = 1.5072 ohmios.

2. Cada capacitar de 10 microfaradios tendrá una reactancia capacitiva (Xc) de 1/(6.28 x60 x 0.00001) = 265.4 ohmios. La corriente de cada capacitar, será el voltaje de la fuentedividido por 265.4 ohmios (600/265.4 = 2.26 amperios). La corriente total será la suma deambas corrientes: 2.26 + 2.26 = 4.52 amperios.

NOTA: Las inductancias de las bobinas en serie se suman, como las resistencias, por lo quese pudo haber calculado la reactancia de una sola bobina de 4 milihenrys. Para las inductan-cias en paralelo, se deben tomar los inversos de los valores antes de sumarlas, como lasresistencias. Por otra parte, la capacitancia de los capacitares en paralelo, se suman; de estamanera, podíamos haber considerado los dos capacitares como un solo capacitar de 20microfaradios. Las capacitancias en serie, a diferencia de las inductancias y las resistencias;se invierten (se dividen por 1) antes de ser sumadas.

3 - 27

REPASO FINAL


1. La impedancia incluye:

A. la inductancia y la capacitancia.B. todo lo que se opone a la corriente, excepto la resistencia neta.C. la resistencia y la reactancia.D. Ni A ni C son correctas.

2. Tanto las bobinas como los capacitares tienen:

A. alta resistencia.B. cero impedancia para la CD.C. reactancia.D. resistencia cero.

3. En una bobina, el cambio de corriente produce:

A. inductancia.B. una fuerza contraelectromotriz.C. pérdida de energía.D. un incremento de la carga.

4. La reactancia inductiva DQ depende:

A. de la frecuencia.B. del voltaje aplicado.C. de la inductancia.D. del tamaño de la bobina y del número de vueltas del alambre.

5. La corriente alterna en una bobina:

A. está en fase con el voltaje.B. está un ciclo total atrás del voltaje.C. está en cero cuando es máximo el voltaje que recorre la bobina.D. es siempre negativa cuando el voltaje es positivo.

6. Los grandes capacitares que los pequeños capacitares.

A. tienen mayor capacitanciaB. impiden más el flujo de la CAC. resisten más la CDD. se cargan más rápidamente

3 - 28

7. El vector que representa la impedancia total:

A. está siempre alineado con el vector que representa el voltaje aplicado.B. depende del orden en que se sumen los vectores del componente.C. tiene una longitud proporcional a los ohmios de la impedancia.D. es más corto que cualquiera de los vectores del componente.

8. La potencia real enviada a una impedancia depende:

A. solamente de la parte resistiva de la impedancia.B. del voltaje que atraviesa la impedancia multiplicado por la corriente que la recorre.C. de los ohmios de la reactancia; multiplicados por el cuadrado de la corriente.D. de los volti-amperios, divididos por el factor de potencia.

9. Es importante mantener el factor de potencia, tan alto como sea posible, con el fin de:

A. limitar el consumo de energía.B. reducir la corriente fuera de fase en las líneas.C. reducir el voltaje y la corriente para la carga.D. evitar el pago de vatios no utilizados.

10. La corriente, cuando va detrás del voltaje en las líneas, indica que:

A. la carga es capacitiva.B. la carga es inductiva.C. la carga es resistiva.D. el factor de potencia = 1.

3 - 29

LECCION 4

Circuitos de Energía Trifásica

INTRODUCCION

Esta lección repasa los circuitos de energía de CA monofásica y trifásica, y explica cómo losmayores componentes de energía - transformadores, motores, y otras cargas - estánconectados con las líneas de la energía. Se incluyen ejercicios prácticos, con susexplicaciones.

OBJETIVOS


• Reconocer el tipo de CA disponible.

• Describir las diferentes configuraciones trifásicas en Y ó en Delta.

• Calcular el voltaje del transformador y la corriente en las diferentes configuracionestrifásicas.

• Conectar las cargas, y los transformadores monofásicos y trifásicos.

4-1

ENERGIA TRIFASICA

La mayor parte de la electricidad se transmite como energía trifásica. Se emplean tres conjun-tos de bobinas separados entre sí 120 grados, para generar tres corrientes distintas en treslíneas de energía.

A B e

• La energía trifásica permite un funcionamiento más suave y eficiente de equiposindustriales de trabajo pesado.

• La energía trifásica puede transmitirse a largas distancias con un metal menos conductor.

Todo equipo de energía eléctrica debe conectarse en forma correcta para evitar riesgos ydaños. La energía trifásica conlleva más problemas potenciales, pues sencillamente hay másalambres que conectar: tres conductores de energía y algunas veces un conductor neutroconectado a tierra. Los transformadores trifásicos producirán diferentes voltajes de salida,dependiendo de la manera como estén conectados. Los motores trifásicos funcionarán haciaatrás si se invierte la secuencia de las fases y, la inversión de la polaridad del voltaje puedeocasionar serios daños.

Para evitar estos problemas, es necesario tener gran familiaridad con los circuitos trifásicos desuministro y, con la relación existente entre el voltaje y la corriente en ellos.

4-2

FUENTES DE ENERGIA MONOFASICA y TRIFASICA

Antes de poder conectar cualquier cosa - una carga, un dispositivo de control, o un transfor-mador - a una línea de energía CA, es necesario saber si se cuenta con energía monofásicao trifásica, y además, qué tipo de fuente la produce.

En última instancia, la fuente de la mayor parte de energía CA es un alternador. En la práctica,la fuente local, es casi siempre el lado secundario de un sistema de transformador. Los trans-formadores de distribución, en las subestaciones locales o de las plantas, generalmentesuministran de 1100 a 13,600 voltios. Los transformadores de bajo voltaje en los ramales deacometida, suministran voltajes entre 120 y 600.

Se pueden encontrar las siguientes combinaciones de líneas de suministro:

a) Si solamente hay un conductor caliente (general- negromente negro) y un conductor a tierra (blanco o v 18gris), se cuenta con energía monofásica, en ellos. blanco/gris t

1-b) Si hay dos conductores calientes (ambos negros, -o uno negro y uno rojo), entre ellos, hay energía negro

monofásica. negro/rojo V 18I

c) Si hay dos conductores calientes y un conductorneutro a tierra, se cuenta con energía monofásicaentre los conductores calientes y, (en los voltajes negro

bajos) entre cualquier conductor caliente y el¡

1blanco/gris Vconductor neutro. Este es el sistema Edison 1 v 18

monofásico de tres alambres. negro/rojo V ¡I

d) Si hay tres conductores calientes, la fuente estrifásica. Se encuentra energía monofásica entredos conductores cualesquiera. La conexión de negrocargas trifásicas a los tres conductores calientes, ¡

1suministra energía trifásica. El voltaje entre cada negro/rojo VI V 38

par de conductores, deberá medir lo mismo, pero negro/azul/naranja y ¡los voltajes estarán desfasados120 grados.

e) Si hay tres conductores calientes y un conductorneutro a tierra, también se cuenta con energía negro/azul/naranja

monofásica entre dos o tres de los conductores negro/rojocalientes y el neutro. Este es un sistema trifásico

blanco/~ 38de cuatro alambres. Vnegro - j.-

4-3

REPASO SOBRE EL FUNCIONAMIENTO DE LOS TRANSFORMADORES

Para conectar los transformadores es necesario saber calcular el voltaje, la corriente y lapotencia.

primario El voltaje que recorre el primario será elvoltaje de cada vuelta multiplicado por elnúmero de vueltas. El votaje que recorreel secundario será el voltaje de cada vueltamultiplicado por el número de vueltas en elsecundario.

N = número de vueltasdel devanado

La proporción del voltaje que recorre uno de los devanados, con el voltaje que recorre el otrodevanadado, es la misma que la relación de las vueltas entre los devanados.

La proporción de las vueltas (denominado "turns ratio", en inglés) de un transformador, confrecuencia, se especifica como el número de vueltas en el secundario (T

5) dividido por el

número de vueltas en el primario (Tp)'

Vs = Ts = Proporción de las vueltasv; Tp

1) Si se conoce la proporción de las vueltas y el voltaje primario, el voltaje secundario essimplemente el voltaje primario multiplicado por la proporción de las vueltas.

2) Sin embargo, la corriente secundaria es igual a la corriente primaria dividida por laproporción de las vueltas.

3) Usualmente los transformadores están calculados en KVA (kilo voltiamperios). Lacorriente multiplicada por el voltaje enviado a una carga, es aproximadamente igual a lacorriente multiplicada por el voltaje que va al primario, aunque hay cierta pérdida enforma de calor.

Cuando cambia la corriente de la carga, también cambia la corriente primaria. Si se desarrolla uncorto a través de la carga, es casi como si los terminales del devanado primario hubiesen hechocorto. En el lado del primario se abrirá un fusible o un interruptor automático.

Si se abre el circuito secundario de tal manera que no se obtenga más corriente, la corrienteprimaria será muy poca.

4-4

Ejemplo: El voltaje del primario de un transformador reductor de 15 a 1, es de 7200 voltios.¿Cuál es el voltaje de la carga? Si la carga consume 30 amperios, ¿cuánta corriente hay en elprimario, y cuántos KVA son enviados a la carga?

El voltaje enviado a la carga es 7200/15 = 480 voltios.

La corriente en el primario es 30/15 = 2 amperios.

Los KVA enviados a la carga son alrededor de 2 x 7200 = 30 x 480 = 14.4 KVA.

Si suponemos una eficiencia de menor del 100%, la corriente y los KVA en el primario seránun poco más altos.


Un transformador calculado para reducir 4800 voltios a 240 voltios, tiene un fusible en la líneade entrada al primario que se quemará a los 5 amperios.

A. ¿Cuál es la proporción de vueltas del secundario con relación al primario?

B. ¿Cuál es la corriente máxima que puede ser suministrada por el secundario?

C. ¿Cuál es la máxima salida, en KVA?

primario

5amp

4800 V

secundario

240V

carga

4-5

CONEXIONES DEL TRANSFORMADOR PARA LA ENERGIA MONOFASICA

Siempre que se conecte un transformador a las líneas de energía, hay que estar seguro que:

• la proporción de las vueltas dará el voltaje secundario deseado.

• no se exceda el voltaje calculado para la primaria del transformador.

• no se excedan los KVA calculados del transformador.

Primario. Los transformadores monofásicos condos terminales primarios o conductores aisladospara alto voltaje, pueden ser conectados entredos conductores calientes, o entre un conductorcaliente y el neutro.

L1

L2

L3

Los transformadores con un solo terminal primarioaislado para alto voltaje, deben conectarse entreun conductor caliente y el neutro.

Secundario. Si un devanado secundario tiene tresterminales, lá del medio probablemente es unaderivación del centro del devanado.

El terminal de la derivación del centro, general-mente está conectado a tierra. Si se suministrancargas de medio voltaje o de voltaje completo,se conecta, al terminal central, un conductorneutro conectado a tierra.

'1---- L1-+-+---L2

Prueba de Voltaje en CA

Si el secundario tiene tres terminales, y no seconoce con seguridad cuál es la derivación delcentro, se aplica un medidor de voltaje al primarioy se mide el voltaje entre los pares terminalessecundarios. El terminal de la derivación delcentro leerá la mitad del voltaje con relacióna cualquiera de los otros.

voltios

4-6

Frecuentemente hay dos devanados secundarios separados y cuatro terminales o conduc-tores. Para voltaje total conecte los devanados en serie.

a) Si solamente se van a alimentarcargas con la mitad del voltaje,conecte los devanados secun-darios en paralelo.

b) Si solamente se van a alimentarcargas de voltaje completo,conecte los devanados en serie.

c) Si se van a alimentar tanto cargasde medio voltaje (V1) como devoltaje completo (V2), conecte losdevanados en serie y colóqueleun conductor neutro conectado atierra a la unión de los devanados.

Generalmente los terminales del transformador están organizados de tal manera que, alconectar los terminales del centro coloca los devanados en serie y, al conectar los pares determinales adyacentes, pone los devanados en paralelo. Sin embargo si se presenta algunaduda, pruebe el transformador:

Primero: Identifique los devanados con un ohmnímetro. Si hay dos terminales o conductoresinternamente conectados mediante un devanado, la lectura de la resistencia entre ellos serábastante baja. ¡NO CONECTE ENTRE SI ESTOS TERMINALES EXTERNAMENTE! Estopondría en corto el devanado.

Si la lectura entre los dos terminales es infinita, ellos están en devanados separados.

Segundo: Conecte entre sí, un conductor o terminal, de cada devanado secundario. Apliqueal primario una prueba de voltaje CA, y mida el voltaje entre los dos terminales o conductoressecundarios restantes.

Si el voltaje es cero, los terminales se pueden conectar para operación en paralelo. Si elvoltaje que atraviesa un devanado individualmente, es el doble, los devanados están en serie.Invierta a paralelo una de las conexiones del devanado secundario.

4-7

Cuando una carga necesita un voltaje algo diferente del voltaje disponible en la línea, lostransformadores se utilizan, algunas veces, en un arreglo "reductor/elevador".

B

Los transformadores hechos para este tipo de servicio tienen un devanado principal diseñadopara tomar los voltajes de las líneas y, uno o más devanados con, relativamente, pocasvueltas. Los devanados están conectados entre sí, de tal manera que el transformador seconvierte en un autotransformador con un solo devanado.

A

A. Para elevar el voltaje de salida, el voltaje de entrada se aplica a través del devanadoprincipal y, el voltaje de salida se toma a través de ambos devanados en serie.

B. Para reducir el voltaje, el voltaje de entrada se aplica a través de ambos devanados enserie y, el de salida, se toma únicamente del devanado principal.

Si, por ejemplo, las líneas de potencialocal, suministran 440 voltios, pero seconecta un nuevo motor de 480 voltios,será necesario un transformadorreductor/elevador, conectado como en A.

4-8

40V

440V

480 V

CONEXIONES DE TRANSFORMADORES PARA ENERGIA TRIFASICA

La mayoría de las instalaciones de transformadores de alta potencia, proporcionan todas lastres fases, bien sea con una sola unidad de transformador trifásico, o tres unidades de trans-formadores monofásicos. En ambos casos se tienen tres devanados primarios y tres devana-dos secundarios.

Los devanados primarios y secundarios de un sistema de transformadores pueden estarconectados en Y ó en DELTA. Nota: Una conexión en V a menudo se conoce también comouna conexión en estrella (o "wye", en inglés). Las conexiones en Delta frecuentemente sondenominadas conexiones en triángulo.

En una conexión en V, un extremo de cada unode los devanados está conectado a una uniónneutra. El otro extremo de cada devanado estáconectado a una línea de energía.

y

En una conexión en delta, los devanados estánconectado entre sí, en serie y, se conecta unconductor caliente a cada unión.

DELTA

Existen cuatro arreglos posibles de circuitos de transformadores trifásicos:

y y DELTA DELTA

y DELTA DELTA y

En las conexiones delta-delta y Y-Y, la corriente y el voltaje serán simplemente transformadosde acuerdo con las reglas de la proporción de las vueltas.

Pero en las conexiones delta-Y y Y-delta, con la simple aplicación de la proporción de lasvueltas no se proveerán los valores correctos de la corriente y el voltaje secundario. Hay quetomar en consideración factores adicionales, porque la corriente, se divide en delta, y elvoltaje, se divide en Y.

a) En una conexión en delta, el voltajeque atraviesa un devanado es elmismo que el voltaje línea a línea.Pero la corriente se divide entre losdevanados en la delta. La corrienteen cada devando es igual a lacorriente de la línea dividida por 1.73.

4 -10

578a=10a.. . 1.73

5.78a.

b) En toda conexión en Y, la corriente de lalínea y la corriente del devanado es lamisma. Pero el voltaje línea a línea se divideentre los dos devanados en la Y. El voltajeen cada devanado es el voltaje línea a líneadividido por 1.73.

2 1

Vs = Vp + 1.73 x proporción de las vueltas (~:)

= 480v + 1.73 x (1/2)

= 138 voltios

2:1

~a.

34.6a.

~a.

Is = Ip + proporción de las vueltas x 1.73

= 10 amperios + (1/2) x 1.73

= 34.6 amperios

B

277v= 480v1.73

10a . ./ ~a.A

Así, en un transformador Y- Delta:

Cada devanado primario tendrá unvoltaje igual al de línea a línea, divididopor 1.73. Este se transforma en elvoltaje del devanado secundario, deacuerdo con la proporción de las vuel-tas. Cada devanado secundario tieneuna línea con energía conectada a cadaextremo, de tal manera que el voltaje desalida, línea a línea es el mismo que elvoltaje del devanado secundario.

Cada devanado primario tendrácorriente igual a la de la línea. Esta seforma en corriente del devanado secun-dario de acuerdo con la proporción delas vueltas. Como la corriente en cadadevanado secundario es igual a lacorriente de la línea secundaria, divididapor 1.73, la corriente de la línea secun-daria es igual a la corriente del devana-do secundario multiplicado por 1.73

4 - 11

2 1 En un transformador Delta-V:

El voltaje línea a línea que recorre cadadevanado primario, se transforma, paracada devanado secundario, de acuerdocon la proporción de las vueltas. Comoel voltaje del devanado secundario esel voltaje línea a línea dividido por 1.73,el voltaje de salida línea a línea es elvoltaje del devanado secundariomultiplicado por 1.73.

