TECNOLOGÍA EN EFICIENCIA ENERGÉTICA . BIENVENIDO APRENDICES “No necesito saberlo todo, tan solo necesito saber donde encontrar aquello que me hace falta cuando lo necesite” Albert Einstein Carlitos toca la nevera que está en funcionamiento y siente una incómoda descarga eléctrica, ¿por qué le ocurrió esto a Carlitos? Conceptos básicos de electricidad Capsula del tiempo Benjamín franklin descubrió la relación que existía entre el rayo y las llaves 1752 James Clerk Maxwell en 1865 teoría dinámica del campo electromagnético. En 1821, Michael Faraday dio a conocer sus trabajos científicos y la rotación electromagnética. Thomas Alva Edison había logrado la primer lámpara incandescente en 1879 después de 1000 intentos. Físico alemán Georg Simón Ohm ,quien postulo la relaciones de las magnitudes eléctricas 1827. En 1887 Nicolás Tesla construyo un motor de inducción sin escobillas , alimentado con Corriente alterna. El átomo de Niels Bohr Niels Henrik David Bohr fue un físico danés que contribuyó en la comprensión del átomo y la mecánica cuántica. Fue galardonado con el Premio Nobel de Física en 1922 Núcleo: Esta compuesto por neutrones y protones dentro este existen los quarks partículas cuánticas con cargadas demasiado pequeñas El electrón: es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental negativa. El electrón tiene una carga eléctrica de −1,6 × 10−19 C y una masa de 9,1 × 10-31 kg , que es aproximadamente 1.800 veces menor que la masa del protón o a la del neutrón. Partícula elemental. El protón: El protón no es una partícula elemental sino una partícula compuesta. Está formado por tres partículas unidas por gluones, dos quarks arriba y un quark abajo, lo que lo convierte en un barión. es una partícula subatómica con una carga eléctrica elemental positiva 1 (1,6 × 10-19 C), igual en valor absoluto y de signo contrario a la del electrón, y una masa 1836 veces superior a la de un electrón. Niveles de valencia Niveles de valencia: Los electrones de valencia son los electrones que se encuentran en los mayores niveles de energía del átomo, siendo estos los responsables de la interacción entre átomos de distintas especies o entre los átomos de una misma. ... La valencia de los gases nobles, por tanto, será cero, ya que tienen completo el último nivel. La corriente eléctrica ¿Qué es? Es la cantidad de electrones que fluyen por un medio conductor en determinado tiempo. Existen dos tipos de corriente directa y al terna : Directa: Tiene un sentido llendo desde + a – según la teoría empírica. La fuente es DC(Corriente Directa) y tiene un + y -. Alterna : No tiene polaridad , tiene una fase y un neutro, también cuenta con una frecuencia de 60 Hz, y una señal senoidal ; con picos positivos y negativos. La fuente es AC(Corriente Alterna). Unidad fundamental: Es el amperio y se representa con la letra(A). Si es muy pequeño hay unidades como el microamperio(uA),miliamperio(mA) . Cuando es grande tenemos el Kiloamperio(kA),Mega amperio(MA),Gigaemperio(GA). La diferencia de potencial o tensión eléctrica ¿Qué es? Es la rapidez con que fluyen los electrones a través de un medio conductor en determinado tiempo. Existen dos tipos de Tensión directa y al terna : Directa: Tiene un sentido llendo desde + a – según la teoría empírica. La fuente es VDC(Voltaje de Corriente Directa) y tiene un + y -. Alterna : No tiene polaridad , tiene una fase y un neutro, también cuenta con una frecuencia de 60 Hz, y una señal senoidal ; con picos positivos y negativos. La fuente es VAC(Voltaje de Corriente Alterna). Unidad fundamental: Es el Voltio y se representa con la letra(V). Si es muy pequeño hay unidades como el microvoltio(uV),milivoltio(mV) . Cuando es grande tenemos el Kilovoltio(kV),Mega voltio(MV),Gigavoltio(GV). La resistencia eléctrica ¿Qué es? Es la oposición al paso de los electrones que tiene el medio conductor . Tipos de resistencias eléctricas: Fijas: Resistencias estándares. Resistencias de precisión. Resistencias SMD. Variables: Potenciómetros. Reóstatos. Trimer . Especiales: PTC (resistencias con coeficiente