ELECTROTECNIA BASICA

ELECTROTECNIA BASICA
Conceptos
LA ELECTRCIDAD
Es la fuerza que mueve electrones (carga
negativa)
Es el resultado del flujo continuo de
electrones por un conductor.
Corriente eléctrica
Como los protones están fuertemente unidos
al núcleo del átomo, son los electrones los que
en realidad tienen la libertad de moverse.
 El movimiento o flujo electrónico a través de un
conductor se produce debido a que existe una
diferencia de potencial y los electrones circulan
de una terminal negativa a una positiva.
 Como en el siglo XIX no se conocía la naturaleza
de éstos, se supuso, en forma equivocada, que las
partículas positivas fluían a través del conductor.
Por tanto, convencionalmente se dice que el
sentido de la corriente es del polo positivo al
negativo
Existen dos formas de voltaje (V) o
flujo de corriente (A) de uso general
DIRECTO
ALTERNO
Corriente Directa o Continua
(CD - CC - DC)
Su magnitud no cambia de tensión con el tiempo,
ni su dirección (los electrones circulan en un solo
sentido).
Realmente El sentido de los electrones se
desplazan desde el polo negativo de la fuente al
polo positivo.
Convencionalmente (forma equivocada)los
huecos o ausencias de electrones (cargas
positivas) lo hacen en sentido contrario, es decir,
desde el polo positivo al negativo.
La gráfica representa el comportamiento
constante de la tensión en el tiempo
V
12
t (s)
Generación de CC
- Pilas o baterías o de zinc-carbono, alcalinas, ion de
litio.
- Acumuladores de plomo (baterías de carro)
- Fuentes fijas y variables o regulables
- Dinamos, alternadores de vehículos.
APLICACIONES
- Motores DC
- Bobinas de electroválvulas
- Relés
- Sensores
- Luces pilotos de señalización
Corriente alterna (CA - AC)~
A diferencia de la CD es que durante un instante
de tiempo un polo es negativo y el otro
positivo, mientras que en el instante siguiente
las polaridades se invierten tantas veces como
ciclos por segundo o hertz posea esa
corriente.
No obstante, aunque se produzca un constante
cambio de polaridad, la corriente siempre
fluirá del polo negativo al positivo, tal como
ocurre en las fuentes de FEM que suministran
corriente directa.
La gráfica representa el comportamiento
sinusoidal o senoidal de la corriente alterna
V
O0
18O0
9O0
36O0
27O0
-V
http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_alterna/ke_corri
ente_alterna_1.htm
La gráfica representa la duración de un ciclo en
la corriente alterna
V
O
16.7
t(ms)
-V
Un ciclo completo dura 16.7 milisegundos en una red de 60 Hz
Como vimos en la grafica anterior
• Un ciclo completo dura 16 ms en
una red de 60 Hz. Entonces, cada una
de las tres fases está retrasada
respecto de la anterior 16.7/3 = 5.57
ms.
¿Cuanto dura un ciclo completo en otras redes?
Si т es el periodo que dura cada ciclo y f es la
frecuencia estándar de 50 Hz para Europa y
algunos países latinos:
Т = 1/f
Entonces el periodo que dura cada fase es de:
20 ms
VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA
comparada con la corriente directa
• Permite aumentar o disminuir el voltaje o tensión por medio de
transformadores.
• Se transporta a grandes distancias con poca de pérdida de energía.
• Es posible convertirla en corriente directa con facilidad.
• Al incrementar su frecuencia por medios electrónicos en miles o
millones de ciclos por segundo (frecuencias de radio) es posible
transmitir voz, imagen, sonido y órdenes de control a grandes
distancias, de forma inalámbrica.
• Los motores y generadores de corriente alterna son
estructuralmente más sencillos y fáciles de mantener que los de
corriente directa.
• Una desventaja es que no es portátil y no se puede acumular tal
como sucede con las fuentes de CD
FASE O TENSION ELECTRICA
Una fase o tensión eléctrica ( línea viva )
es una línea en la cual se aplica una
tensión (E) que se mide en voltios (V).
Por la cual circula una intensidad de
corriente (I) que se mide en amperios
(A).
Se suministra energía eléctrica a las
cargas conectadas a las líneas.
Sistemas de CA
• La corriente alterna existe en mono y poli fases, el numero de
fases es dependiendo de la aplicación o requerimientos
particulares de utilización, por ejemplo domiciliaria o
industrial, baja o alta tensión.