480 v

480 v

Vs = Vp x proporción de las vueltas x 1.73

= 480v x 1/2 x 1.73

= 415 voltios

2 1

La corriente del devanado primario esigual a la corriente de la línea divididapor 1.73. La corriente del devanado setransforma en la corriente del devanadosecundario, de acuerdo con la propor-ción de las vueltas. Como cada devana-do secundario alimenta una línea deenergía, la corriente de salida es igual ala corriente del devanado secundario.

10a

15 = Ip + 1.73 + proporción de las vueltas

= 10 amperios + (1/2) + 1.73

= 11.5 amperios

y-y y - Delta Delta - YDelta - Delta

Voltaje Vp x proporción de Vp + 1.73 x proporción Vp x proporción de lasSecundario Vs = las vueltas de las vueltas vueltas x 1.73

Corriente t, + proporción de t, + proporción de las t, + 1.73 + proporciónSecundaria Is = las vueltas vueltas x 1.73 de las vueltas

. vueltas secundariasProporción de las vueltas = It . .vue as primarias

4 -12


Un transformador Delta-Y produce 120 voltios desde cualquier línea al neutro. El voltaje primariolínea a línea es de 2400. Calcule:

A. La proporción de las vueltas.

B. La corriente del devanado primario, si la corriente de la línea secundaria es de 40 amperios.

C. El voltaje secundario línea a línea.

D. La corriente de la línea primaria, si la corriente de la línea secundaria es de 40 amperios.

4 -13

IDENTIFICACION y CONEXION DE LOS TERMINALES O CONDUCTORES

1. Energía trifásica desde una sola unidad de transformador trifásico:

Los transformadores trifásicos tendrán, al menos, tres terminalesprimarios y tres terminales secundarios.

Los cuartos terminales no aislados, bien sea del lado primario odel secundario, son la unión neutra de una conexión en Y. Si noexisten cuartos terminales, la conexión interna es, probablemente,en delta.

Un conductor de alto voltaje está conectado a cada terminalprimario y, un conductor de bajo voltaje está conectado a cadaterminal secundario. Los cuartos terminales están generalmentea tierra y, conectados a sus respectivos conductores neutros.

El único problema posible es que, la secuencia de las fases, pueda invertirse.

eA B e T3

T2

T1

Las fases de un sistema trifásico, generalmente están identificadas como A, S Y C, correspon-diendo a las línea de la fuente L1, L2, L3, Y a las línea de carga T1, T2, T3. Cada fase alcanzaun voltaje pico en tiempos diferentes. Según la secuencia normal, A alcanza el pico primero, lasigue S, y finalmente viene C.

4 -14

I'1

T3

T2

Ti

Si se invierten dos conductores cualesquiera primarios o secundarios, bien sea en el transfor-mador o en el motor, como resultado se tendrá que, e alcanzará primero el pico que B, y Bprimero que A. El motor funcionará en sentido contrario.

Si no se está seguro de tener una correcta conexión de las fases, conecte los conductoresprimarios y secundarios en cualquier orden. Pero, antes de conectarle la energía, revise ladirección de la rotación de un motor en el que, la inversión de la rotación no causará ningúnproblema. Si fuere necesario, desacople primero el motor. Si este gira en el sentido correcto,igualmente lo harán, todos los otros motores energizados por el mismo transformador.

Si este gira en sentido contrario, cambie dos líneas primarias cualesquiera, o dos líneassecundarias. Por convención se intercambian las fases A y e para invertir la dirección derotación del motor.

4 -15

-----------------

2. Energía trifásica desde tres transformadores monofásicos:

Al igual que en la unidad única del transformador trifásico, en el monofásico hay tres devanados primarios y tres devanados secundarios. Sin embargo, las posibilidades de unamala conexión son, en éste, mayores, pues los devanados secundarios frecuentemente sedividen en dos partes y, todos los terminales o conductores de los devanados se encuentrandisponibles para la conexión.

Tanto la polaridad de las conexiones como la secuencia de las fases, deben estar correctas.La polaridad se refiere a la relación entre los voltajes primario y secundario.

Si se invierte la polaridad de uno cualquiera de los devanados, se invertirá el voltaje de unafase, lo que hará saltar los interruptores automáticos, quemará los fusibles, o dañará losmotores.

Por lo general, no se tendrán problemas de polaridad, mientras L1, L2, Y L3, se conecten de lamisma manera a los terminales primario y secundario de transformadores semejantes.

* Veáse el Apéndice, para los métodos de conexión de los transformadores trifásicos.


L1 l2 L3

Conecte los tres transformadores en Y-Y, y conecte el motor de tal manera que gire haciaadelante y, sin polaridad invertida de las fases.

4 -16

CONEXION A TIERRA DE LOS SISTEMAS TRIFASICOS

Las uniones neutras de los devanados,tanto primarios como secundarios, enlos transformadores conectados en V,generalmente están conectadas a tierra.Así, el voltaje a tierra de las líneas deenergía de los sistemas en Y, será igualal voltaje línea a línea dividido por 1.73.Si el voltaje a tierra de cualquier línea deenergía es diferente de éste, quiere decirque algo no está correcto.

Los sistemas en delta no tienen un punto determinado de conexión a tierra. Algunas veces noestán conectados a tierra. En este caso, las medidas del voltaje a tierra de las tres líneas deenergía, pueden o no ser significativas. Si se usa un voltímetro de baja resistencia, el acto demedir el voltaje, conecta a tierra la fase y, la lectura del voltaje puede ser muy baja o cero. Sise emplea un voltímetro de alta resistencia, el voltaje a tierra de las líneas en fase deberá daruna lectura, aproximadamente igual al voltaje línea a línea dividido por 1.73, como en lossistemas en Y.

Si el voltaje en una fase es cero o muy bajo y, en las otras dos es el mismo que elvoltaje línea a línea, hay un corto a tierra en la fase de bajo voltaje. El funcionamiento delos equipos no será afectado por un corto a tierra. Pero, si se origina otro corto a tierra, fluiráncorrientes peligrosas, entre los cortos.

Es importante detectar y reparar los cortos a tierra, lo antes posible.

Los sistemas en delta con una esquina conec-tada la tierra, están unidos permanentementecon tierra mediante una fase. El voltaje de lafase conectada a tierra, naturalmente será ceroy, el voltaje a tierra de las otras dos fases seráigual al voltaje línea a línea.

480V

>--+-- 480V

480V

4 -17

Sea que los conductores o los transformadores estén o no conectados atierra, los marcos de todos los equipos, las cajas, los tubos conductores,las bandejas de los cables, las vías colectoras, y las partes expuestas, porrazones de seguridad deberán estar conectadas a tierra.

ENERGIZACION DE CARGAS MONOFASICAS CON SISTEMAS TRIFASICOS

Todo sistema trifásico tiene voltaje monofásico entre las líneas de energía, que puede em-plearse para energizar cargas monofásicas en un voltaje línea a línea, o en otro tipo devoltaje, si se usa un transformador monofásico.

Cuatro alambres en Y

Si un conductor neutro a tierra, se conectaa una unión en Y, el sistema se denominaun sistema de cuatro alambres en Y. Sepueden conectar cargas monofásicas, entrecualquier línea de energía y el neutro conec-tado a tierra. El voltaje disponible es igualal voltaje línea a línea dividido por 1.73.

Cuatro alambres en Delta

Un sistema en delta de cuatro alambrestiene un conductor neutro a tierra,conectado a una derivación central de undevanado secundario. Se dispone así, deun voltaje monofásico, entre cualquierextremo del devanado y el neutro a tierra,igual a la mitad del voltaje línea a línea.

El voltaje entre el conductor de la otra fasey el neutro conectado a tierra, será consi-derablemente mayor que la mitad delvoltaje línea a línea. Este falso voltaje,normalmente no se emplea para energizarcargas monofásicas.

¡Mida los voltajes fase a tierra, antes de conectar las cargas monofásicasentre un conductor de la fase y un conductor neutro en cualquier sistemade cuatro alambres!

¡Si no hay conductor neutro, no trate de conectar una carga monofásicaentre uno de los conductores de la fase y tierra!

4 -18

Las cargas monofásicas energizadas por un sistema trifásico, deben estar balanceadas entrelas líneas, tanto como sea posible. En otras palabras, las cargas deben ser organizadas de talmanera que, las corrientes en los conductores trifásicos, sean lo más iguales, en lo posible.

La corriente en el neutro será cero, si se encuentran perfectamente balanceadas lascargas monofásicas conectadas entre las líneas de la fase y un neutro conectado a tierra.


Cargas monofásicas de bombillas están conectadas entre las líneas de las fases y un neutroconectado a tierra, en un sistema de cuatro alambres en Y.

A. Todas las bombillas se apagarán.

B. El voltaje en las bombillas será desigual, a no ser que estén perfectamentebalanceados.

C. El sistema funcionará normalmente pues el conductor a tierra transportará la corrienteno balanceada.

D. Todas las bombillas recibirán energía trifásica en lugar de energía monofásica.

C. No se anularán las corrientes desequilibradas.

D. El voltaje a tierra, en las tres fases, se elevará hasta el voltaje línea a línea.

, /

/ ,, /

/ ,

1. Si se corta el conductor neutro:

2. Si se desconecta el neutro a tierra del transformador:

A. El sistema funcionará normalmente.

B. Se apagarán todas las bombillas.

4 -19

CONEXION DE LAS CARGAS

1. La mayoría de las bombillas necesitan energía monofásica. Usualmente se tienen dosterminales o conductores de suministro. Uno de ellos, generalmente de color negro, sereserva como conductor caliente, y el otro, blanco o gris, como neutro conectado a tierra.

Los calentadores eléctricos, hornos y secadores, industriales pueden necesitar energíamonofásica o trifásica. La conexión generalmente es sencilla, aunque los dispositivos devoltaje dual pueden necesitar que, se les ponga o quite alambres de cierre o puentes. Nohay allí complicaciones por secuencia de las fases o por polaridad.

2. Muchos motores pequeños monofásicos y de una sola velocidad, pueden funcionar con115 ó con 230 voltios conectando diferentes terminales o, añadiendo o removiendo unalambre de cierre o puente.

Si se puede escoger el voltaje que se va a usar, conecte el motor para los 230 voltios;consumirá solamente la mitad de la corriente, en el voltaje más alto y, las pérdidas en lalínea serán menores. Ambos conductores que van al motor se calentarán. La polaridad notendrá ninguna importancia; el motor girará igualmente bien y en la misma dirección, conlos conductores invertidos.

Si se conecta para 115 voltios, uno de los conductores irá conectado a tierra. Uno delos terminales o conductores deberá ser destinado como conductor a tierra, debido a lamanera como ha sido aislado el motor.

Los motores monofásicos de varias velocidades, pueden tener seis o más terminales oconductores. Para un cableado correcto, es esencial un esquema de los devanados delmotor y un diagrama de las conexiones de los conductores o terminales.

3. Los motores trifásicos deben tener tres voltajes, de polaridad correcta, estructurados segúnuna secuencia apropiada.

Los motores de inducción trifásicos más comunes, son unidades de voltaje dual. Cada unade las tres bobinas está dividida, de tal manera que haya un par de devanados para cadafase. Los devanados pueden estar conectados internamente, bien sea en Y ó en delta. Enambos casos, se tienen nueve terminales o conductores.

4 - 20

L2

Para voltaje bajo, los terminalesvan entrelazados por alambresde cierre, para conectar en paralelo,los pares de devanados, como loilustra este motor en V.

L2

Para alto voltaje, los terminales vanunidos por alambres de cierre paraconectar los devanados en serie,como lo ilustra este motor en delta.

Usualmente, los terminales están bien identificados aunque, ocasionalmente, es necesariodeterminar qué conductor o terminal es cada uno.

Arriba se tiene el esquema de un motor de voltaje dual, conectado en V, y su tablero determinales.

Conecte el motor para alto voltaje. Muestre las conexiones, tanto en el esquema del motor,conectando entre sí los devanados, como en el tablero de terminales, dibujando los puentesde cierre apropiados y las líneas trifásicas.


~L3 9

4 - 21



A. La proporción de las vueltas secundarias a las primarias, es igual al voltaje secundariodividido por el voltaje primario, 240/4800 = 1/20 = 0.05. Hay 20 veces más vueltas en elprimario que en el secundario.

B. La corriente máxima secundaria es igual a la corriente máxima primaria, limitada por el fusiblea 5 amperios, dividida por la proporción de las vueltas, ó 5/0.05 = 100 amperios.

vueltas del secundariols = l, + 1 di' .vue tas e primario

1= 5a. + 20

= 100 a.

C. La corriente máxima secundaria de 100 amperios, multiplicada por el voltaje secundario de240 voltios, es igual a 24,000 voltiamperios, ó 24 KVA.


A. La proporción de las vueltas es simplemente igual al devanado secundario, o voltaje de lalínea a neutro, dividido por el voltaje primario línea a línea, 1/20 = 0.05

B. La corriente de la línea secundaria, es igual a la corriente del devanado secundario. Lacorriente del devanado primario es igual a la proporción de las vueltas multiplicado por lacorriente del devanado secundario, 0.05 x 40 = 2 amperios. Si se disminuye el voltaje porel factor de 20, en el secundario, la corriente deberá incrementarse por un factor de 20.

C. El voltaje secundario línea a línea es igual al voltaje del devanado secundario multiplicadopor 1.73.

120 voltios x 1.73 = 208 voltios.

D. La corriente de la línea primaria es igual a la corriente del devanado primario multiplicadopor 1.73.

2 amperios x 1.73 = 3.46 amperios.

4 - 22

EJERCICIO PRACTICO 111L1 L2 L3


1. B es la respuesta correcta. La finalidad de todo neutro es la de regresar a la fuente, lacorriente desequilibrada. Si no lo puede hacer, la corriente desequilibrada se regresará através de una o varias de las cargas, causando un desbalance de voltaje entre las cargas.

2. A es la respuesta correcta. Todo el sistema funcionará normalmente, no importa si está, odónde, conectado a tierra. El único problema por no tener conexión a tierra es que, sepueden generar en el sistema, voltajes altos y peligrosos, posiblemente debido a electri-cidad estática, hasta que se acaben los arcos de aislamiento.


Los terminales 6 y 9, 5 Y 8, 4 Y 7 debenser empalmados con un alambre deconexión para conectar los pares dedevanados en serie. La líneas de las tresfases se conectan a los terminales 1, 2 Y 3.

L3

L2

L1

L1 :I :I :I

4 - 23

REPASO FINAL


1. Una fuente con tres conductores calientes y ningún conductor neutro, puede suministrar:

A. solamente cargas conectadas en Y.B. cargas trifásicas y monofásicas (línea a línea).C. cargas tanto línea a línea como línea a tierra.D. una carga a un sistema en delta, con una esquina conectada a tierra.

2. La proporción entre los voltajes primarios y secundarios, de los transformadores depende de:

A. los KVA de entrada divididos por los KVA de salida.B. el número de derivaciones en los devanados.C. el número de vueltas en los devanados.D. la inductancia de los devanados.

3. El aumento de la corriente que va a la carga del transformador, incrementará:

A. la corriente en el primario.B. la eficiencia del transformador.C. la impedancia del primario.D. el voltaje en el secundario.

4. Los transformadores monofásicos deben siempre estar conectados, de tal manera que:

A. un extremo del primario esté conectado a tierra.B. la derivación del centro del secundario esté conectada a tierra.C. un extremo del primario esté conectado a un extremo del secundario.D. no se excedan el voltaje y los KVA especificados.

5. Si el secundario de un transformador monofásico, tiene dos partes iguales, éstas puedenser conectadas:

A. en serie, tanto para voltaje completo como para medio voltaje.B. en paralelo, tanto para voltaje completo como para medio voltaje.C. en serie, para tener el doble de la corriente especificada.D. en paralelo, con polaridad invertida, para tener voltaje doble.

6. En un sistema de transformador en delta-Y, el voltaje secundario (línea a línea), será igualal voltaje primario (línea a línea):

A. multipicado por la proporción de las vueltas del secundario a las vueltas del primario.B. multiplicado por la proporción de las vueltas del secundario a las vueltas del primario y

multiplicado por 1.73.C. dividido por 1.73 y multiplicado por la proporción de las vueltas del secundario a las

vueltas del primario.D. dividido por 1.73 y dividido por la proporción de las vueltas del secundario o las vueltas

del primario.

4 - 24

7. En un sistema delta no conectado a tierra, si se desarrolla una fuga a tierra:

A. las cargas funcionarán normalmente.B. se quemará un fusible o saltará un interruptor automático.C. las cargas se desequilibrarán.D. solamente se tendrá disponible energía monofásica.

8. Un transformador en Y-delta, reductor de 2 a 1, tiene 415 voltios (línea a tierra) en elprimario. ¿Cuál es el voltaje secundario línea a línea?

A.240VB.138VC.277VD.208V

9. Si se invierte la secuencia de las fases:

A. todas las cargas trifásicas conectadas funcionarán en una sola fase.B. los motores girarán en sentido contrario.C. las corrientes en las líneas, se desequilibrarán, gravemente.D. las fases estarán separadas solamente 60 grados en lugar de los 120 grados.

10. En un sistema en delta de cuatro alambres, el voltaje línea a tierra será:

A. el voltaje, línea a línea, multiplicado por 1.73, en todas las fases.B. cero en una fase.C. más alto en una fase que en las otras dos.D. el mismo que el voltaje línea a línea.