positivo) NTC(resistencias con coeficiente Negativo) VDR(resistencias supresores de voltaje) LDR(resistencias dependiente de la luz) Unidad fundamental: Es el ohmio y se representa con la letra(Ω). Si es muy pequeño hay unidades como el microhmio(uΩ),mili ohmio(mΩ) . Cuando es grande tenemos el Kilo ohmio(kΩ),Mega ohmio(MΩ),Giga ohmio(GΩ). Magnitudes eléctricas y prefijos La resistencia eléctrica: Código de colores Primer Ejemplo : Una resistencia de cuatro bandas de color : rojo, rojo, café, oro = Primer Numero = Rojo = 2 Primera Banda1. Segundo Numero= Rojo = 2 Segunda Banda2 Tercer numero en cantidad de ceros = 1 es el multiplicador ósea un solo cero. La cuarta Banda que es tolerancia +/-5 % . Resultado = 2 2 0 ohmios (Ω) +/- 5% Segundo Ejemplo : Una resistencia de cinco bandas de color : rojo, rojo, rojo café, café = Primer Numero = Rojo = 2 Primera Banda1. Segundo Numero= Rojo = 2 Segunda Banda2 Segundo Numero= Rojo = 2 Segunda Banda3 Tercer numero en cantidad de ceros = 1 es el multiplicador ósea un solo cero. La cuarta Banda que es tolerancia +/-1 % . Resultado = 2 2 2 0 ohmios (Ω) +/- 1% Ley de ohm ¿Qué es? Es la relación matemática que existe entre la corriente, el voltaje, y la resistencia eléctrica. Tres relaciones : 1) V (voltios) R = ------------I (amperios) 2) V (voltios) I = ------------R (Ohmios) 3) V = I (amperios) x R (Ohmios) Ejemplo 1: Si, una cargador de teléfono celular a su salida tiene una corriente de 5 amperios a 3.5 voltios de tensión eléctrica. ¿cuanto es la resistencia de salida del cargador? V 3.5 V R=---------= R= ------------- = 0.7 (Ω) Ohmios I 5 A Aplicación de la ley de ohm ¿Qué es? Es la relación matemática que existe entre la corriente el voltaje y la resistencia eléctrica. Tres relaciones : 1) V (voltios) R = ------------I (amperios) 2) I = 3) V = V (voltios) ------------R (Ohmios) I (amperios) x R (Ohmios) Ejemplo 2 : Si, una cargador de teléfono celular a su salida tiene resistencia eléctrica de 0.7 ohmios a 3.5 voltios. ¿cuanto es la corriente de salida del cargador? V 3.5 V I =----------- = I = ------------- = 5 (A) amperios R 0.7 (Ω) Ejemplo 3 : Si, una cargador de teléfono celular a su salida tiene una resistencia de 0.7 ohmios y una corriente de 5 Amperios. ¿Cuanto es la Tensión eléctrica de salida del cargador? V = I x R = 5 (A) X 0.7 (Ω) = 3.5 (V) voltios La potencia eléctrica ¿Qué es? Es el esfuerzo requerido para mover una carga eléctrica en determinado tiempo. Esta energía que se trasmite para mover la carga tiene unidad de básica que es el julio . El W = 1 julio por Segundo. Tipos de potencias eléctricas: Potencia real (W) Potencia efectiva (RMS) Potencia Reactiva (VAr) Potencia Aparente(VA) Unidad fundamental: Es el vatio y se representa con la letra(W). Si son pequeñas las unidades son el micro vatio(uW),mili vatio(mW) . Cuando la unidad es grande lo representamos en : Kilo vatio(KW),Mega vatio(MW),Giga vatio(GW). Ley de la potencias eléctrica. ¿Qué es? Es el esfuerzo requerido para mover una carga eléctrica en determinado tiempo. Esta energía que se trasmite para mover la carga tiene unidad de básica que es el julio . El W = 1 julio por Segundo. Tres relaciones : 1) P (voltios) V = ------------I (amperios) 2) I = P (vatios) ------------V (Voltios) 3) P = I (amperios) x V (Voltios) Ley de la potencias eléctrica. Ejemplo 1 : Si, una cargador de teléfono celular a su salida tiene corriente eléctrica de 0.7 amperios y una resistencia de 3.5 ohmios . ¿Cuanto es la potencia de salida del cargador? V P = R x I x I = P = 3.5 (Ω) x 0.7 (A) x 0.7 (A) = 1.715 (W) vatios Ejemplo 2 : Si, una cargador de teléfono celular a su salida tiene resistencia eléctrica de 5 ohmios a 3.5 voltios. ¿Cuanto es la potencia de salida del cargador? VxV 3.5 V x 3.5 V P = ------------- = P = ---------------------- = 2.45 (W) vatios R 5 (Ω) Ley de la potencias eléctrica. Ejemplo 3 : Si, una cargador de teléfono celular a su salida tiene contiene la corriente eléctrica a 3 Amperios y una tensión eléctrica de 3.5 voltios . ¿Cuanto es la potencia de salida del cargador? P = I x V = 3 (A) X 3.5 (V) = 10.5 (W) vatios. Elementos de un circuito eléctrico básico Un circuito eléctrico es la unió de dos o mas componente interconectados entre si con un propósito donde La fuente es punto de inicio y la carga es el punto intermedio para llegar al final de la termina contraria; en el caso de DC es el negativo y en el caso de AC es el Neutro. . Circuito de corriente directa D.C Circuito de corriente alterna AC Símbolos básicos de los elementos de un circuito Los símbolos son formas graficas de representar los componentes en un plano eléctrico o electrónico. . Símbolos básicos de los elementos de un circuito Los símbolos son formas graficas de representar los componentes en un plano eléctrico o electrónico. . Conexión circuito serie y paralelo en DC Conexión circuito serie en DC y en AC En este circuito la corriente circula por todo los puntos y el voltaje cae en cada bombillo por lo tanto debemos de aplicar la ley de ohm y ley de watt : Ejemplo1: Si tenemos un bombillo conectado a 120 VAC,100W. ¿Cuanto es la corriente total del circuito?. Aplicamos la ley de la potencia eléctrica = P = I x V = I = P / V. Remplazamos valores I = 100W / 120vAC = I = 0.83A AC. Conexión circuito serie en DC y AC En este circuito la corriente circula por todo los puntos y el voltaje cae en cada bombillo por lo tanto debemos de aplicar la ley de ohm y ley de watt : Ejemplo2: Si tenemos dos bombillos conectado a una pila de 9 V DC, bombillo1 = 15W y bombillo2 = 15W. ¿Cuanto es la corriente total del circuito?. Antes de aplicar la ley sumamos las dos potencias de los bombillos = 15w+ 15w = 30w = Potencia total del circuito Aplicamos la ley de la potencia eléctrica = P = I x V = I = P / V. Remplazamos valores I = 30W / 9V DC = I = 3.33A DC Circuito paralelo en corriente alterna y directa . Para un circuito de corriente alterna y directa en paralelo el voltaje es común en todo los terminales pero la corriente se reparte en las cargas y depende de las resistencias. Ejemplo : Tengo tres bombillos conectados en paralelo a 110vac y todos son de 15w. ¿Cuanto es la corriente de cada uno de ellos?,¿Cuánto es la corriente total de circuito? Aplicamos ley de ohm = 15W/110 VAC =0.13 Amperios AC . Debemos tener en cuenta que son 3, por lo tanto debemos sumar las tres corrientes para hallar la corriente total. IT = I1 + I2 + I3 = 0.13+ 0.13+ 0.13 = 0.40 Amperios de AC. Circuito mixto de cargas eléctricas. Para resolver un circuito de este estilo se debe arrancar de derecha a izquierda empezando por r3 y r4 paralelos luego esa Rp(resistencias paralelas) se sumara con R1 para hallar RT. Formula circuito Serie . Formula circuito Paralelo Para resolver un circuito de este remplazamos las R2 = R3 y R1 = R2 R2 x R3 330 ohmios x 130 ohmios 42.900 Rp = ------------- = -------------------------------------- = -------------R2 + R3 330 ohmios + 130 ohmios 460 42.900 ohmios Rp = --------------------------- = 93.26 ohmios 460 ohmios Circuitos mixto de cargas eléctricas. 42.900 ohmios Rp = --------------------------- = 93.26 ohmios 460 ohmios Resistencia total = Rp + R1 DEL CIRCUITO Resistencia total = 93.26 ohmios + 260 ohmios Resistencia total = 353,26 ohmios . VT 230 VAC IT (CORRIENTE TOTAL)= ------------- = ---------------------------------RT 353,26 ohmios IT (CORRIENTE TOTAL)= 0,65 Amperios en AC PT (POTENCIA TOTAL)= I x V = 0,65 A x 230 VAC= 149,74 W Condensador eléctrico. . Símbolos y carga eléctrica. Tabla con prefijos y notación científica Coulombs Voltios Forma de leer un condensador El capacitor almacena energía en el campo eléctrico que aparece entre las placas cuando se carga. La energía almacenada puede calcularse a través de las siguientes expresiones: Q = Carga C = Capacidad V = Tensión Wc = Energía medida en Joule. Tipos de condensador Fijos: 1 - Condensadores de cerámica. ... 2 - Condensadores de lámina de plástico. 3 - Condensadores de mica: ... 4 -Capacitores de poliester: ... 5 - Condensadores electrolíticos: ... 6 - Condensadores de tantalio: ... Variables: 1 - Capacitores variables giratorios. 