• Entonces puede encontrarse o recibirse como:
 Sistemas Monofásicos
 Sistemas Polifásicos donde los mas comunes son:
• Bifásicos (desfase entre línea 90° )
• Trifásicos (desfase entre línea 120° )
• En Honduras solo se generan los sistemas Monofásicos y
Trifásicos.
Un sistema monofásico
Está formado por una fase L1 nominal de 120 V
y neutro además de una tercer línea que es el
polo a tierra.
L1, N, PT
No por eso debe llamársele sistema trifásico
puesto que solo tiene una línea viva o fase,
entonces se deberá referirse a estos sistemas
monofásicos con tres cables como trifilares.
Utilizados en conexiones domesticas y edificios
Otra conexión monofásica de tres
hilos
Muy común es la de 220-240 V consistente en
L1 y L2 a 110/120 V medidas individualmente
respecto al neutro
Medidas entre si L1+L2 dan 220/240 V
Utilizadas en conexiones para sistemas de baja
potencia como estufas, bombas, soldadoras
eléctricas, compresores, variadores de
frecuencia, hornos…….)
Un sistema polifásico
Está formado por dos o más tensiones iguales
con diferencia de fase constante.
Sistema bifásico: la diferencia de fase entre
las tensiones es de 90°
Sistemas trifásicos: dicha diferencia es de
120°. Los sistemas trifásicos son los
utilizados en la generación, transmisión y
distribución de la energía eléctrica.
Un sistema Trifásico
• Para obtener una potencia constante de
un sistema de corriente alterna se debe
contar con tres líneas de alta tensión
con corriente alterna funcionando en
paralelo.
• Donde la corriente de fase está
desplazada 1/3 de ciclo (1200) una de la
otra consecutivamente, como se ve en
la grafica.
la curva roja de arriba se desplaza un tercio de ciclo tras la curva
azul, y la curva amarilla está desplazada dos tercios de ciclo
respecto de la curva azul.
• En un circuito trifásico balanceado las tres fases tienen
voltajes con la misma magnitud pero desfasados, y las
tres líneas de transmisión, así como las tres cargas son
idénticas.
• lo que ocurre en una fase del circuito ocurre
exactamente igual en las otras dos fases pero con un
ángulo desfasado. Gracias a esto, si conocemos la
secuencia de fase del circuito, para resolverlo
(encontrar sus voltajes y corrientes) basta con
encontrar el voltaje de una sola fase y después
encontrar las de las otras fases a partir de esta.
• La suma de los voltajes de un sistema trifásico
balanceado es cero.
Va + Vb + Vc = 0
Voltajes de fase
Para identificar a cada voltaje se les da el nombre de voltaje
de la fase a (Va), de la fase b (Vb) y de la fase c (Vc)
Cada voltaje de fase se mide en conexión al neutro
Va + Vb + Vc = 0
Voltaje de línea
Las fórmulas para obtener voltajes de línea a
línea del lado de la carga a partir de voltajes
de línea a neutro del lado de la carga en un
circuito trifásico con una secuencia positiva
son
__
Vlinea = √3 Vfase
SOBRE ELECTRICIDAD
En Europa la energia domiciliaria es de 220 V a
50 Hz.
En la mayoría de los países de América la
tensión de la corriente es de 110 ó 120 V a
60 Hz. excepto entre otros Argentina y Chile
En España se considera baja tensión en:
 Corriente alterna menor o igual a 1000 voltios
 Corriente continua menor o igual 1500 voltios
EN ARGENTINA
• Las instalaciones domesticas: pueden
alimentarse con tensión:
Monofásica 220V compuesta por una fase mas
neutro N.
http://grupos.emagister.com/debate/sistemas_bifasicos/1007-5205
EN HONDURAS
Las instalaciones domesticas: Red monofásica
trifilar y tetrafilar (fase) :
110 – 120V medida de la fase respecto al neutro
220 - 240V, medido entre las dos fases
Instalaciones industriales: Red trifásica
220 V
440 V
308 V
380 V…..
Tarea
1.
2.
3.
4.
5.
Revise los datos de placa de los motores de las maquinas
instaladas en el laboratorio de II e indique las características de
alimentación (tipo de corriente), voltajes, fases, numero de polos
y frecuencia de cada uno de ellos.
Que tipo de corriente y valores de voltajes se manejan a nivel
industrial?