11. Los motores de voltaje dual pueden ser conectados:

A. en Y para bajo voltaje, y en delta para alto voltaje.B. para funcionar en bajo voltaje con un conjunto de devanados, mientras que el

otro conjunto funciona en alto voltaje.C. tanto a la energía monofásica como a la trifásica.D. con los devanados en serie para alto voltaje o, en paralelo, para bajo voltaje.

12. Si la lectura de la resistencia entre dos terminales de un transformador, es baja, jamásdeben conectarse:

4 - 25

A. juntos.B. en serie.C. a diferentes conductores en fase.D. a la carga.

LECCION 5

Lectura de Diagramas Eléctricos

INTRODUCCION

Los diagramas esquemáticos son una ayuda importante para entender cómo los sistemas decontrol eléctrico encauzan y dirigen la energía eléctrica, para arrancar, detener, frenar, invertiry organizar las secuencias del funcionamiento de las máquinas. Son también fundamentalesen la identificación de fallas.

Esta lección está enfocada, en primer lugar, hacia los símbolos que se pueden encontrar enlos diagramas esquemáticos y los componentes que ellos representan. Segundo, usando susdiagramas esquemáticos, se representará el funcionamiento de diferentes circuitos típicos decontrol.

OBJETIVOS


• Identificar los componentes en los diagramas esquemáticos y, explicar lo que elloshacen.

• Explicar el funcionamiento de los circuitos típicos de control de motores.

• Encontrar las diferentes partes o elementos de los componentes en los diagramasesquemáticos lógicos en escalera, de relevado res.

• Determinar la secuencia de funcionamiento de las máquinas, a partir de un diagramalógico en escalera, del relevador.

5-1

DIAGRAMAS ELECTRICOS

Hay varias clases de diagramas que, los electricistas pueden encontrar útiles endiferentes aspectos de su trabajo.

~71A,317H .375A CONNECTIONDIAGRAM

WHT RG

'H'SWITCH

BLO GRN

1':A('.2 [,.\C.I 6('·'@ @ P,C, BUARD

H ~J\. G® w 1(21 R ®

® ®

Algunos son como un simple mapa de carreteras, en el cual se indica dónde se encuentranlos componentes y, entre ellos, a dónde van los alambres. El tipo de diagrama del cableado ode la instalación que aparece arriba, es útil cuando se trata de reemplazar componentes, yaque ubica e identifica los terminales y los alambres que los acompañan y, muestra los coloresde los alambres.

Los planos arquitectónicos, suministran, a una escala mayor, el mismo tipo de información.Ellos muestran dónde se encuentran las uniones, las tomas, las luces, los fusibles, las cajasde interruptores, las líneas de energía, los tubos conductores, los canales para conductoreseléctricos y, otros componentes de distribución eléctrica de un edificio.

Si se sabe lo que representan los símbolos, la lectura de esta clase de diagramas no es másdifícil que, la interpretación de unos planos de plomería o, de un sistema estructural.

5-2

Sin embargo, los diagramas esquemáticos, son más abstractos y menos gráficos; pueden ono indicar dónde realmente se ubican los componentes y los alambres. Pero siempre indi-carán el recorrido de la corriente entre los componentes, y mostrarán, mediante símbolos,cuál es la función de cada componente.

3

PB2

2

TR1

Este diagrama esquemático del arranque de un motor de voltaje reducido, de ninguna manerase parece al equipo real. Pero, identificar y seguir en él los circuitos, es mucho más fácil quehacerlo en un dibujo con muchos detalles, ya que, los componentes con funciones relaciona-das, generalmente se agrupan entre sí.

En el diagrama, se muestran agrupados a la derecha, la carga y los componentes que envíanla energía al motor. El diagrama muestra que los resistores, en serie con las líneas de ener-gía, reducen el voltaje durante la arrancada del motor. Los componentes de control aparecena la izquierda, en el esquema del circuito de control. El diagrama indica que, un relevador(relé) de demora, determina cuánto tiempo se necesitará, después de que se oprima el botóndel encendido, para que sean puestos en derivación los resisto res del motor de arranque.

5-3

Todos los diagramas usan símbolos simplificados para representar los componentes. Parapoder entender los circuitos, es necesario ser capaz de reconocer los símbolos.

SIMBOLOS ESQUEMATICOS

Componentes del Circuito

Los transformadores aumentan o disminuyenel voltaje de la energía principal, activan ciertasclases de medidores de vatios y de amperímetrosy, suministran bajo voltaje a los circuitos de controlde la energía.

Los diodos o rectificadores, se usan para convertir la CA en CD, como cuando se utilizaenergía CD de bajo voltaje, para activar los circuitos de controlo para cargar baterías.

-~~ILos fusibles y los interruptores de circuito se encontrarán en serie en las líneas de energía deentrada. Los interruptores de circuito ("circuit breakers", en inglés) pueden tener, tanto unasección térmica para abrir el circuito cuando la corriente sea demasiado alta durante untiempo prolongado, como una sección magnética para abrir el circuito en forma inmediata, conel fin de protegerlo de daños debidos a cortocircuitos .

---111 11....-..,.a- II

..,.a-Fusibles Interruptores de circuito con

disparadorestérmicos o magnéticos

Las sobrecargas térmicas también se encuentrancon frecuencia en las líneas de energía que van alos motores.

5-4

Interruptores

Muchos de los componentes de un circuito de control, esencialmente son interruptores("switches") que permiten o impiden el paso de la corriente.

Los interruptores se describen según su número de contactos; por el número de posicionesque pueda tener el contacto o los contactos móviles; por el número de circuitos independien-tes que puedan controlar los contactos; por la posición normal (si hubiese alguna) de loscontactos; y por la clase de fuerza que mueve los contactos.

1. Todos los interruptores tienen contactos que seencuentran juntos o separados.

Con el fin de cerrar un circuito, se deben unirdos contactos; para abrirlo se deben separar.En los símbolos del interruptor, no se muestranlos contactos. Un contacto está en la barramóvil y otro, en el terminal fijo, en un interruptorunipolar.

Los interruptores bipolares usan cuatro contactosindividuales para abrir o cerrar un solo circuito.Se colocan en corto mutuo dos contactos esta-cionarios, mediante la conexión de dos contactosmóviles, en un interruptor bipolar.

contactos

~<r-

I--o (}-2. Los interruptores pueden ser de dos posiciones, de tres posiciones, de cuatro posiciones y

asi sucesivamente.

En el interruptor de dos posiciones, unipolar, deun solo desplazamiento, solamente hay un parde contacto. Puede encontrarse abierto o cerrado.

En un interruptor de dos posiciones, unipolar dedoble se dan dos lugares posibles en donde,un contacto móvil, puede tocar un contacto fijo.Se cuenta con tres terminales. El terminalconectado al contacto móvil, se llama terminal"común".

Los interruptores giratorios y los de cilindropueden presentar muchas posiciones y conectar,uno a la vez, un terminal con muchos otros. Unao varias de las posiciones, pueden estar abiertas,sin conexión.

(}-

(}-(}-

O--

5-5

3. Un interruptor puede ser de polo único, doble o múltiple. Esto se refiere al númerode pares de contacto en el interruptor y por consiguiente. al número de circuitosindependientes que puede controlar el interruptor.

La línea no contínua significa que los paresde contacto, o polos, de interruptores de polodoble o múltiple, se han "agrupado mutuamente"en forma mecánica; todos los pares de contactose mueven juntos cuando se aplica una fuerzaexterna.

Los interruptores usados para controlardirectamente la energía trifásica, son de trespolos. Todas las tres líneas de la energía seabren o cierran al mismo tiempo.

4. Algunos interruptores, como los interruptores ordinarios de presión, tienen "memoria";recuerdan cualquier posición que han dejado, y la conservan, permaneciendo abiertos ocerrados.

Muchos interruptores de una y de dos posiciones,utilizados en los circuitos de control industrial, notienen memoria; son "interruptores de contactomomentáneo" programados, mediante un resorteo un peso, para hacerlos regresar a su posiciónnormal, cuando no se esté ejerciendo una fuerzaexterna. El botón de presión que se usa paradarle arranque a un motor, es un ejemplo muy común.

Cuando alguna fuerza presiona u oprime el resorte,o levanta el peso, los contactos NormalmenteAbiertos se cierran y, los contactos NormalmenteCerrados se abren. Cuando desaparece la fuerza,los contactos regresan a su condición normal.

I--o cr

NA

NC

En los diagramas, los interruptores montados con resortes, se representan siempre en suposición "normal", sin la fuerza exterior. También se pueden identificar como NC-normalmente cerrado; o NA - normalmente abierto. (En inglés, este último se identificacomo NO - "normally open").

La condición normal nada tiene que ver con el hecho de que el interruptor se encuentrecon más frecuencia abierto o cerrado. Algunos interruptores raramente se encuentran ensu condición "normal". Por ejemplo, el interruptor de la bombilla de la puerta de un refrige-rador, es un interruptor NC. Sin embargo, la mayor parte del tiempo está abierto, pues lapuerta del refrigerador está cerrada y mantiene su resorte oprimido.

5-6

5. Se necesita cierta fuerza externa para accionar un interruptor. Un interruptor que se man-tenga normalmente abierto o cerrado, requiere una fuerza adecuada para que controle suresorte o peso. Aun, los interruptores de memoria, cuentan con cierto tipo de trinquete oresorte central incorporado, para mantener los contactos abiertos o cerrados, en formarápida y firme; se necesita una fuerza para superar su efecto.

Esta fuerza puede provenir de:

• una persona

• la parte móvil de una máquina

• un cambio en la presión, en el nivel de un líquido, en el flujo, o en la temperatura

• una corriente eléctrica

Interruptores manuales

I-o o-

Interruptor de presión Botón de presión Interruptor de pie o de pedal

Interruptores de límite

Estos son interruptores generalmente dotados de resortes, normalmente abiertos o cerrados,equipados con un émbolo, palanca o rodillo. Una leva, una rampa o una parte de la máquinapresiona el émbolo, activando de esta manera el interruptor. Los interruptores normalmenteabiertos (NA) se dibujan como si pareciera que se fueran a abrir y, los interruptores normal-mente cerrados (NC) como si se fueran a cerrar.

Existen cuatro tipos:

5-7

NC NA NC mantenidoabierto

NA mantenidocerrado

Interruptores de flujo. presiÓn y nivel

Una paleta o una aspadentro del flujo de unacorriente, acciona uninterruptor, en respuestaa los cambios de flujo.

Los interruptores de vacío yde presión, usan un diafragmao pistón: el cambio de presióndetrás de ellos oprime unresorte y activan el interruptor.

Los interruptores de nivelde fluidos usan un flotadorpara registrar los cambiosde nivel y, activar elinterruptor.

Interruptores de temperatura

Los termostatos, los interruptores automáticos de sobrecarga térmica y los interruptores delímites máximo y mínimo de temperatura, se activan cuando la temperatura sube o baja.

r=

Muchos intrerruptores de temperatura, tienen una bobina o franja bimetálica que se dobla yactiva los contactos, en respuesta a los cambios de temperatura.

EJERCICIO PRACTICO I L2A

Cuando el operador oprime el botóndel interruptor A, la energía de L1, laque normalmente va a T1 , es enviadaa T2.

B L2

Instale el interruptor B para que ejecuteel mismo trabajo.

L1----o.lO-

5-8


1) ¿Qué tipo de instalación del interruptor permitirá que T1 ó T2, ó ambos, ó ninguno, seaconectado con L1?

A. Un interruptor de doble polo y dobledesplazamiento.

B. Dos interruptores de un sólo polo yun sólo desplazamiento.

C. Un interruptor giratorio de posiciónmultiple y, de un sólo polo.

D. Un interruptor de posición triple, deun sólo polo y, de doble desplazamiento.

2) Dibuje el circuito.

Relevadores

L2

Los interruptores operados eléctricamente, se llaman relevadores (relés o, "relays", en inglés).La corriente, en una bobina de un relevador, produce una fuerza magnética que hala unaarmadura móvil y desplaza los contactos de sus posición normal.

Cuando se energiza la bobina, los contactos se desplazan a la posición Activa.

---a(o_I

----~o_

inactivo activo

5-9

Frecuentemente, la bobina de un relevador,dibujada simplemente como un círculo conun rótulo, aparece en un lugar en el diagramaesquemático y, los contactos aparecen enotro lugar diferente.

Los contactos del relevador pueden presen-tarse normalmente abiertos o normalmentecerrados. Normalmente Abierto Normalmente Cerrado

Los relevadores generalmente tienen varios polos, o conjuntos de contactos independientes,incluyendo, tanto a los contactos Normalmente Abiertos como a los contactos NormalmenteCerrados.

Algunos pequeños relevadores son tan sensibles que la bobina funcionará con la corrienteproducida por una fotocelda. Los grandes interruptores de circuito y los mecanismos deinterrupción en las líneas de servicio, tienen bobinas que requieren muchos amperios paraser activados, y las contactos son diseñados para soportar corrientes y voltajes altos. Existendiferentes tipos y tamaños:

Los contactores, conectan la corriente a los equipos que usan energía. Los contactos princi-pales están Normalmente Abiertos, pero algunas veces hay contactos auxiliares, activadospor la misma bobina, que pueden estar NA ó NC. El relevador, en el arranque magnético deun motor, es-un contactor. Los contactos, con frecuencia, se pueden reemplazar.

Los Relevadores de Control proporcionan la toma de decisiones lógica, en la mayoría de loscircuitos de control. Sus bobinas funcionan con voltajes CD ó CA y, sus diferentes conjuntosde contactos conmutan corrientes relativamente pequeñas.

Los Relevadores de Estado Sólido hacen las mismas cosas que los otros relevadores, perofuncionan de una manera totalmente diferente. En ellos no hay bobinas, contactos, o partesmóviles. Los dispositivos de estado sólido - frecuentemente transistores o rectificadores desilicio controlados - encienden o apagan un circuito como respuesta a la entrada de unaseñal de corriente o de voltaje.

Relevadores Especiales

Los Relevadores de Cerrojo o de Pestillo tienenun cerrojo o aldabilla que conservan los contactosen su condición Activa, aún después de haberinterrumpido la corriente de la bobina. Algunoscerrojos se pueden disparar manualmente, pero,muy frecuentemente, otros electromagnetos retiranel cerrojo, permitiendo el regreso de los contactos,a su estado NO activo. Ambas bobinas aparecen,separadamente, en el esquema.

5 -10Cerrojo

Los Relevadores Temporizados o de Demoraincluyen un temporizador neumático o amorti-guador, como el cilindro de aire de un guardapuerta. Este proporciona al relevador una demoraprogramada, frecuentemente ajustable, en eltiempo. La bobina se representa en el diagramaidentificada con una T ó TR.

Los relevadores temporizados o de demora (llamados "timed relays", en inglés), puedenproporcionar cuatro tipos posibles de demora:

1) cierre de contacto retardado, cuando se energizala bobina. Este enciende algo, un tiempo despuésde que un interruptor envía una señal de control.

2) apertura de contacto demorado, cuando se ener-giza la bobina. Este apaga algo, un tiempo des-pués de que un interruptor envía una señal decontrol.

3) cierre de contacto demorado, cuando se desener-giza la bobina. Este enciende algo, un tiempo des-pués de que un interruptor deja de enviar unaseñal de control.

4) apertura de contacto demorado cuando la bobinaes desenergizada. Este apaga algo, un tiempodespués de que un interruptor deja de enviar unaseñal de control.

Los relevadores temporizados de demora, con contactos tanto NA como Ne, pueden tener unacombinación de los tipos anteriores. Los conjuntos de contactos se muestran por separado.

5 -11

Temporizadores

Como un relevador temporizado, un temporizador o marcador de tiempo ("timer", en inglés)enciende o apaga un circuito, después de un lapso de tiempo.

Ellos pueden proporcionar más precisión, especialmentecuando se requieren grandes intervalos de tiempo.Generalmente se tiene un motor, como un motor de reloj,que activa el conjunto de contactos aunque, los tempori-zadores de estado sólido son cada vez más comunes.

Frecuentemente el tiempo se puede volver a fijar, usandouna señal sobre una línea de programación del tiempo o,apagando el motor del temporizador. El símbolo puedemostrar los contactos directamente controlados.

Contadores

Los contadores encienden o apagan un circuito despuésde que hayan tenido lugar una serie de eventos. Cadavez que se dispara un interruptor de entrada, se envíaun voltaje a la entrada, y el contador avanza hasta quese alcance su número preestablecido. El símbolo esparecido al del relevador o temporizador.

II

REPOSICION I(RESET) I

II

---o¡t-

Los símbolos aquí estudiados son bastante estandarizados, aunque puede haber variacionesen algunos tipos de diagramas esquemáticos. La mayoría de los símbolos utilizados en losdiagramas esquemáticos, tienen razón de ser, si se tiene alguna idea de lo que es o hace undeterminado componente o dispositivo.

En el Apéndice se presenta una tabla de consulta rápida de estos y otros símbolos.


Una vez activado por el relé TR1, el solenoide se desactivará inmediatamente cuando:

A) el flujo comience. C) cambie la temperatura

8) el relé es desactivado D) Todas las respuestas anteriores.