2 - Capacitores ajustables "trimmer": Circuito en serie de condensadores Los condensadores en serie son elementos que se le puede hallar su equivalente total aplicando la formula para condensadores en serie Ct, Para conformar un solo condensador como se realiza con las resistencias en paralelo. Ejemplo: Circuitos en paralelo de condensadores. Los condensadores en paralelo son elementos que se le puede hallar su equivalente total aplicando la formula para condensadores en paralelo Ct, Para conformar un solo condensador como se realiza con las resistencias en serie . Ejemplo: CT = C1 +C2 + C3 = 100uF + 100uF+ 100uF = 300 uF Circuitos mixtos de condensadores. Los circuitos mixtos son combinaciones de Series y paralelos de condensadores. 1.Aplicamos la formula para hallar paralelo CAB = CA+CB = 1 mF +2 mF = 3 mF 2.Aplicamos la formula para hallar serie CABC = CAB * CC / CAB + CC = 3 mF * 6 mF / 3 mF+ 6 mF= 18 mF *mF / 9 mF = 2 mF Carga de un condensador. La carga de un condensador se da por el efecto limitante de la resistencia eléctrica el cual permite que halla un tiempo de carga llamado: carga del condensador y el tiempo lo determina el Tao() = R (resistencia) x C.(condensador). Formula de : Descarga de un condensador . La descarga de un condensador se da por el efecto limitante de la resistencia eléctrica el cual permite que halla un tiempo de descarga llamado: descarga del condensador y el tiempo lo determina el Tao(t) = R (resistencia) x C.(condensador). Formula de : Inductores. Inductores. Webers Inductores. Inductores-Vector. Inductores; vectores punto y cruz . Ejemplo sencillo vectores; producto punto y cruz Producto punto Producto cruz por determinantes Inductores; direcciones de campo vectorial : I,B,F. Inductores. Tipos de inductores Código de colores del inductor Ejemplo de bobinas en inversores Circuito serie de bobinas La configuración en serie de bobinas se identifica por que se encuentran ubicadas; una detrás de las otra sucesivamente hasta cerrar el circuito. Ejemplo de circuito equivalente de bobinas: Circuito paralelo de bobinas Ejemplo de circuito equivalente de bobinas en paralelo La configuración en paralelo de bobina se identifica por que tiene dos nodos a y b; estos contienen varias conexiones que determinan la cantidad de elementos asociados a los mismos. Circuitos mixtos de bobinas. Ejemplo de circuito equivalente mixto de bobinas Realizamos el paralelo de 5mH y de 20mH (5mH || 20mH) = 1/(1/5+ 1/20) = 4mH Ahora la serie de todos los elementos Leq= 2mH + 3mH + 4mH = 9mH Un circuito mixto de bobinas es la combinación de componentes en paralelos y series. En ellos empezamos a resolver el circuito de derecha a izquierda empezando por los paralelos y terminando con los series Carga de una bobina. La carga de una bobina sucede cuando se conecta una resistencia eléctrica en serie con dicho elemento . En este momento la corriente convencional circula de positivo hacia negativo pasando por la resistencia y la bobina. En esta ultima sucede un incremento exponencial del campo magnético en un tiempo determinado hasta llegar a su valor total; por lo tanto este es el principio fundamental del mismo llaqué el campo magnético es el encargado de almacenar esta energía por un instante de tiempo(tao= L/R). Descarga de una bobina. Fig.1 Fig.2 Al estar el interruptor en la posición de selección del circuito de descarga Fig.2. En este momento el campo magnético autoinduce en la bobina y como se resultado de esta se genera una corriente convencional que circula desde la bobina pasando por la resistencia dos . En esta ultima sucede un incremento de la caída de tención y una disminución de la corriente sobre esta (tao)= R/L Tiempos de carga , descarga de condensadores y bobinas. Curva universal para carga y descarga de bobinas (constante de tiempo Tao = L/R ) Trasformador eléctrico Características de funcionamiento Como funciona un transformador El funcionamiento de un transformador se basa en el principio de inducción electromagnética. El transformador se compone de dos bobinas, con distintas