Que tipo de tensión y a que voltaje genera la central
hidroeléctrica Francisco Morazán “El cajón”
Cual es el recorrido o estaciones que la energía generada desde
una central hace, hasta los tendidos eléctricos de los barrios y
colonias del país .
Que pasa si una maquina diseñada para funcionar correctamente a
50 Hz es conectada a una red de 60 Hz?
Paradigmas sobre la CA
RELES Y CONTACTORES
UN RELE
• Es un interruptor accionado por un electroimán.
• Un electroimán está formado por una barra de hierro
dulce (ferrita), llamada núcleo, rodeada por una bobina
de hilo de cobre.
• Al pasar una corriente eléctrica por la bobina el núcleo
de hierro se magnetiza por efecto del campo magnético
producido por la bobina, convirtiéndose en un imán
tanto más potente cuanto mayor sea la intensidad de la
corriente y el número de vueltas de la bobina.
• Al dejar de pasar corriente por la bobina, desaparece el
campo magnético y el núcleo deja de ser un imán
PARTES DE UN RELE
http://www.xtec.cat/~ccapell/rele/rele.htm
RELES DE TIEMPO O
TEMPORIZADORES.
• En los cuales se abren o cierran los contactos
auxiliares, llamados también contactos
temporizados.
• Los que después de cierto tiempo,
debidamente preestablecido se accionan
abriendo o cerrado su circuito de
alimentación.
TEMPORIZADOR A LA CONEXION.
Aquel cuyos contactos temporizados actúan
después de cierto tiempo de que se ha
energizado el elemento motor del temporizador
(bobina).
En el momento de energizar el temporizador, los
contactos temporizados que tiene siguen en la
misma posición de estado de reposo.
Solamente cuando ha transcurrido el tempo
programado, cambian de estado, es decir que el
contacto NA se cierra y el contacto NC se abre.
TEMPORIZADOR A LA DESCONEXION.
En este tipo de temporizador, los contactos
temporizados actúan como temporizados
después de cierto tiempo de haber sido
desenergizado la bobina.
 Cuando se energiza el temporizador, sus
contactos temporizados actúan inmediatamente
como si fueran contactos instantáneos,
manteniéndose en esa posición todo el tiempo
que el temporizador esté energizado.
Un contactor
Está diseñado para el arranque de motores y
cargas de alto amperaje.
 Sus contactos y bobina son más robustos y
cuentan además con cámara de extinción
entre los contactos para extinguir el arco que
se genera al separarse o juntarse los
contactos.
CONTACTORES
•
•
•
•
Por lo general, los contactores que utilicemos referirán sus
características a las recomendaciones, que establecen los siguientes
tipos de cargas:
AC-1 Para cargas resistivas o débilmente inductivas
cos ð = 0,95.
AC-2 Para cargar inductivas (cos ð = 0.65). Arranque e inversion
de marcha de motores de anillos rozantes.
AC-3 Para cargas fuertemente inductivas (cos ð = 0.35 a
0.65). Arranque y desconexión de motores de jaula.
AC-4 Para motores de jaula: Arranque, marcha a impulsos y
frenado por inversión.
VENTAJAS DEL USO DE LOS CONTACTORES.
• Automatización en el arranque y paro de motores.
• Posibilidad de controlar completamente una máquina,
desde varios puntos de maniobra o estaciones.
• Se pueden maniobrar circuitos sometidos a corrientes
muy altas, mediante corrientes muy pequeñas.
• Seguridad del personal, dado que las maniobras se
realizan desde lugares alejados del motor u otro tipo de
carga, y las corrientes y tensiones que se manipulan con
los aparatos de mando son o pueden ser pequeños.
• Control y automatización de equipos y máquinas con
procesos complejos, mediante la ayuda de los aparatos
auxiliares de mando, como interruptores de posición,
detectores inductivos, presóstatos, temporizadores, etc.
¿Cual es la diferencia entre relé y
contactor?
 Un relé esta construido para manejar corrientes
pequeñas, de 5 Amperios máximo.
 Diseñado específicamente para utilizarlo en
circuitos de control.
 Puede manejar cargas de potencia de bajo voltaje
y corrientes como motores de baja potencia o
luces indicadoras.
CIRCUITOS
DE CONTROL Y DE POTENCIA
El circuito de Potencia o de Fuerza
Es que transporta la energía a los aparatos
(motores, refrigeración, calefacción, etc.) es la
que utilizan directamente para el trabajo
realizado por la máquina.