PB1 TR1 FS1

5 -12

LECTURA DE DIAGRAMAS LOGICOS EN ESCALERA

Los diagramas lógicos en escalera, son esquemas de la lógica de funcionamiento y de loscircuitos de control de un sistema. Los componentes de energía - motores, fusibles, interrup-tores de circuito, disyuntores principales, e interruptores de contacto mediante la energía- noaparecen allí representados.

Se le denomina diagrama lógico en escalera, debido a su forma básica. Las dos líneas deenergía del circuito de control, L1 Y L2, que aparecen verticalmente a la derecha ya laizquierda, son las dos barandas de la escalera. Las líneas horizontales que corren paralelasentre las barandas, son los peldaños, también conocidos como travesaños o escalones.

Cada escalón está identificado con un número, sobre la margen izquierda. La función de cadapeldaño, frecuentemente se escribe en la margen derecha.

Algunas veces, se numeran los alambres individuales, en los diagramas lógicos de escalera,de tal manera que éstos, los diagramas, se puedan usar para identificar los alambres en elequipo real. Los componentes se rotulan y numeran para su identificación. Por ejemplo: Losinterruptores de botón de presión se rotulan PB1, PB2, (etc.); los interruptores de presiónpueden identificarse como PS1, PS2, (etc.); los interruptores de temperatura TS1, TS2, y asísucesivamente. Las bobinas de relevador generalmente aparecen con un rótulo de número yletra, como CR1 para "relevador del control 1": M1 para "contactar 1 del arranque del motor";o M2 para "contactar 2 del arranque del motor".

Los números de la margen derecha se refieren a otros escalones que contienen conjuntos decontactos, activados por una bobina en ese peldaño. Por ejemplo, en el extremo derecho delescalón 1, el número 2 se refiere al conjunto de contactos (M1 ) del peldaño 2, que es activadopor la bobina (M1) en el peldaño 1. En el extremo derecho del escalón 2 hay un 3 que serefiere al conjunto de contactos (M2) activado por la bobina (M2) del peldaño 2. Los númerossubrayados de la margen derecha se refieren a los conjuntos de contactos de los otrospeldaños que, se encuentran Normalmente Cerrados.

5 -13

Los contactos M1 y M2 son contactos auxiliares de los contactores del motor. Los principalescontactos de energía, activados por M1 y M2 no aparecen en ninguna parte en el esquema,ya que, se encuentran en el diagrama del circuito de energía.

Cada escalón es una cadena en serie de componentes, a través de los cuales debe pasarvoltaje para activar el dispositivo al final del peldaño. Algunas veces hay conexiones entre lospeldaños 'que colocan los componentes en paralelo o en alguna combinación de serie y enparalelo.

Flujo de Energía

La lectura de los diagramas lógicos en escalera, conlleva el seguimiento del voltaje o de laenergía, para ver qué componentes deben estar encendidos o apagados, Activos o No Acti-vos, en cada etapa del funcionamiento del sistema.

En cada escalón, el voltaje de L1 pasa o no, a través de uno o varios interruptores. Algunos,como los interruptores de límite, perciben las condiciones dentro del sistema; otros, como losinterruptores de parada o arranque, permiten conectar entradas prove-nientes de fuera delsistema.

Muchos peldaños también incluyen relevadores, temporizadores, u otros contactos. Estospermitirán o bloquearán el flujo de voltaje, dependiendo de, si su bobina esté Activa o NoActiva, en otro peldaño de la escalera.

En el extremo derecho de cada peldaño está el dispositivo, generalmente una bobina delrelevador, un solenoide o un indicador de cualquier naturaleza, que actúa o no actúa,dependiendo de que le llegue voltaje. En cada peldaño, nunca habrá más de uno de estosdispositivos.

Los contactos de los interruptores automáticos de sobrecarga se presentan, algunas veces,entre las bobinas del contactor y L2, aunque estos sean activados por sensores térmicos enlas líneas al motor, más que por cualquier otra cosa en el diagrama lógico en escalera. Esprobable que las cargas trifásicas, tengan tres interruptores de sobrecarga, para protegercada línea. El símbolo que aparece en la línea 1, los agrupa a todos.

Los diagramas lógicos en escalera, normalmente se leen de izquierda a derecha y de arribahacia abajo, como una página impresa. Por lo general, esto corresponderá a la secuencia deeventos, en el funcionamiento del sistema.

5 -14

Usualmente, la mejor manera de seguir el funcionamiento de un circuito, en un diagramalógico en escalera, es empezar en el interruptor de arranque. Oprímalo, siga la energía através de este, y observe lo que sucede después. Por lo general, un evento es la causa deque suceda algo, lo que a su vez será el origen de otro evento y, así sucesivamente.

Algunas veces, los eventos tienen lugar al mismo tiempo y no es necesario un órden entreellos. Diferentes conjuntos de contactos en un mismo relevador, por ejemplo, son activados almismo tiempo por la misma bobina.

Sin embargo, frecuentemente los eventos que virtualmente tienen lugar al mismo tiempo,ciertamente tienen un orden de causa a efecto que, aparecerá claro, cuando se rastrean a lolargo del circuito.

Circuito del Arranque Magnético de un Motor

Los dos primeros escalones del circuito que aparecen en este diagrama lógico en escalerarepresentan un arranque magnético común de un motor.

Al presionar el botón PB2 se envía energía a la bobina M1. Esta se activa cerrando todos loscontactos M1 , incluyendo los contactos de la línea de energía (los que sólo aparecen en eldiagrama de los circuitos de energía), y arrancando el motor y el conjunto auxiliar de contac-tos M1 de la línea 2.

El interruptor PB2 y los contactos M1 están en paralelo. Los interruptores normalmente Abier-tos, o los contactos en paralelo, constituyen lo que se llama un circuito O (denominado "OR",en inglés); la bobina es activada y el motor funcionará cuando, PB2 .6. los contactos M1, estáncerrados. .

5 -15

Tan pronto como M1 se ha activado, la energía irá a la bobina a través de los contactos M1.Y, mientras esté yendo la energía a la bobina M1, los contactos M1 permanecerán cerrados.

Tan pronto como M1 se ha activado, la energía irá a la bobina a través de los contactos M1.Y, mientras esté yendo la energía a la bobina M1, los contactos M1 permanecerán cerrados.Así, el contactar M1 se estará enviando energía a sí mismo, y permanecerá activo después desoltar el PB2. Los contactos del PB2, normalmente abiertos, regresan a su estado No Activo,pero el motor seguirá funcionando ya que los contactos M1 permanecen cerrados. Esto,frecuentemente, se denomina un circuito sellado o circuito de retención.

El interruptor de parada PB1 está conectado generalmente, en posición cerrado como todoslos dispositivos de emergencia de parada. Cuando es activado, corta el voltaje de controlhacia cualquier cosa, en la línea y, permite el "retiro" de la bobina M1. Todos los contactos M1se abren, incluyendo los contactos sellados, parando así el motor. Si PB1 se suelta, el motorno volverá a arrancar hasta que se vuelva a presionar PB2.

Un motor se puede arrancar o detener con un simple interruptor, pero un circuito de arranquemagnético de motor tiene varias ventajas:

a) Protección de bajo voltaje. Si el voltaje de un sistema disminuye tanto como para dañar elmotor, también permitirá sacar al inducido de la bobina M. El motor se desconectará. Si serestablece el voltaje del sistema, el motor no arrancará hasta que PB2 sea presionado denuevo.

b) Estación mÚltiple de arranQue/parada. Se puede añadir cualquier cantidad de botones dearranque y parada, para controlar el motor desde diferentes puntos.

Los interruptores de parada se conectan en serie con PB1; los interruptores de arranque seconectan en paralelo con PB2. Los conductores, para esos puntos alejados, pueden serbastantes delgados ya que, su corriente solamente alimenta las bobinas como M1 y M2.

c) Protección de la sobrecarga. Si algún motor consume mucha corriente, durante muchotiempo, se recalentará y se quemará Los interruptores automáticos de sobrecarga (deno-minados "overload breakers" ó OL's, en inglés), son interruptores de temperatura quecaptan el calor producido por la corriente en cada línea al motor. Cuando alguna línea secalienta mucho, él se abre. En los grandes motores, los interruptores automáticos de sobre-carga interrumpen la poca corriente que va al contactar de arranque, en vez de la altacorriente de la línea de energía. Esto asegura que todas las líneas de energía se abran ala vez y, el motor no pueda funcionar con una de las fases fuera de servicio.

5 -16

1. Conecte, el interruptor de botón a presión PB1lS1 _L M1

PB1, el interruptor de límite LS1, y loscontactos M1, de tal manera que se --()=:=JQ- -o o- ~detenga el motor y se enciendan las luces

L1 L2cuando la máquina se ponga en marcha paraactivar LS1; pero, que permita que el motor 1 -ªvuelva a funcionar y, la luz se apague, si eloperario mantiene presionado PB 1.

2. ¿Cuál lista, tiene en orden correcto, los 2

siguientes eventos?, ,/

A) Se presiona PB2, la bobina M1 se 3activa, se cierran los contactos M1. ,/ ,

B) Se "retira" la bobina M1, se abren loscontactos M1 , se activa la bobina M2.

Ll PBl OL'S L2

e) Se activa la bobina M2, se cierran 2

los contactos M2, se cierran loscontactos TS1. 2

2 ªD) Se abren los contactos M2, se cierran M2 TSl

5

los contactos TS1, se activa la bobina 3

eR1.

3. Esta variación de un arranque magnéticode motor, funcionará normalmente, exceptoque:

A) el motor volverá a arrancar L1 PB2 L2_j_automáticamente, después de una 1falla de la energía.

PB1 M1B) PB 1 debe mantenerse abierto con 2

el fin de "empujar" o "estimular" elmotor.

e) los contactos M1 se cerrarán,solamente si, PB1 y PB2 se presionanal mismo tiempo.

D) PB 1, ó PB2, arrancará el motor siestá parado o, lo detendrán, si estáfuncionando.

5 -17

Funciones Adicionales del Control

La mayoría de los controles de las máquinas realizan más funciones, además de arrancar losmotores. Por ejemplo:

L1 PB2 L2PB1 PB4

2J.

, "PL12

" ,

3 TR1 8

PBS

4 S

F51

S

6

M1 , " PL27

" ,TR1

518

a) Una luz piloto (PL 1, peldaño 2) en paralelo con la bobina M1 , se encenderá cuando elmotor esté funcionando.

b) La bobina de un relevador (TR1, peldaño 3) en paralelo con la bobina M1, encenderá oapagará algo, un lapso de tiempo después de que el motor arranque o se detenga.

e) Al conectar otro circuito completo del arranque del motor (peldaños 4 y 5) en paralelo conla bobina M1 , se asegura que, el segundo motor, pueda funcionar únicamente, cuando yaesté funcionando el motor controlado por M1.

d) Un conjunto de contactos auxiliares, normalmente cerrados (M1 línea 7), activados por labobina M1, enciende una luz piloto o una señal de alarma, cuando, por alguna razón, seapague el motor.

Este se llama con frecuencia un circuito NO (denominado "NOT", en inglés), yaque el dispositivo indicador se activará siempre, aunque la energía NO vaya aM1. Esto es muy útil cuando el motor, controlado por M1 , deba estar operando,para el correcto funcionamiento de la máquina. Puede tratarse, por ejemplo, delmotor de una bomba de lubricación.

5 -18

e) Otro interruptor de botón PB3, normalmente abierto, en serie con el interruptor de arranquePB2, proporciona un enlace de seguridad para evitar el funcionamiento al menos que,ambos interruptores se cierren al mismo tiempo.

Dos o más interruptores Normalmente Abiertos, o contactos, en serie, constituyenun circuito V (denominado "ANO", en inglés), ya que los dos, PB2 V PB3 debenestar cerrados.

f) Otro interruptor de parada, normalmente cerrado (PB4), en serie con el primer interruptorde parada (PB1), permite apagar el sistema desde dos lugares diferentes. Varios interrup-tores de parada, de emergencia, conectados en serie, se usan comúnmente, en muchossistemas.

Una combinación de dos o más interruptores, Normalmente Cerrados, conectadosen serie comúnmente se denomina un circuito N-O (conocido como "NOR", eninglés), ya que lo que ellos controlan NO funcionará si, uno O el otro, llegase aser activado.

g) Los dos interruptores de nivel de fluido, Normalmente Cerrados (FS1 y FS2), en paraleloen los peldaños 5 y 6, forman un circuito NY (denominado "NANO", en inglés). Para que elmotor M3 NO funcione, los dos, FS1 V FS2 deben estar activos (abiertos).

5 - 19

LISTAS DE SECUENCIAS y CUADROS DE CONDICIONES

La razón para la lectura de diagramas lógicos en escalera, frecuentemente es para averiguarcómo funciona una máquina o un sistema. Al trazar circuitos complicados, es útil, con frecuen-cia, establecer una lista que, recopile las acciones que tienen lugar, el órden en que éstas sesuceden y, los efectos que, cada una de ellas, producen.

La siguiente máquina está hecha para conducir, objetos uno por uno dentro de un horno,mediante un transportador, cocinarlos allí durante un cierto tiempo previamente establecido,antes de volverlos a desplazar.

RElEVADORESy TERMINALES

IIOTOR PARA ACCIONAR LA CORREA

L1 L2PB2

PB1 LS2 S

M1

2

TR1 LS 3 ALLOl'S

3 2

LS2

4~

HTR

T1

S 3

LS1

6

5 - 20

Cuando se traza el funcionamiento del sistema, se empieza con el interruptor de arranque,PB2. Al presionarlo se envía energía mediante los contactos normalmente cerrados de LS2,para activar el solenoide S, abriendo así las puertas. Cuando se levantan las puertas, secierra LS3 (peldaño 3) y en consecuencia arranca el motor M1 del transportador, y los contac-tos M1 (peldaño 2) se sellan.

Al funcionar el motor, hace que un objeto pase LS1 (peldaño 6) abriéndolo momentánea-mente. Este, vuelve a colocar el temporizador TR1 (peldaño 5) en cero.

El evento siguiente es la llegada del objeto al horno y la apertura de LS2 (peldaño 1). Se parael motor del transportador. Se abre la válvula de solenoide permitiendo la caída de las puer-tas. Al caer las puertas, se cierra LS4 (peldaño 4). Ha sido ya activado LS2, encendiéndose elcalentador (peldaño 4). Cuando el horno alcance la temperatura de cocimiento necesaria, secierra T1 (peldaño 5) y arranca el temporizador TR1 (peldaño 5).

Después de un intervalo preestablecido se detiene TR1, cerrando los contactos TR1 (peldaño3). De la misma manera que el interruptor de arranque, esto hace abrir las puertas, lo quecierra LS3, enciende el motor del transportador, saca fuera del horno lo que ya ha sido cocido,y el ciclo vuelve a empezar.

Un Listado de la Secuencia de todo el ciclo, parecería así:

ACCION RESULTADO

1. Se presiona el botón de arranque Se cierra PB2

2. El solenoide levanta las puertas Se cierra LS3

3. Se enciende el motor del transportador Se abre y se cierra LS1, reposicionandoTR1; se cierra LS2 (peldaño 4), se abreLS2 (peldaño t)

4. Se detiene el motor del transportador,caen las puertas Se cierra LS4

5. Se enciende el calentador Se cierra T1

6. Arranca el temporizador; se detiene Se cierra TR 1

7. El solenoide levanta las puertas Se cierra LS3

8. Arranca el motor del transportador Se repite el ciclo

5 - 21

Algunas veces es útil también, tener un cuadro de las condiciones que se deben cumplir paraque, un determinado componente, esté encendido o apagado.

Para poner a funcionar el motor M1 del transportador: LS3 debe estar encendido, o activo.PB1 NO debe estar activo. Debe estar activo PB2 ó los contactos M1 ó TR1. Si PB2 ó M1están activos, LS2 NO debe estar activo.

Para que el solenoide levante las puertas: PB1 NO debe estar activo. Deben estar activos óPB2 ó los contactos M1 ó TR1. Si PB2 ó M1 están activos, LS2 NO debe estar activo.

Para encender el calentador: LS4 y LS2 deben estar activos.

Para que el temporizador funcione: T1 debe estar activo.

Un Cuadro de Condiciones para el funcionamiento de estos componentes, podría ser comoel siguiente:

Componentes Encendidos Activos Inactivos

Motor M1 LS3 PB1yPB2 O M1 LS2OTR1

Solenoide S PB1PB2 O M1 LS2OTR1

Calentador H LS4 y LS2

Temporizador TR1 T1

El diagrama lógico en escalera para un sistema complicado, puede ser bastante largo. Losinterruptores y relevadores involucrados en el funcionamiento de un dispositivo, pueden en-contrarse en varios y diferentes peldaños. Un Cuadro de Condiciones proporciona la manerade conocer exactamente y a primera vista, cuáles componentes controlan un evento.

5 - 22


En el circuito del horno secador, descrito anteriormente, cuál sería el resultado:

1. Si jamás se abren los contactos TR1:

a) El calentador no se apagaría.

b) El temporizador no funcionaría.

e) Ni el motor ni el solenoide se podrían encender.

d) Jamás se encendería el horno.

2. Si LS2 estuviera descompuesto, por lo cual, no se pudiese activar:

a) El objeto pasaría de largo por el horno sin detenerse

b) El temporizador no se podría volver a programar.

e) Unicamente después de volver a programar el temporizador, las puertas se levantaríany, funcionaría el motor.

d) Funcionaría el motor pero las puertas no se levantarían.

3. Si no se cierra el interruptor de temperatura:

a) El objeto no se hornearía.

b) El calentador permanecería encendido, aún después de levantarse las puertas.

c) Jamás podrían funcionar el motor y el solenoide.

d) El objeto se hornearía durante demasiado tiempo.

5 - 23


EJERCICIO PRACTICO I L2BL1

,,--1-

Al conectar entre sí, con un alambre de cierre los dos terminales del lado de la entrada,convierte al interruptor bipolar, en un interruptor unipolar, de doble desplazamiento.


1) B es la respuesta correcta.

Un interruptor de doble desplazamiento y de doble polo (A) tiene cuando mucho sólo tresposiciones. No puede proporcionar la totalidad de las cuatro condiciones diferentes solici-tadas (T1 encendido, T2 encendido, T1 y T2 encendidos, T1 y T2 apagados).

Con un interruptor unipolar giratorio de posición múltiple, (C) no habría manera de prender,al mismo tiempo, T1 y T2 sin tener que conectarlos mutuamente con un alambre de cierre,lo cual, haría imposible, el encenderlos en forma individual. Un interruptor de tres posicio-nes, de un solo polo, de doble desplazamiento, tiene la misma limitación.

2) L2L1


La respuesta correcta es A, el flujo comienza.

Tan pronto como el flujo comienza, el interruptor normalmente cerrado se abrirá, desactivandoel solenoide. La respuesta B no es correcta porque los contactos normalmente abiertos en elrelevador temporizado de demora de apagado no se reabrirán inmediatamente cuando elrelevador sea desactivado. Desactivando el relevador comienza una demora de tiempo; loscontactos se abren de nuevo solamente cuando se termine el tiempo de demora. La res-puesta C no es correcta porque no hay interruptor de temperatura en el circuito. La respuestaD no es correcta porque las respuestas B y C no son correctas.

5 - 24


1.

PB1LS1 _L M1

-()::=1Q- +O o- --;J+-L1 PB1 L2_L

1 aLS1

2

M1 , /

3"'_--~F-------(/ ,

2. A es la respuesta correcta. Al presionar PB2 se envía energía a la bobina M1, la cual seactiva y cierra los contactos M1.

B no es correcto pues, cuando la bobina M1 cae y se abren los contactos M1, la bobina M2se desactiva.

C no es correcto pues, cuando la bobina M2 se activa, los contactos M2 se abren, en lugarde cerrarse.

D no es correcto pues, cuando los contactos M2 se abren, la bobina CR1 no se puedeactivar.

3. B es la respuesta correcta. PB1 detendrá el motor, normalmente, siempre que la energíaatraviese los contactos M1. Sin embargo, PB2 puede sobrepasar PB1, enviando energíadirectamente a la bobina de M1. Presionando PB1 al mismo tiempo, evita el "sellamiento"y, permite estimular o hacer avanzar, poco a poco, el motor.


1. D es la respuesta correcta. Jamás se encenderá el calentador pues, el solenoide Snunca liberaría las puertas y, por lo tanto, LS4 jamás se cerraría.

2. A es la respuesta correcta. LS2 no se abrirá, y por lo tanto, las puertas permaneceránarriba y, el motor del transportador continuará funcionando.

3. D es la respuesta correcta. De hecho, el objeto se hornearía en forma indefinida.

5 - 25

REPASO FINAL

Parte I


1. Un diagrama esquemático muestra componentes:

A. donde realmente ellos están en el sistema.B. simbólicamente.C. solamente en la sección de la energía.D. mediante dibujos detallados.

2. La posición normal de un interruptor es, su:

A. condición activa.B. posición cuando no se le aplica fuerza alguna.C. posición abierta.D. memoria.

3. Un interruptor de límite, NC, mantenido abierto:

A. se cerrará, cuando caiga la temperatura.B. se cerrará, cuando alguna parte de una máquina hale de él.C. se abrirá, cuando se suelte su émbolo.D. se abrirá, cuando una pieza lo oprima.

4. Los números en la márgen derecha/de un diagrama lógico en escalera, se refieren a:

A. el número de interruptores en un circuito específico.B. al número de cargas que están conectadas en serie.C. la ubicación de los conjuntos de contactos activados por una bobina.D. los números del alambre.

5. En un diagráma lógico en escalera, las bobinas del relevador generalmente aparecen:

A. conectadas directamente a L1.B. en el extremo derecho de un peldaño.C. enseguida de los contactos activados por ellas.D. con dos o más bobinas, en cada peldaño.

5 - 26

6. Un circuito 0, consiste en dos o más:

A. interruptores NA en paralelo.B. interruptores NC en paralelo.C. interruptores NC en serie.D. interruptores NA en serie.

7. En un circuito sellado del arranque de un motor:

A. los contactos auxiliares están conectados en serie con el botón de arranque.B. los contactos NC mantienen funcionando el motor.C. el interruptor de arranque debe tener memoria.D. el contactor se envía energía a sí mismo a través de sus propios contactos.

8. Cuando se energiza la bobina de un relevador:

A. sus contactos NC pasan voltaje.B. sus contactos NA interrumpen el voltaje.C. sus contactos NC interrumpen el voltaje.D. ninguna de las respuestas anteriores es correcta.

(Prosiga a la Parte 11del Repaso Final, página 5-28)

5 - 27

Parte 11

El siguiente diagrama lógico en escalera, es el circuito para el funcionamiento de una lavadorasencilla.

L1PB1 TR1

L22.3.4

CR1

2 Válvula de drenaje

CR1 FL1

3 Válvula de llenado

CR1 TR1

4 1 Motor del agitador

5 TR1 11 Relevador temporizadode la lavadora

• CR1 es el relevador del control principal. • S1 es el solenoide que opera una válvula dedrenaje. Cuando S1 está activo, el drenaje está cerrado. • S2 es el solenoide que abre laválvula de llenado para permitir la entrada del agua a la lavadora. • M1 es el agitador delmotor. • TR1 es un relevador temporizado que determina cuánto tiempo debe funcionar elmotor del agitador. • FL 1 es una válvula de flotador que se activa cuando la lavadora estállena.

1. Coloque los siguientes eventos en el orden correcto.

1_jL2_3_ 4 5 6_7_8_9 10_

A. La bobina TR1 es energizadaC. Se desenergiza S2E. M1 se detieneG. Se energiza S21. Se energiza S1

B. Se cierran los contactos CR1D. Se activa FL 1F. Se abren los contactos CR1H. Se abren los contactos TR1J. Arranca M1

2. Encierre con un círculo los componentes activos o energizados cuando:

A. la lavadora está llena de agua y el agitador funcionando: CR1, S1, S2, M1, FL 1, bobinaTR1, contactos TR1.

B. se está llenando la lavadora: CR1, S1, S2, M1, FL 1, bobina TR1, contactos TR1.

C. se está drenando la lavadora: CR1, S1, S2, M1, FL 1, bobina TR1, contactos TR1.

5 - 28

LECCION 6

Técnicas para la Localización de FallasEléctricas

INTRODUCCION

Esta lección explica cómo identificar aquello que esté fallando en un sistema eléctrico que nofunciona de manera apropiada. Enfatiza la comprensión del funcionamiento del sistema y lainvestigación detallada de las fallas antes de solucionar lo que está mal. Luego, la lección nosdemuestra el método de pruebas para la eliminación sistemática de las posibilidades. Lalección concluye con el uso correcto del volti-ohmímetro (VOM) y la discusión de las causasfundamentales de los problemas eléctricos comunes.

OBJETIVOS

Al completar esta lección, usted deberá ser capaz de:

• explicar las secciones funcionales de un sistema eléctrico.

• utilizar las manifestaciones de la falla, para determinar sus probables causas.

• probar para eliminar sistemáticamente las posibilidades.

• determinar el por Qué de la falla de un sistema o un componente.

• usar correctamente los medidores.

• trabajar en forma segura en las cercanías de equipos energizados.

6-1

La identificación eficiente y efectiva de fallas no es un juego de acertijos. Es un tratamientosistemático para resolver un problema. Para identificar las fallas de cualquier parte de unequipo eléctrico, usted necesita:

1. Conocer el sistema.

Esto significa, entender el funcionamiento de los circuitos y de sus componentes engeneral. También quiere decir, saber cómo debe funcionar cada parte del equipo. Usteddebe estar familiarizado con las máquinas que estén bajo su responsabilidad.

2. Investigar las manifestaciones de la falla.

Es esencial averiguar lo que más se pueda acerca de la falla. Algunas veces, saber cómofalló la máquina, proporciona claves importantes para su reparación.

3. Enumerar las causas posibles del problema.

Basado en lo que usted sabe y, en la claves que haya descubierto, enumere las causasprobables de la falla. Generalmente ésto se puede hacer mentalmente. Pero si se tratade una máquina compleja, es bastante útil usar el papel y el lápiz para hacer la lista decausas.

4. Eliminar sistemáticamente las posibilidades.

Esto quiere decir, llevar a cabo pruebas en la máquina, en orden lógico. Generalmente,trate usted de eliminar un grupo numeroso de posibilidades con una sola prueba,reduciendo así las posibilidades con la mayor rapidez hasta que, sólo quede la causaverdadera del problema.

5. Descubrir la raíz de la causa del problema.

El poner a funcionar de nuevo el equipo no es, con frecuencia, la finalización del proce-dimiento de identificación de fallas. Usted debe ser capaz de descubrir por qué tuvo lugarel problema y, tomar las medidas para que no vuelva a suceder.

6-2

CONOCIMIENTO DEL SISTEMA

Antes de iniciar el proceso de identificación de fallas, usted debe saber cómo funciona elsistema:

• ¿qué eventos tienen lugar y, en qué orden?

• ¿qué componentes son la causa de cada evento?

Se puede concebir cada sistema como compuesto por tres secciones principales, o grupos decomponentes.

FUENTE CONTROL CARGADE 1. Control de Carga 1. Eléctrica

ENERGIA 2. Lógica 2. Mecánica3. Entradas

Dependiendo de la máquina específica, estas secciones variarán en complejidad e importan-cia. Pero siempre será de ayuda, entrar a considerar la falla de una máquina en términos de loque hace cada sección.

1. Fuente de Energía ...• distribuye al sistema, el voltaje (energía) principal y el de control.• proporciona una desconexión principal.• corta la energía en los casos de corto circuito o de sobrecarga en alguna de las fases.• puede cortar la energía en casos de bajo voltaje en una o varias fases.• puede monitorear la corriente, el voltaje, la energía, el factor de potencia.

2. ControL.• enciende o detiene los motores; conecta o desconecta otras cargas.• proporciona a los motores las funciones de arranque, contramarcha y parada.• puede monitorear y controlar la velocidad del motor.

6-3

3. Lógica...• recibe información de interruptores ("switches") y sensores.• toma decisiones.• envía señales al control de la carga.

4. Entradas...• contiene todos los interruptores y sensores del sistema.• responde a los cambios del sistema (posición de las partes, temperatura, presión, etc.)• suministra voltajes de entrada para los relevadores, en la lógica.

5. Carga...• Los calentadores y otros componentes mecánicos y eléctricos que realizan el trabajo. La

sección de carga también incluye la maquinaria que es accionada.

Para conocer un sistema, puede ser necesario estudiar un diagrama de cables de distribuciónpara establecer la forma como se está extrayendo la energía de las conexiones eléctricas deledificio.

Si el funcionamiento de una máquina conlleva muchos pasos o eventos, pueden ser necesa-rios los diagramas lógicos en escalera, para determinar los interruptores y relevadores quecontrolan cada evento.

Si el sistema emplea muchos dispositivos de entrada, como los interruptores de límite o foto-celdas, su rápida identificación y, localización en la máquina, permite ahorrar tiempo.

En el análisis de cierto tipo de fallas, también puede ayudar el conocimiento sobre el fun-cionamiento de los sistemas de levas, de los vástagos conectores, de las poleas impulsorasen V y, de otros dispositivos mecánicos.

6-4

~-------------------------------------------------------------------~ ~~ ----

INVESTIGACION DE LAS MANIFESTACIONES DE LA FALLA

La investigación de fallas es un proceso de eliminación sistemática de las posibles explica-ciones de una falla, hasta la identificación de la causa verdadera.

Los síntomas de una falla, indican, con frecuencia, si el problema radica en la sección de unamáquina, correspondiente a la fuente de energía, al controlo a la carga. Si los síntomas lepermiten eliminar al menos, alguna de las secciones principales, quiere decir que se ha tenidoun buen comienzo.

• Si el problema tiene lugar en un determinado punto del ciclo de unamáquina o, algún tiempo después de haber vuelto a encender lamáquina, lo más seguro es que, la Fuente de Energía, no sea lacausa.

• Si la máquina no está haciendo saltar los interruptores automáticos(también conocidos como disyuntores, o "breakers") y, no estáobservando la secuencia en la forma debida, se puede, casi concerteza, descartar la Fuente de Energía y la Carga. Hay querevisar la sección de Control.

• Si el voltaje correcto llega a un componente defectuoso, se puedendescartar las secciones de la Fuente de Energía y del Control.Revise el componente y su carga.

• Si los disyuntores automáticos saltan inmediatamente después deque se vuelve a arrancar la máquina, con todos sus interruptores("switches") apagados, generalmente se puede descartar todo, aexcepción de la Fuente de Energía y, los alambres entre la Fuentede Energía y la sección de Control.

• Si los disyuntores automáticos saltan cuando se activa una cargadeterminada, usualmente se puede descartar todo, menos la cargay su cableado.

6-5

ENUMERACION DE LAS CAUSAS PROBABLES

Las manifestaciones sugieren las probables causas de la falla:

Manifestación Causa Probable

1. Nada funciona. Problema de la Fuente de Energía:Interruptor principal automático disparado,interruptor o desconexión principal abierto;ausencia de voltaje en la línea.

2. Antes de que el sistema arranque, losinterruptores automáticos saltan tanpronto se conectan, los fusibles sequeman tan pronto se reemplazan.

Corto circuito en las líneas entre la Fuentede Energía y el Control de la Carga.

3. Cuando se activa una carga, losinterruptores automáticos saltaninmediatamente; los fusibles se queman.

Corto en la carga o, en las líneas entreel Control de la Carga y la Carga.

4. Algún tiempo después de haber activadola carga, los interruptores automáticosprincipales saltan; los interruptores desobrecarga saltan; o los fusibles se queman.

Sobrecarga o carga defectuosa.

5. El motor, u otra carga, arranca o sedetiene en el tiempo no indicado.

Problema de Entrada o de Lógica.

6. El motor funciona, pero no se detieneo invierte la marcha.

Problema en el Control de la Carga.

7. El motor trifásico emite un sonido perono funciona.

Bajo voltaje en una fase.


Un sistema arranca y opera normalmente, sólo que el motor, no se detiene cuando ha comple-tado su trabajo de llevar una parte a su posición. El problema más probable radica en el:

A. suministro de energía. C. contactar del motor.

B. motor. D. interruptor de límite.

6-6

ELlMINACION DE LAS POSIBILIDADES

El método empleado para determinar la causa de un problema es el de eliminar, sistemá-ticamente las mayores posibilidades (causas probables). Comience haciendo pruebas quepermiten eliminar, cuando se pueda, grupos completos de posibilidades. Entonces, se vaidentificando el problema, con la continuación del proceso de eliminación. La manera exactacomo se debe proceder, frecuentemente depende de la ubicación de los componentes, y dela facilidad del acceso a ellos. Pero, siempre se mantienen los principios del método.

Ejemplo 1:

El motor no funciona. (Problema)

Fuentede Energía

Control (Causas Probables)Carga

Si un motor parece totalmente muerto cuando se ha presionado el botón de arranque, elproblema puede estar en cualquier parte, en el sistema.

1. Revise y vea si el voltaje de la línea de energía está presente a la salida de la caja deinterruptores automáticos. Suponga que se encuentran interruptores disparados. En esemomento el interruptor se ha convertido en el problema.

¿Cuáles son las causas probables para que se disparen los interruptores automáticos?

Interruptores disparados. (Problema)

Lo más probable es que haya un corto circuito en alguna parte del sistema.

Interruptor("Breaker")

Cono Circuito Sobrecarga (Causas Probables)

6-7

2. Antes de volver a conectar el interruptor automático, es una buena idea verificar con unohmímetro, la presencia de un corto muerto a tierra. Si no se encuentra alguno, entoncesse vuelve a conectar el interruptor automático y se ensaya la máquina.

Si el interruptor automático se vuelve a disparar en forma inmediata, se tiene un interruptordefectuoso, o un corto circuito en el motor (o en los alambres que van al motor) entonces,será necesario eliminar uno o el otro. Si es fácil reemplazar el interruptor y se cuenta conuno de repuesto, lo más sencillo que se puede hacer es utilizar uno nuevo.

Por otra parte, si el interruptor se dispara después de 3 ó 4 segundos, se presenta unasituación de sobrecarga: un corto entre los devanados del motor o, una sobrecargamecánica en la máquina. (En este caso, las sobrecargas en el motor son también pordesajustes o por defectos.)

Ejemplo 2:

Suponga que hay voltaje en la línea que parte de la caja de interruptores automáticos. Se haeliminado, así, un problema de voltaje en la línea y, cualquier causa que pueda hacer dispararun interruptor o quemar un fusible.