Generalmente, este circuito va unido
directamente a la instalación (de baja tensión)
de distribución de energía eléctrica del local, y
contiene los medios para generar, convertir,
distribuir o utilizar la energía eléctrica
En el ckto de Fuerza
• CONSTA DE LA ALIMENTACION TRIFASICA DE
LA INSTALACION INDUSTRIAL PARA
SUMINISTRAR LA ENERGIA AL MOTOR.
• NO OBSTANTE LA ALIMENTACION DIRECTA
RESULTA INSEGURA PARA EL MOTOR Y
PERSONAS, PARA REDUCIR AL MAXIMO
CUALQUIER CONTINGENCIA ES NECESARIO
DOTAR AL CIRCUITO DE FUERZA DE
ELEMENTOS ELECTROMECANICOS……….
Que tienen el objetivo de dar paso a la
energía de manera eficiente pero
esencialmente es el volver fiable la
instalación y proteger:
• Un relé térmico protege al motor contra
sobrecargas.
• Un Guardamotor como protección
contra cortocircuitos necesaria, se ha de
instalar en cabecera, bien sea por medio
de fusibles o por un disyuntor
automático
RELE TERMICO O RELE DE SOBRECARGA
• Son los aparatos más utilizados para
proteger los motores contra las
sobrecargas (cuando la corriente
sobrepasa el valor nominal).
• Se pueden utilizar en corriente alterna o
continua.
• Este dispositivo de protección garantiza:
- Optimizar la durabilidad de los motores,
impidiendo que funcionen en
condiciones de calentamiento anómalas.
-Volver a arrancar después de un disparo
con la mayor rapidez y las mejores
condiciones de seguridad posibles para
los equipos y las personas.
EL RELE TERMICO ACTUA DE PROTECCION EN
LOS SIGUIENTES CASOS
 Cuando la corriente demandada por el motor sea
muy alta causada por una sobrecarga mecánica.
 Cuando la corriente demandada por el motor sea
muy alta ocasionada por una caída apreciable en
la tensión de alimentación (perdida de alguna
fase), estando el motor a plena carga
 Un arranque seguido del bloqueo del rotor de la
maquina (rotor no gira)
INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS TIPO:
Breaker
Disyuntor
Fusibles
Guardamotor o Interruptor termomagnético o
disyuntor termomagnético
Es un dispositivo capaz de interrumpir la
corriente eléctrica de un circuito cuando ésta
sobrepasa ciertos valores máximos.
A diferencia de los fusibles, que deben ser
reemplazados tras un único uso, el disyuntor
puede ser rearmado una vez localizado y
reparado el daño que causó el disparo o
desactivación automática.
Características principales de los
guardamotores
Al igual que otros interruptores automáticos magneto-térmicos
son importantes las siguientes características:
 la capacidad de ruptura, la intensidad nominal o calibre y la
curva de disparo.
 Proporciona protección frente a sobrecargas del motor y
cortocircuitos.
 En algunos casos, frente a falta de fase.
En el esquema de la izquierda podemos observar que el disyuntor Q ya tiene
incorporado un relé térmico F y luego esta asociado a un contactor KM.
En cambio en el esquema disyuntor de la derecha si tiene un relé térmico
porque Q, el disyuntor, no lo lleva en sus características físicas.
F: Relé térmico
Q: Disyuntor
KM: Contactos del
contactor
APLICACIONES EN MOTORES 3Ø
Arranque directo
Arranque directo con cambio de giro
Arranque a tensión reducida Y – Δ
Arranque Directo
CONEXIÓN DE FUERZA
Primero:
La fuerza de línea L1, L2, L3 a un cortador ya
sea interruptor termomagnetico o de cuchillas con fusibles.
Segundo:
De ahí al contactor, a las terminales L1, L2 Y L3
Tercero:
Del contactor al relevador térmico
Cuarto:
Del relé térmico al motor.
CKTO DE FUERZA - arranque directo
BIBLIOGRAFIA
www.unicrom.com/Tut_corrientecontinua.asp
www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_alterna/ke_corriente_alterna_1.htm
www.mimecanicapopular.com/vergral.php?n=180
www.grupos.emagister.com/debate/sistemas_bifasicos/1007-5205
www.youtube.com/watch?v=QjszJEncew8
www.platea.pntic.mec.es/~pcastela/tecno/documentos/apuntes/rele.pdf