En este caso, la manera más fácil de determinar por qué no funciona el motor, es revisar elcontactar del motor.

Si el contactar está activado, se verifica el voltaje en sus salidas, para comprobar que loscontactos estén buenos. Si hay voltaje, el problema es en otro contacto del motor o en losalambres que van al motor. Bajo voltaje, indicará malos contactos.

Sin embargo, si el contactar no está activado, se tendrán que eliminar todas las razones defalla posibles. Puede tratarse del mismo contactar, de tal manera que, se comienza porrevisar el voltaje en la bobina del contactar. Si llega voltaje a la bobina, quiere decir que setiene una bobina en malas condiciones.

Contactor que no está activado. (Problema)

I

(Causas Probables)Control

de Carga(sobrecarga)

Voltajedel Control Lógica Entradas

Pero si no se encuentra voltaje en la bobina, habrá que investigar las otras probables causas.

6-8

Puede ser que se hayan disparado los interruptores de sobrecarga, ("Ol's") en el Controlde la Carga. Puede que no esté llegando voltaje de control a la Sección de Control. 0, puedeser que la lógica no esté enviando voltaje al contactor, debido a un relevador o interruptordeficiente.

1. Se comienza verificando las sobrecargas del motor. Si se han disparado los interruptoresde sobrecarga, el problema se encuentra en la sección de Carga de la máquina.

Sobrecarga disparada. (Problema)

Motor(Eléctrico)

Motor(Mecánico)

(Causas Probables)Maquinaria

la máquina misma está trabada o atorada, o el motor tiene un problema eléctrico omecánico.

En el caso de un motor trifásico, se puede descartar un problema eléctrico volviendo aconectar los interruptores de sobrecarga y leyendo la corriente en las tres líneas. Si lacorriente es alta en una línea, se tiene un problema con un devanado del motor. Si lacorriente está alta en las tres líneas, el problema es mecánico. Pruebe, haciendo funcionarel motor desconectado de la carga. Si todavía se disparan los interruptores de sobrecarga,el problema es probablemente de los rodamientos del motor.

2. Si las sobrecargas no se han disparado, se revisa el voltaje del sistema de control a travésde l1 Y l2. El problema puede estar en un transformador en mal estado, un fusiblequemado en un circuito de control, o en un contacto en la línea.

3. Si el voltaje de control está bien, se ha descartado todo, con excepción de la lógica y de losinterruptores (entradas) de la lógica. Se ha reducido el problema a la sección de control.

Use el diagrama lógico en escalera de la máquina para identificar qué relevadores de controlestán haciendo activar el contactor del motor. localice también los interruptores de esosrelevado res.

6-9

L1 PB1 CR1 TR1 ors L2

1

~

2

2

LS1 LS2

3~

1

LS3 LS4

4 1

Para identificar las fallas de este circuito, primero se debe conectar un conductor del voltí-metro a un terminal L2, y hacer contacto, con el otro, entre los componentes que aparecenen el peldaño 1. Hay que presionar PB2. Uno de los componentes del peldaño debe estarabierto, para que no pase voltaje. Habrá que revisar primero entre PB2 y CR1. Si se encuen-tra voltaje, se descarta PB 1 Y PB2. Se sabe que el voltaje en L1 está llegando más allá dePB1. Después se revisa entre CR1 y TR1. Si se encuentra voltaje, CR1 es descartado yelproblema es TR1 ; debe estar abierto.

Se analiza después la línea 4 del diagrama para identificar los interruptores que controlanTR1. Después, se controla el voltaje de la bobina de TR1. Si allí no hay voltaje, se revisaránlos voltajes entre LS4 y LS3 para determinar cuál de éstos se encuentra abierto.

Si no se ha encontrado voltaje entre PB2 y CR1 , se concluye que CR1 está abierto. La bobinadel relevador CR1 de la línea 3, no debe estar activada, lo que quiere decir que LS1 Ó LS2están abiertos: o bien, atorados, en mal estado o con malas conexiones. Revise el voltajeentre ellos para determinar qué interruptor de límite no está cerrado y está enviando voltaje.

El método es siempre el mismo: se enumeran las causas posibles y, el sistema,se divide de tal manera que, las pruebas permitan eliminar las posibilidades defallas. En la medida en que se vayan descartando secciones de la máquina y se vayareduciendo el área del problema, se deben seguir enumerando las causas pro-bables en cada etapa o nivel, e ir dividiendo, las secciones restantes del sistema,en partes que permitan realizar pruebas para ir descartando dichos segmentos,sucesivamente.

6 -10

USO DE MEDIDORES

Algunas veces las revisiones meramente visuales, permiten eliminar causas probables y,conducir a la causa de la falla del sistema.

Sin embargo, en la mayoría de las ocasiones, será necesario usar un medidor múltiple, parallevar a cabo las diferentes pruebas. Se deberá estar capacitado, para usarlo en forma seguray precisa.

Los "medidores múltiples" comunes, o volti-ohmímetros (VOM), pueden ser análogos, con unaaguja y un tablero con escala o, digitales con un tablero numérico. Ambos tienen selectorespara múltiples posiciones, interruptores de diferentes rangos, con posiciones para diferentesresistencias, voltajes y, usualmente para corriente. Asegúrese de eligir siempre la funciónapropiada (Ohmios, Voltios CA, Voltios CD, o Corriente) y de usar siempre la escala apropia-da. Las escalas deben ser:

• lo suficientemente amplias de tal manera que no se sobrecargue el medidor por el voltajeo la corriente que se quiere medir. Si no se está seguro de lo que se puede medir, sedebe empezar con la escala más alta.

• lo suficientemente pequeñas para que la lectura quede siempre comprendida dentrodel rango, con el fin de lograr una mayor precisión. La lectura final se debe hacer en lamenor de las escalas posible y segura.

Se debe también tener cuidado:

• de evitar el manejo rudo, o permitir demasiada corriente a través del medidor.

• de observar la polaridad cuando se midan voltajes y corrientes CD. (Los medidoresdigitales frecuentemente son autoregulables y, señalan positivo o negativo cuando leenCD.)

• de mirar bien de frente al tablero de una escala analógica, y de no hacerlo en ángulodesde de alguno de los lados. Si el tablero incluye una franja-espejo, se debe mirar altablero de tal manera que, no se vea la reflexión de la aguja.

• de leer los números en la escala correcta que, corresponde a la posición del selector.

Generalmente los medidores están protegidos por un fusible que llevan incorporado. El medi-dor que aparezca totalmente sin funcionar, puede que tenga un fusible quemado. De vezen cuando, es necesario ajustar el resorte de restitución, con un destornillador, con el fin dehacer regresar la aguja a cero, cuando el medidor no está leyendo nada.

6 -11

SEGURIDAD EN LA PRUEBAS

Con frecuencia hay que remover las cubiertas o las placas de inspección, o desconectar losalambres, con el fin de hacer las lecturas. Si hubiese algún riesgo al tocar los conductores, losterminales u otras partes que conduzcan voltaje, corte primero el paso de la energía.Asegúrese que usted entiende y sigue los procedimientos de cierre y bloqueo correctos.

No se confíe en un fusible quemado, paracortar la energía. En muchos circuitos confusibles, un fusible quemado puede detenerlos motores u otras cargas. Pero, sin embar-go, los conductores y los componentes con-servarán voltaje a través del fusible, en otralínea de energía. En este ejemplo de arran-que de motor, L2 todavía estará obteniendovoltaje a través del transformador.

l1

L2

L3

Mantenga la energía cortada hasta el momento de tomar la lectura de la corriente o delvoltaje.

Al trabajar con sondas en una caja, se debe conocer, con seguridad, qué conductores yterminales pueden estar energizados.

• Los terminales energizados, generalmente están protegidos contra posibilidades decontacto accidental y, obviamente, están aislados de las otras partes.

• Los conductores energizados tendrán color negro, rojo, azul, naranja o cualquier otrocolor de aislamiento, excepto gris, blanco o verde.

Al tocar una parte energizada con una punta de prueba, trate de organizar los terminales y elmedidor de tal manera que, pueda usar una sola mano. Conecte el terminal común a unabuena conexión a tierra y, aplique la punta de prueba energizada con una mano. Con la otramano no toque nada que pueda estar conectado a tierra.

Si se tiene que usar una sonda en cada mano, cuelgue el medidor de manera segura, cercadel punto de prueba, de tal forma que lo pueda ver al mismo tiempo con las-puntas de prueba.

Mientras se empuja la punta de prueba para que haga contacto, no permita que los dedos sedeslicen hasta el extremo metálico de la misma. Mantenga las puntas de prueba puntiagudas,para que hagan buen contacto y no se resbalen. No use terminales de prueba quebrados orotos.

Cualquier cosa que lo pueda distraer o lo haga tropezar, es peligrosa: pararse en forma nobalanceada sobre una escalera resbalosa, fumar, tratar de hablar con alguien, o ahuyentar uninsecto; todo esto, aumenta las posibilidades de tocar alguna parte energizada.

6 -12

¡Evite las situaciones que lo puedan conmocionar o electrocutar!

• piel sudorosa o húmeda,

• zapatos, guantes o vestidos húmedos,

• pararse en tierra o concreto húmedos,

• pararse sobre andamios, plataformas o escaleras, metálicas.

LECTURAS DE RESISTENCIA

Los ohmímetros emplean una batería interna de 1.5 voltios para enviar corriente a través de laresistencia que se está midiendo. Cualquier pequeño voltaje en el circuito, distorsiona seria-mente la lectura. Por consiguiente, antes de tomar la lectura de una resistencia, corte laenergía y asegúrese de que no hay voltaje, CA o CD, en donde se desea hacer una lecturade resistencia.

En algunas situaciones, el voltaje y la corriente de la batería de un ohmímetro pueden causarproblemas:

• desconectar un ohmímetro de una bobina de alta inductancia, puede producir un voltajeautoinducido, lo suficientemente alto como para que uno pueda ser conmocionado.

• capacitores polarizados de bajo voltaje y, componentes compactos de baja energía,pueden ser dañados o quemados cuando se hagan lecturas de resistencias.

Coloque, el ohmímetro en cero exáctamenteantes de tomar una lectura y, en la mismaescala que se utilizará para la lectura. Paracolocar en cero el medidor, toque las puntasde prueba entre sí y, haga los ajustes con laperilla hasta que la lectura sea cero. =~X1.....Si la aguga no se mueve hasta el cero, seránecesario reemplazar las baterías o, losterminales de las baterías internas no estánhaciendo buen contacto. Unos pocosgolpes en las cercanías de las bateríaspueden llevar la lectura a cero.

perilla manualpara ajustar losohmios

6 -13

• Las lecturas de resistencias son seguras, ya que se hacen habiendo cortado la energía.Generalmente, son la mejor manera de verificar si hay circuitos abiertos o cortos a tierra.Pero, los circuitos en paralelo pueden causar lecturas incorrectas. Frecuentemente, esnecesario desconectar un componente para obtener una lectura correcta.

Por ejemplo, la resistencia de un capacitardebería ser infinita. Pero si hay algún compo-nente, como el devanado de un motor, enparalelo, la lectura de la resistencia a travésdel capacitar, será baja.

L1

Si se leen 2 ohmios, se podría pensar que elcapacitar ha sido puesto en corto. Pero no sepodrá saber con seguridad, hasta no des-conectar uno de sus extremos, de otra cual-quiera de las conexiones, antes de leer suresi ste ncia.

N

Igualmente, para investigar un corto entre lalínea de energía y tierra, en este circuito, sedesconecta el extremo energizado del trans-formador. De lo contrario, el medidor leerá unabaja resistencia a través del transformador eindicará un corto a tierra, cuando no existealguno.

Por otra parte, si se estuviese revisando el transformador, otros componentes, conectadosentre la línea de energía y tierra, podrían ocasionar una baja lectura la que, podría estarocultando un devanado abierto del transformador.

• Cuando se investiguen circuitos abiertos o cortos a tierra, es necesario saber cómoestán conectados los circuitos y los componentes.

Por ejemplo, un motor conectado en delta, deberá presentar una lectura a tierra infinita entodas las tres líneas de energía y, muy baja, entre las líneas de energía.

Un motor conectado en Y puede presentar una lectura a tierra muy baja en todas las tresfases, si la unión neutra está conectada internamente a tierra. Las lecturas de resistenciaentre las líneas deberá ser el doble de la lectura a tierra.

En ambos casos, las lecturas en y, entre todas las tres líneas, deberán ser las mismas.

6 -14

Si se desconectase del circuito:

• un interruptor abierto, deberá leer una resistencia infinita. Un interruptor cerrado, deberápresentar una lectura de resistencia cero. Cualquier otra lectura, indica de un problema.

• un capacitar deberá leer una resistencia infinita, aunque puede necesitar un segundo odos para cargarse completamente y para que la lectura se eleve a infinito. Será nece-sario asegurarse que no hay un resistor de reducción incorporado el cual, baja la lectura.

• cualquier bobina - solenoide, transformador, o devanado de motor - está, definitiva-mente, en mal estado, si lee resistencia infinita. La resistencia de una buena bobinapuede dar una lectura entre varios miles de ohmios y casi cero. Las bobinas y los deva-nados en los grandes componentes, con frecuencia presentan resistencias tan bajasque, no se pueden detectar, con un ohmímetro común, los cortos entre las vueltas.

• cualquier filamento de una bombilla o de un calentador, deberá leer más de cero, peromenos que, varios cientos de ohmios. La resistencias de un tubo de neón y de otrostipos de lámparas y luces de gas, será infinita al menos que haya un filamento calenta-dor interno, conectado entre dos o más terminales.

• los diodos y muchos otros componentes compactos pueden mostrar lecturas de resisten-cia altas en una dirección y lecturas de baja resistencia, con los conductores invertidos.


¿Qué resistencia se medirá a través del interruptorabierto S1?

S1

6 ohmios

6 -15

LECTURAS DE VOLTAJE

Las lecturas de voltaje indican si la energía está llegando a un componente. Estas son demáxima utilidad para rastrear un circuito y, para localizar interruptores y conjuntos de contac-tos, defectuosos. Usualmente, es más fácil tomar lecturas de voltaje de un terminal a neutro otierra, aunque en algunos casos, puede ser necesario, leer a través de los terminales de uncomponente.

Cuando se mida el voltaje en los interruptores y en conjuntos de contactos:

• Si un terminal tiene voltaje y el otro no, los contactos están abiertos.

• Si ambos terminales tienen el mismo voltaje, los contactos probablemente están cerra-dos, aunque no necesariamente. Otro interruptor cerrado o, conjunto de contactos,podría estar conectado en paralelo.

• Si hay algún voltaje a través de los contactos cerrados, éstos están quemados odefectuosos.

Cuando se mide el voltaje en los terminales de cualquier clase de carga con doble terminal:

• Si hay voltaje entre los terminales, hay energía disponible y la corriente está fluyendo enla carga, al menos que la carga esté abierta.

• Si ambos terminales tienen el mismo voltaje con respecto a tierra, la corriente no estáfluyendo a través de la carga o, está internamente, en corto.

• Si el terminal de entrada tiene menor voltaje que el voltaje del sistema a tierra, hay resis-tencia en la línea que transporta energía al componente.


L1 L2LS1 PB4

...,._I ~o=:ro~O IO IEl voltaje de control es de 120 voltios. Suponga que se ha disparado una sobrecarga en elmotor. ¿Qué voltaje esperaría encontrar en este circuito, a través de la bobina M (del punto Aal punto B)? ¿Qué lectura a tierra se presentará en A y B?

6 -16

LECTURAS DE CORRIENTE

Las lecturas de corriente son frecuentemente útiles para detectar las sobrecargas del motor, olos cortos parciales, como las vueltas en corto, en los devanados y en las bobinas:

• Muchos multimedidores incluyen una escala de lectura en miliamperios o microamperiosde CO. Pueden existir otros rangos diferentes que posibiliten, al medidor, la lectura decorrientes más altas, CA y CO, algunas veces hasta de 5 ó 10 amperios.

Como la corriente tiene que pasar a través del medidor, el circuito tiene que estar abiertoy, el medidor conectado en serie.

• Los amperímetros de CA de "abrazadera" trabajan como un transformador. El medidortiene un bucle o gancho, que se cierra alrededor del conductor. Este enlaza, magnética-mente, el campo del conductor con un devanado secundario del medidor. No hay nece-sidad de tocar realmente ningún conductor.

Cuando se usa una amperímetro de abrazadera:

• asegúrese de que, sólo uno de los conductores esté encerrado en el gancho.

• no toque con el gancho los conductores pelados o descubiertos.

• manténgase alejado de campos magnéticos extraviados producidos por otros conduc-tores o cerca de bobinas de motores, transformadores, o solenoides.

• asegúrese de que el gancho magnético cierre apretadamente. Cualquier vacío causadopor mugre o desgaste, reducirá la lectura.

El uso de un amperímetro de abrazadera para verificar la corriente en cada una de la líneasde un motor, suministrará una información útil sobre si el motor está sobrecargado o defectu-oso. Si la corriente es alta en una o dos líneas, probablemente un devanado tiene vueltas encorto. Si la corriente en todas la tres líneas es alta, el motor, probablemente, está sobrecar-gado debido a una causa mecánica.

Ocasionalmente, un interruptor automático de sobrecarga se dispara intermitentemente, pero,cuando se mide la corriente de las tres fases, esta es normal. Una prueba útil es la de rotar lasconexiones de las fases. Es decir, conectar la línea A a la fase B del motor, la línea B a la faseC del motor y la línea C a la fase A del motor. Si se dispara el mismo interruptor automático,probablemente al interruptor le falta ajuste. Si, ahora, se dispara un interruptor diferente, lacausa es un voltaje inestable en una de las fases.

6 -17


Solenoide ...de Colorante Mezclador

Bomba de carga

Bomba detransferencia

Sensordel peso

En este sistema de mezcla de pinturas, alternativamente:

6 -18

a) Al presionar el interruptor de arranque PB2 se enciende el motor M1 de la bomba decarga.

b) Tan pronto como se llene el tanque mezclador principal hasta el nivel correcto, los contac-tos del interruptor de nivel de flotador FL 1, en el peldaño 1, abren el circuito que va a M1.

c) Los contactos FL 1, en el peldaño 2, se cierran para enviar energía al motor M2 delmezclador, al relevador temporizado TH1, Y al solenoide 81. 81 activa un émbolo quesuministra una determinada medida del colorante.

d) Después de un cierto tiempo, TR1 cierra sus contactos normalmente abiertos, en elpeldaño 6, enviando energía al motor M3 de la bomba de transferencia, la que descargapintura mezclada en el recipiente de pesaje.

e) Tan pronto como se disminuye el nivel en el tanque mezclador, FL 1 abre el circuito que vaa M2, TR1 Y 81. El motor mezclador se detiene, 81 suelta el émbolo de tal manera que elcolorante pueda fluir y, se abren los contactos TR1, mientras vuelve a su posición la bo-bina TR1.

f) 8in embargo, M3 sigue funcionando, debido a la memoria suministrada por los contactosauxiliares M3, en el peldaño 7. Finalmente M3 se apaga cuando el recipiente de pesaje sellene con la cantidad apropiada de pintura, abriéndose el interruptor LS1 del sensor delpeso.

Parte 1L1 FL1 OL'S L2

2 Bombade carga

2

OL'S

3 Mezclador

4 TR1 Temporizadordel mezclador

5 Colorante

LS1 TR1

6 7 Bomba detransferencia

M3

7

Señale cuál es el componente o los componentes responsables de los siguientes problemas.

PROBLEMAS

A. La bomba de transferencia no funciona. TR1

B. El tanque mezclador se rebosa. __ LS1

C. El mezclador funciona, pero no hay suministro de colorante. __ M3

D. Ni el mezclador funciona ni el colorante fluye. __ FL1

E. La bomba transportadora se apaga antes de que se llene el M1recipiente de pesaje. __

PB2F. La bomba de carga sólo funciona cuando PB2 se mantiene

oprimido. __ M2

G. El mezclador funciona durante demasiado tiempo. __ S1

H. Se rebosa el recipiente de pesaje. __

6 -19

Parte 2

Si usted mide el voltaje con relación a L2 en los siguientes puntos de prueba, ¿leerá usted Oó 120 voltios (voltaje completo del sistema de control)?

PUNTO DE PRUEBA VOLTAJE

A. El lado L1 de la bobina TR1, cuando el mezclador noestá funcionando.

B. El lado L2 de LS1, cuando está funcionando la bombade transferencia.

c. El lado L1 de PB2, cuando está funcionando la bombade carga.

Parte 3

¿Qué encontraría usted si midiese la resistencia a L2 en los siguientes puntos de prueba,habiendo cortado toda la energía? ¿Será la resistencia (a) O, (b) infinita, ó (c) algún valorintermedio? En cada caso, ¿a través de qué componentes está usted leyendo la resistencia?

PUNTO DE PRUEBA RESISTENCIA(a, b, Ó c)

COMPONENTES

A. El lado L1 de PB2.

B. El lado L1 de M2.

C. El lado L1 de M3.

Parte 4

¿Cómo haría usted la prueba para confirmar que está abierta la bobina de solenoide?

A. Midiendo el voltaje del sistema de control a través de S1, mientras está funcionando elmezclador.

B. Midiendo la resistencia a L2 en el lado L1 de S1.

C. Observando si el émbolo es halado hacia dentro, mientras está funcionando la bombade carga.

D. Midiendo la corriente del alambre que va o sale de S1, mientras está funcionando elmezclador.

6 - 20

INVESTIGACION DE LA RAIZ DE LA CAUSA

Una completa identificación de las fallas exige la investigación de las causas primarias delproblema inmediato. Se debe tratar de evitar que, el problema, vuelva a suceder.

1. Fusibles quemados, interruptores automáticos de circuitos e interruptores automáti-cos de sobrecarga, disparados.

Generalmente el problema es de demasiada corriente en el circuito. La fallas intermitentesque pueden causar problemas frecuentes, son:

• equipo sobrecargado.

• bajo voltaje en una o más líneas que suministran energía a los motores.

• malos rodamientos del motor, o alta fricción de los equipos energizados por motores.

• equipos atascados o pegados, activados por solenoides de CA.

• fallas en el aislamiento de los conductores o de los componentes.

• cargas que se encienden simultáneamente.

Algunas veces, el problema es debido a altas temperaturas en vez de excesiva corriente.

• calor causado por la resistencia, en malas conexiones, hacia, en o cerca de fusibleso interruptores automáticos.

• arrancadas, paradas o enchufadas demasiado frecuentes de los motores. Los opera-dores deben tener presente la importancia que tiene el evitar esas prácticas.

Algunos tipos de protección de la sobrecarga, son estrictamente térmicos. Los termostatos yotros tipos de sensores térmicos están muchas veces incorporados a los motores y, abren uncircuito de control cuando el motor se calienta demasiado. Los calentadores eléctricos fre-cuentemente están protegidos por interruptores térmicos que se abren cuando la ventilaciónestá restringida.

• Asegúrese que no se obstaculice la ventilación alrededor de los equipos.

6 - 21

2. Problemas en alambres y terminales.

La vibración, típica en la mayoría de los equipos en funcionamiento, tiende a aflojar lastuercas del alambrado, los conectores de presión, los tornillos y pernos, que aseguran losalambres a los terminales y mantienen fijas las barras colectoras.

Las conexiones flojas se recalientan al funcionar y, probablemente, se corroan. En lamedida en que aumenta la resistencia, aumenta más el calor. Los revestimientos plásticosde los terminales se carbonizarán y se desmoronarán. También el aislamiento de losconductores se deteriora, volviéndose quebradizo y desprendiéndose.

Cualquier bobina de CA puede zumbar, producir ruidos o vibrar. La vibración excesivapuede excoriar el aislamiento, aflojar las conexiones, yen general, incrementa el desgaste.El ruido y la vibración se pueden deber a:

• láminas sueltas en el núcleo de las bobinas del relevador y de los transformadores.Re_viselos remaches, abrazaderas, o tuercas y tornillos que mantienen las láminasunidas entre sí.

• la bobina de pantalla, rota. Una bobina de pantalla es un enrollado corto de alambregrueso alrededor de uno o ambos circuitos del núcleo de un solenoide de CA.

• la armadura de un solenoide o pistón que no puede ser halado completamente.

El aislamiento de los conductores entre los componentes, fallan algunas veces, debido a:

• el calor originado por exceso de corriente en el conductor.

• conductores muy cercanos a una instalación que produce calor o, a fuentes de calor noaisladas.

• tuberías de vapor, tubos de escape, calor de procesos, u otras fuentes externas.

• daños mecánicos - fricción, excesiva vibración o curvatura.

• luz solar, exposición a las inclemencias del tiempo y a químicos.

6 - 22

3. Componentes quemados.

Los motores, los transformadores, los relevado res y los solenoides, todos contienen bobi-nas de alambre. Normalmente se produce cierto calor en esas bobinas pero, cuando elmotor o los transformadores son sobrecargados o, cuando por alguna razón las bobinas delos solenoides de CA no logran ajustarse, el calor se incrementa notablemente.

El calor debilita el aislamiento del alambre, generalmente una cubierta delgada de barniz,hasta que éste se resquebraja en algún punto, originándose un corto entre dos vueltas delalambre.

El mugre, la vibración, la humedad y, la expansión y contracción debidas a los cambios detemperatura, también contribuyen a las fallas del aislamiento dentro de los componentes.

Las bobinas quemadas frecuentemente producen un olor característico del barniz quema-do. Eléctricamente, probablemente, aquellas estarán abiertas o, completamente en corto.

Las luces y los calentadores se queman más rápidamente, si el calor no puede ser irra-diado, difundido o alejado en la debida forma.

• Las lámparas incandescentes no duran mucho si se encuentran rodeadas por reflec-tores o pantallas cercanas.

• Los elementos de calentamiento, se queman fácilmente en el lugar dónde les hayacaído algún material o, donde se han combado por contacto con aislantes.

• Los calentadores de inmersión se queman si no se encuentran completamente debajodel nivel del líquido.

4. Problemas por contacto.

Las fallas por contacto en los relevadores, contactores y en toda clase de interruptores, gene-ralmente se deben a:

• alta corriente de cierre.

La mayoría de los motores y solenoides de CA, tienen una alta entrada de corriente,seis a diez veces la cantidad normal de funcionamiento. Las cargas con filamento detungsteno también reciben una gran cantidad de corriente - unas quince veces másque la corriente normal de calentamiento. Los contactos que suministran estas cargas,muchas veces, se funden o se queman.

6 - 23

• formación de arcos.

Las cargas inductivas como los motores y los solenoides, producen arcos cuando seabren los contactos. Entre más alta sea la corriente peor es el arco. La formación dearcos debido a las cargas inductivas es, particularmente, severa con la CD.

Para minimizar el daño de los contactos, hay que instruir a los operadores para quealivien, cuando sea posible, la carga del motor antes de apagarlo y, evitar sacudidas,en un motor cargado.

• excesiva fuerza de cierre.

Aquellos contactos que se cierran de golpe, fuertemente, gradualmente se vanarruinando y deformando. También se pueden saltar, quemarse y perforarse. Estopuede ser producido por un alto voltaje de funcionamiento en las bobinas de CA o, porun resorte de regreso, débil.

• rechinamiento de los contactos, vibración.

Los problemas de los circuitos que produzcan un voltaje fluctuante en la bobina o, altavibración del componente, pueden producir rechinamiento.

• mugre, aceite o grasa en los contactos.

Hay que proteger los contactos de la contaminación y, limpiarlos con disolventes queno dejen residuo.

• contactos revestidos o limados, incorrectamente.

Generalmente, los contactos no deben ser limados, lijados, cubiertos con base o,"revestidos". La falta de color y, pequeñísimas y leves perforaciones, no son peligro-sas. Los contactos, frecuentemente, se hacen de tal manera que, resbalen parcial-mente en su posición para ayudar a mantenerlos limpios.

• contactos alineados en forma incorrecta.

Frecuentemente, uno o ambos contactos están ligeramente combados y montados enforma curva, de tal manera que, el alineamiento exacto, no es crítico. Sin embargo,si los contactos se tocan primero en los bordes, su vida será corta.

• capacitares de supresión de arcos, defectuosos.

Si estos capacitares no logran abrir, los contactos fallarán, rápidamente.

6 - 24



D. El interruptor de límite es la respuesta correcta. La fuente de energía, el motor y el contac-tor del motor, se descartan debido a las manifestaciones - el hecho de que el sistemaarranca y opera normalmente. El problema radica en la lógica o, en un dispositivo deentrada.


La lectura de la resistencia a través del interruptor abierto será de 12 ohmios, ya que los dosresistores de 6 ohmios están en un solo circuito, en serie con el interruptor abierto. Si hubieseotro componente en un lugar cualquiera del circuito, en paralelo con los resistores, la lecturasería menor.


Si se ha disparado un interruptor automático de sobrecarga, el voltaje entre A y S será decero, ya que no puede fluir corriente alguna a través de la bobina del contactor.

Sin embargo, el voltaje entre L2 y A ó S depende de, en cuál lado de la bobina del contactor,actualmente están conectadas las sobrecargas. Aunque estas se muestran en el lado L2, lassobrecargas pueden estar, de hecho, conectadas en serie en el lado L1 de la bobina del con-tactor. Si así fuese, el voltaje entre L2 y A ó S, será de cero. Si están conectados comoaparece en el diagrama, el voltaje entre L2 y A ó S, será el voltaje total del sistema de control.


Parte 1

A. LS1 se atascó, abierto o, TR1 no está cerrando, si la bomba de transferencia no funcio-nase, de ninguna manera.

S. La única causa posible para que se rebose el tanque mezclador es que, no estén abriendolos contactos FL 1 del peldaño 1.

c. S1 debe estar defectuoso. Si el mezclador funciona, S1 está recibiendo voltaje.

6 - 25

D. Si, ni el mezclador ni el solenoide funcionan, los contactos FL 1, en peldaño 2, no debende estar cerrando.

E. Probablemente, LS1 es responsable de que una bomba de transferencia se apaguedemasiado pronto. También es posible que los contactos M3, en peldaño 7, no esténsellando. En este caso, la bomba de transferencia se apagaría tan pronto como el nivel enel mezclador principal descendiese lo suficiente, para operar FL 1 Y abrir los contactos TR1.

F. Si la bomba de carga solamente funciona, cuando se mantiene presionado el botón dearranque, los contactos M1, en el peldaño 2, no deben de estar sellando.

G. TR1 es la causa de que un mezclador funcione durante demasiado tiempo, antes de quearranque la bomba de transferencia. Si el mezclador sigue girando después de que arran-que la bomba de transferencia, FL1 es el responsable.

H. LS1 es el responsable de que se rebose el recipiente de pesaje.

Parte 2

A. Cuando el mezclador no esté funcionando, habrá cero voltios en el lado L1 de TR1; elmezclador, en sí, no tiene voltaje y está conectado directamente aliado L1 de TR1.

B. Cuando la bomba de transferencia esté funcionando, habrá 120 voltios en el lado L2 deLS1; pues, la bomba de transferencia sólo puede funcionar, cuando LS1 le suministravoltaje.

C. Cuando la bomba de carga esté funcionando, se leerán 120 voltios. También habrá allí120 voltios cuando la bomba de carga no esté funcionando, siempre y cuando el reci-piente mezclador no esté lleno y, no se esté presionando el botón de parada.

6 - 26

Parte 3

A. La resistencia entre el lado L1 de P82 y L2 será b, infinita, (a no ser que L1 Y L2 esténconectados directamente al secundario de un transformador de control). No,existe otrocircuito completo a través de algún componente, de los que aparecen en el diagrama; detal manera que, la lectura será únicamente a través de un componente abierto.

B. La resistencia entre el lado L1 de M2 y L2 será e, entre cero e infinito. La resistencia leídaes la combinación en paralelo de 81, TR1 Y M2.

C. La resistencia entre el lado L1 Y L2 de M3 será e, entre cero e infinito. La resistencia leídasólo es a través de M3.

Parte 4

La mejor manera de confirmar que una bobina de solenoide está abierta en este circuito, essegún elección D; midiendo la corriente que va o sale de 81, cuando está funcionando elmezclador.

Midiendo el voltaje a través de 81, cuando esté funcionando el mezclador, elección A, sola-mente mostrará que el voltaje está llegando a 81 y no, que la corriente lo está atravesando.

Midiendo la resistencia de 81, elección e, tampoco detectaría una bobina abierta, ya quetanto TR1 como M2 están en paralelo, y su baja resistencia podría camuflar un componenteabierto en 81. Sin embargo, si primero se desconectase 81, una prueba de su resistencia,confirmaría una bobina abierta.

Verificando si el émbolo ha sido halado hacia adentro, mientras la bomba de carga estáfuncionando, elección e, no confirmaría nada, por cuanto se supone que, el émbolo no seráhalado hacia adentro, hasta cuando no se detenga la bomba de carga.

6 - 27

REPASO FINAL


1. Antes de poder localizar los problemas en un sistema eléctrico, en forma segura yeficiente, se debe:

A. cortar toda energía.B. aislar eléctricamente sus partes funcionales.C. verificar que estén funcionando en la forma debida, todos los embobinados y releva-

dores.D. saber cómo es que el sistema supuestamente, debe funcionar y, cómo falló.

2. En el siguiente circuito funciona el motor del ventilador, pero no el calentador (represen-tado por las letras HTR). ¿Qué probará usted en primera instancia?

A. la resistencia de los contactos de M1 , en el peldaño del calentador.B. la corriente de la línea que va al calentador, con el motor funcionando.C. el voltaje en lado T1 del calentador, con el motor funcionando.D. el voltaje entre FS1 y T1, con el motor parado.

L1

3. En el circuito anterior, el problema radica en que, el calentador (HTR) siempre se enciendeal mismo tiempo que el motor, excepto cuando el calentador ha alcanzado la temperatura.La causa debe ser:

OL'S L2

M1

FS1 T1M1

A. que los contactos M1 se cierran demasiado pronto.B. FS1 está atascado cerrado.C. T1 está desajustado.D. los contactos M1 se abren cuando se activa FS1.

6 - 28

4. Los componentes de la fuente de energía incluyen, con frecuencia:

A. los contactores que envían la energía a los motores y a otras cargas.B. los interruptores de límite.C. motores y transportadores.D. los fusibles y los interruptores automáticos de circuito.

5. Si los interruptores automáticos saltan, cuando se activa una carga determinada,usualmente se puede:

A. descartar todo menos la carga y sus conexiones.B. suponer que el problema se encuentra en la fuente de energía.C. aislar el problema desconectando la carga.D. encontrar el problema mediante verificaciones del voltaje.

6. Si un motor arranca en el momento debido, pero no frena o da marcha atrás, como debeser, la causa probable está en:

A. el cableado que va al motor.B. los componentes de control de la carga.C. los relevadores de la lógica.D. el motor mismo.

7. Las pruebas le deben siempre permitir:

A. identificar la causa de un problema.B. eliminar las causas probables.C. encontrar la raíz de la causa de un problema.D. entender el funcionamiento del sistema.

8. Si un motor repetidamente dispara una de sus sobrecargas, la mejor prueba, para aplicarlaen primera instancia, sería:

A. verificar que haya el voltaje debido en la bobina del contactor.B. comprobar si el voltaje está llegando al motor.C. ensayar otro interruptor automático de sobrecarga.D. medir la corriente en las líneas que van al motor.

9. Si un relevador determinado no se está activando, las causas probables pueden ser que:

A. los alambres que salen del relevador están en mal estado.B. los contactos del relevador están dañados.C. la bobina del relevador está en mal estado o, no está recibiendo voltaje.D. las respuestas A y 8 son correctas.

6 - 29

10. Al medir el voltaje en CA, hay que estar seguro de:

A. descargar primero todos los capacitores.B. usar una escala lo suficientemente grande, para evitar daños al medidor.C. conectarse a tierra, lo mismo que el terminal respectivo.D. colocar el medidor en la polaridad apropiada.

11. En relación con las lecturas de resistencia, ¿cuál de las siguientes proposiciones NO esverdadera?

A. No pueden detectar los componentes abiertos.B. Deben tomarse en circuitos energizados.C. Pueden ser distorsionadas por circuitos en paralelo.D. Pueden detectar cortos circuitos.

12. Una posible raíz de la causa, para que se disparen los interruptores de sobrecarga("OL's") es:

A. demasiada corriente en una fase.B. ventilación del motor, deficiente.C. maquinaria atascada.D. bajo voltaje en una fase.

6 - 30

APENDICE

INSPECCION y MANTENIMIENTO DEL EQUIPO DE ENERGIA ELECTRICA

El equipo protector del circuito e interruptor de la energía, los transformadores y las cargasson costosas; se les debe prestar atención permanente, incluyendo:

1. La revisión periódica, con un megóhmetro, para detectar las fugas en el aislamiento. Ladisminución gradual de la resistencia del aislamiento puede convertirse en mugre odeterioro del aislamiento, generalmente, debido al funcionamiento con energía.

2. La limpieza alrededor de los aislantes y forros metálicos, la verificación de la existencia deresquebrajaduras, astillados y la evidencia de la formación de arcos .

. 3. El soplado, aspirado, lavado o cepillado de la mugre de los motores. La limpieza de losresiduos de grasa y aceite de los devanados del motor.

4. La verificación de la temperatura de funcionamiento de los motores y transformadores.

5. El movimiento de los contactos de los interruptores automáticos, deplazándolos aencendido o apagado, varias veces, cuando no esté pasando corriente a través de ellos.

6. La revisión del funcionamiento del circuito y de los interruptores automáticos de sobre-carga. Los elementos bimetálicos gradualmente pueden ir perdiendo su efectividad debidoa la fatiga del metal y, no logran dispararse cuando debieran hacerlo.

7. La revisión de los contactos para detectar la presencia de mugre, quemaduras operforaciones.

8. La inspección de los terminales, la tensión de los alambres, la firmeza de las abrazaderas;y las evidencias de corrosión debidas al calor.

A -1

PROBLEMAS Y MANTENIMIENTO DE LOS MOTORES

Los motores de CA se parecen a los transformadores por cuanto el calor, es la principal causade su fallas. El aumento de calor en un motor, como en un transformador, generalmente sedebe a sobrecarga o a escaso enfriamiento.

1. La mayoría de los motores reciben su enfriamiento por aire. Muchos tienen ventiladoresincorporados que ventilan el exterior del bloque sellado del motor o, a través del motor.Si el ventilador no puede desempeñar su función debido a la mugre, que restringe el flujode aire, o a superficies aislantes, el motor funcionará caliente.

¡Mantenga limpios los motores, los ventiladores y los respiraderos!

2. También los motores se calientan cuando:

• son encendidos, frenados o reversados frecuentemente, en tiempos muy cortos.

• se les exige potencia por encima de su capacidad diseñada.

• son defectuosos, mecánica o eléctricamente.

• se los hace funcionar con bajo voltaje.

• se los hace funcionar con voltajes de fase, no balanceados.

• funcionan en ambientes con alta temperatura.

A-2

DISPOSITIVOS PROTECTORES DEL CIRCUITO

Los fusibles y los interruptores automáticos del circuito, deben proteger, contra las sobre-cargas y cortos circuitos, todos los componentes y conductores energizados de un sistema deenergía,

1. Las sobrecargas son corrientes que, de continuarse, dañarían un componente o unconductor.

a) La capacidad de conducción de la corriente del dispositivo protector del circuito, nodebe ser mayor de la ampacidad de los conductores del circuito - la corriente quepueden transportar, en forma segura, los conductores, sin que el aislamiento sedeteriore por causa del calor.

b) Cuando los equipos protectores están funcionando normalmente, la corriente de diseñodebe ser lo suficientemente alta para evitar que se quemen o disparen los dispositivosde protección a sobrecarga.

La mayoría de los dispositivos protectores de sobrecarga se disparan o se queman cuando,una corriente de sobrecarga, produce demasiado calor.

• En el caso de un fusible, la corriente funde una placa metálica delgada abriendo elcircuito.

• En el caso de los interruptores automáticos de circuito y muchos interruptores de sobre-carga, cuando son calentados por una corriente de sobrecarga que pase a través deellos, una cinta, una bobina o un disco hecho de dos metales, se dobla para abrir uncircuito. Cuando se enfría el dispositivo, se puede volver a conectar o, él mismo lo haceautomáticamente.

• En el caso de algunos relevadores de sobrecarga, una aleación metálica especial sefunde cuando es calentada por una sobrecarga de corriente en un calentador de resis-tencia cercano. La aleación fundida libera un contacto de resorte, abriendo el circuito decontrol. Cuando el metal se enfría, el relevador puede ser reconectado.

Los dipositivos protectores de sobrecarga son diseñados de acuerdo a la corriente de sobre-carga que los dispararía. También, son calculados para un voltaje de línea específico.

¡Nunca reemplace un fusible o interruptor automático con otro calculado para unacorriente mayor o un voltaje inferior!

A-3

Interruptores y fusibles temporizados o de retardo.

Algunas veces, el circuito se debe abrir inmediatamente que la corriente exceda undeterminado valor.

Sin embargo, algunas cargas, especialmente los motores, solenoides y luces incandescentesabsorben una gran cantidad de corriente cuando se les enciende por primera vez. Durante elfuncionamiento, los dispositivos pueden estar sujetos a breves sobrecargas, sin dañarse. Bajoestas circustancias, los dispositivos protectores del circuito, necesitan un tiempo de demora afin de evitar interrupciones incómodas.

El tiempo de retardo se puede fijar; el dispositivo podrá así soportar sobrecargas moderadasdurante un tiempo determinado, no importa cuál sea la corriente. Frecuentemente, el tiempode retardo está relacionado con la corriente; entre mayor sea la corriente más pronto se abriráel dispositivo.

El tiempo de retardo deberá ajustarse de acuerdo con los componentes a los que se suminis-tra energía. Algunos componentes se dañan rápidamente con sobrecorrientes breves.

¡No emplee dispositivos temporizados, o dispositivos con grandes demoras de tiempo,cuando las cargas, sin ellos, trabajan satisfactoriamente!

2. Los corto circuitos son fugas de corriente por aislamiento de baja resistencia entre unconductor energizado y, otro conductor cualquiera o, el de tierra.

En muchos sistemas, la corriente, a través de una fuga, puede aumentar inmediatamente,a cientos o miles de veces la corriente normal del circuito. El calor destruye el aislamientoy se funden los conductores. Las fugas a tierra pueden causar explosiones.

Los dispositivos protectores del circuito, deben abrirlo y, detener la corriente en formarápida. Sin embargo, las altas fugas de corriente son difíciles de interrumpir, debido a laenergía de los campos magnéticos que las rodean. La apertura del circuito produce arcoseléctricos destructivos.

A-4

La mayoría de los dispositivos protectores contra corto circuitos, utilizan fuerzas magnéticaspara abrir el circuito. Frecuentemente la corriente que controla, es enviada a través de unabobina, la que hala un émbolo o inducido, retenido por un resorte.

Hay, sin embargo, muchas variaciones:

• En vez de enviar grandes corrientes a través de una bobina en serie, el campo de lacorriente puede ser detectado con un transformador de corriente colocado alrededordel conductor (como en el caso de un amperímetro de abrazadera).

• En los interruptores de circuito de caja, en su interior, un canal metálico rodea, parcial-mente, una corta sección del conductor. La alta corriente del conductor crea un campomagnético a su alrededor que hala el canal y hace saltar el mecanismo.

• Los fusibles que limitan la corriente también abren un circuito en forma rápida, en menosde la mitad de un ciclo de CA, antes de que puedan aumentar, significativamente, lascorrientes del corto circuito. Estos fusibles cuentan con varios elementos delgados yseparados. Tan pronto como se funde uno, aumenta la corriente que pasa por los otros,y los remanentes se funden a mayor velocidad.

Generalmente, la caja de los tableros donde se colocan los fusibles o los interruptores decircuitos, está calculada para manejar sin daño, una corriente de falla o fuga, frecuentementede 10,000 amperios; 65,000 amperios; 100,000 amperios o más. Los fusibles o interruptoresautomáticos principales deben tener la misma capacidad, o mayor.

¡En ningún caso, el valor de diseño para la interrupción de la corriente, debe ser másbaja que el de otras unidades semejantes ya instaladas en la misma caja. Tampoco,debe ser menor que el valor de la unidad que está reemplazando!

PROBLEMAS Y MANTENIMIENTO DE LOS TRANSFORMADORES

A-S

Calor: Los transformadores sobrecargados se recalientan. Se deteriora el barniz aislante delalambre del devanado, causando cortos entre las vueltas contiguas. Los cortos producenpuntos calientes los cuales arden a través del papel que está aislando las capas de los deva-nados contiguos. La corriente aumenta y el transformador se quema, produciendo un olorcaracts rístico.

Los transformadores "secos" cuentan con en el enfriamiento por aire. Frecuentemente, estánprotegidos en una caja ventilada con aire que circula, en la parte superior y en la inferior.Algunas veces, un ventilador hace penetrar aire en el interior. El mismo transformador, tendráuna mayor capacidad de energía, con enfriamiento por aire a presión.

Los transformadores "húmedos" están encerrados en un recipiente lleno de un aceite especial,que es un buen aislante. El aceite reduce la formación de arcos dentro. También ayuda adisipar el calor desde el núcleo y los devanados. Los grandes transformadores llenos deaceite, con frecuencia, tienen aletas o radiadores externos para incrementar el enfriamiento.

Ruido: El núcleo de un transformador está hecho o de muchas hojas delgadas (láminas) o,de una tira delgada y continua, entretejida a través del centro de los devanados. El material,generalmente está hecho de una aleación, de gran resistencia, de silicio y hierro, paraobstaculizar las corrientes parásitas.

Un transformador vibrará o zumbará si los estratos o capas de tiras o láminas, no se encuen-tran fuertemente agrupadas. Los remaches, los pernos o las abrazaderas de correa flojas,pueden ser la causa de un funcionamiento ruidoso. El ruido se incrementa con la carga deltransformador.

VERIFIQUE

• La temperatura de funcionamiento.

• El voltaje y la corriente primarios y secundarios y, la proporción o razón de las vueltas.

• Estado y nivel del aceite. El aciete no debe presentar escape, volverse ácido o contami-narse con sedimientos.

• La mugre en los radiadores o en las aletas.

• El funcionamiento del ventilador y del termostato.

• La circulación del aire alrededor del transformador.

• El ruido y, la manera compacta como deben estar las láminas del núcleo o las tiras.

• La instalación firme de los conductores y terminales, la corrosión y el mal aislamiento.

A-6

CONEXION DE LOS TRANSFORMADORES A LAS TRES FASES

Terminal del transformador/marcas de las conexiones y polaridad.

• • •X1 X2 X3t

DERIVACION

CENTRAL

• • •X1 X2 X3

1) Transformadores trifásicos de una sola unidad:

• Los tres terminales/conexiones secundarios estarán marcados X1, X2, y X3.

• Los tres terminales/conexiones primarios, correspondientes, estarán marcados H1 , H2Y H3.

2) Transformadores monofásicos:

• Los terminales primarios, probablemente irán marcados H1 y H2.

• Los terminales secundarios irán marcados X1 y X2.

Los transformadores con un secundario central derivado se identificarán X1 , X2 y X3.X2 es la derivación central; X1 y X3 son los extremos.

Los transformadores con un secundario de dos partes, tendrán, una parte rotulada X1 y X2,y la otra, rotulada X3 y X4.

Muchos transformadores, sean unidades mono o trifásicas, tienen derivaciones primarias,rotuladas 1,2, 3, 4, 5, etc., para compensar los voltajes locales, altos o bajos. Generalmente,cada derivación representa un aumento o disminución del voltaje del 5% ó 2.5%.

Algunas unidades están equipadas con conmutadores para cambio de derivación.¡No cambie las posiciones estando el transformador energizado!

A-7

Reglas generales para la conexiÓn de los conjuntos de devanados:

a) Para conectar en serie un devanado de dospartes, use un alambre de cierre de X2 a X3.Los extremos de los devanados en serie sonX1 y X4.

X1 X3 X2 X4

b) Para conectar en paralelo un devanado dedos partes, use un alambre de cierre de X1a X3 y, de X2 a X4. .. ..

X1 X3 X2 X4

e) Para una conexión en delta, instale los tres devanados en serie de tal manera que cada X1esté conectada al otro extremo (X2, X3, Ó X4) del siguiente devanado. ¡No una losterminales/conexiones que tengan el mismo subíndice!

d) Para una conexión en Y, una el mismo extremo (por ejemplo X1) de los tres devanados.Los otros extremos de los devanados están conectados a las líneas. ¡La unión neutradebe ser la de los tres terminales/conexiones con el mismo subíndice!

A-S

UniÓn de terminales/conexiones de transformadores. no marcados.

Si hay que conectar en delta los tres devanados del transformador:

a) conecte entre sí dos de sus pares de terminales/conexiones,

b) aplique una prueba de voltaje trifásico al otro conjunto de devanados (primario osecundario), y

c) mida el voltaje que pasa por el último par de terminales/conexiones. Si es cero, sepuede cerrar la unión delta. Si no lo es, hay que invertir uno de los devanados.

Si hay que conectar los tres devanados del transformador en Y:

a) conecte entre sí los tres terminales,

b) aplique una prueba de voltaje trifásico al otro conjunto de devanados (primario osecundario), y

c) verifique el voltaje entre los pares de terminales desconectados. Las tres lecturasdeben ser iguales. Si no, invierta las conexiones que van al devanado que presenta lalectura baja.

A-9


Conductor de energia

Alambrado del control

I I I)--)--) -H-

Cruce de conductoressin unirse

Unión de conductores

Fusibles

Capacitor

Interruptores automáticosde circuito con Ol,térmico y magnético

Transformador

SolenoideCalentador

Resistor

Motor CA

Resistor variable

A-10

Sobrecarga térmica

~I

IIJII Motor CD

Bateria

Diodo rectificador

mBobina (inductor) luz indicadora

Timbre

Sirena, bocina

INTERRUPTORES("switch es")

-ifo-AbiertoJ de un solopolo y oe un solodes lazamiento

Cerrado o NC, de unsolo polo yde un solodesplazamiento

De un solo polo y dedoble desplazamiento

+O o-NA, de doble polo y deun solo desplazamiento

NC, de doble polo y deun solo desplazamiento


Interruptor automáticode doble ruptura, NA

Interruptor detemperatura NA

-0:0-I

--Q.lD-De doble polo y de unsolo desplazamientocon contactos NA y NC

o-o-o-

Polo único, posiciónmúltiple

NA de tiro único,de tres polos

Interruptor de presióno de vacío NC

Interruptor de flotadoro de nivel NA

Interruptor de pieo de pedal, NA

Interruptor deflujo, NA

INTERRUPTORESDE LIMITE

NC

NA

NC, manteniendo abierto

NC temporizado abierto

NA temporizado cerrado

NA, manteniendo cerrado NC temporizado cerrado

DISPOSITIVOSDE CONTROL

Contactos NA

Contactos NC

NA temporizado abierto

Relevador o bobina de ---El-.__co_nt_act_o_,_te_m_po_ri_za_d_o_r-1 CTRr del motor

A-11

Bobina contadora

NOTAS

052793

, .

...;,t:--

11

TEL-A-TRAlNA Wesfcoff Compony

P.O. Box 4752 • 309 North Market Street • Chattanooga, Tennessee 374051-800-251-6018 • 423-266-0113 • Fax 423-267-2555

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