cantidades de vueltas. Ambas bobinas están unidas por un material ferromagnético para disminuir las perdidas del transformador. Se aplica un voltaje de corriente alterna al devanado primario, lo que genera en este un campo magnético, que se traslada a través del material ferromagnético al devanado secundario. Al ser un campo magnético variable (debido a la corriente alterna) genera en el devanado secundario una fem (fuerza electromotriz). Características de funcionamiento Este voltaje va a depender de 3 factores: La cantidad de vueltas que tiene el devanado primario (N1) La cantidad de vueltas que tiene el devanado secundario (N2) El voltaje aplicado en el devanado primario El voltaje generado en el segundo devanado quedara dado por la siguiente formula: V2 = (N2/N1) * V1 Características de funcionamiento V x I N1/N2 = V1/V2 léase: número de vueltas del primario sobre el número de vueltas del secundario es igual a la relación entre el voltaje del primario sobre el voltaje del secundario. Fuente: Voltajes: Vp/vs=Np/NS=VS= Ns/Np . VP Corrientes: Vp.Ip = Vs.Is Despejando en la formula V x I N1/N2 = V1/V2 Fórmula: Área = A X B = 4 cm x 5 cm = 20 cm². Constante: (K) = 37.54 Fórmula: Espiras x voltios = K / Área (Espira significa una vuelta en el carretón.) Área = Sección del núcleo = SN Características de funcionamiento Fórmula para la potencia máxima: (Área)². Siendo el Área = 20cm², entonces la potencia máxima es: (20²) = 400 Watts o Vatios Por la ley de potencia : I = W /V (corriente = potencia / voltaje) , tenemos que: IP (corriente en el primario) = 400/120 = 3.33 Amperes. Se escoge un cable: AWG # 18 (calibre del cable) IS (corriente en el secundario) = 400/18 = 22.2 Amperes. Se escoge un cable: AWG 10 (calibre del cable) Tabla de dimensiones de cable vs Amperaje Tabla AWG / mm / Amperaje Tipos de trasformador 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. Por su fase (monofásico, trifásico). Autotransformador. Impedancia. Potencia. Comunicaciones. Medida. Elevador/reductor de voltaje. Aislamiento. Alimentación. Con diodo dividido. Frecuencia variable. Pulso. De línea o flyback. Híbrido. Balun. Por su fase (monofásico, trifásico) Monofásicos Los transformadores monofásicos son empleados frecuentemente para suministrar energía eléctrica para alumbrado residencial, tomacorrientes ,acondicionamiento de aire, y calefacción. Transformador monofónico Por su fase (monofásico, trifásico) Trifásicos Es el de más extensa aplicación en los sistemas de transporte y distribución de energía eléctrica. Este tipo de transformadores se construyen para potencias nominales también elevadas. Se puede decir que está constituido por tres transformadores monofásicos montados en un núcleo magnético común. Autotransformador El autotransformador puede ser considerado simultáneamente como un caso particular del transformador o del bobinado con núcleo de hierro. Tiene un solo bobinado arrollado sobre el núcleo, pero dispone de cuatro bornes, dos para cada circuito, y por ello presenta puntos en común con el transformador. El principio de funcionamiento es el mismo que el de el transformador común. Transformador de impedancia Este tipo de transformador se emplea para adaptar antenas y líneas de transmisión (tarjetas de red ,teléfonos ,etc .) y era imprescindible en los amplificadores de válvulas para adaptar la alta impedancia de los tubos a la baja de los altavoces. Los transformadores de impedancia se construyen generalmente a partir de un núcleo de ferrita o hierro pulverizado que puede encontrarse en forma de anillo, toroide o barra casi siempre cilíndrica. Trasformador de potencia Son los que se utilizan en las subestaciones y transformación de energía en alta y media tensión. Son Dispositivos de grandes tamaños, los transformadores de potencia deben ser muy eficientes y deben disipar la menor cantidad posible de energía en forma de calor durante el proceso de transformación. Las tasas de eficacia se encuentran normalmente por encima del 99% y se obtienen utilizando aleaciones especiales de acero para acoplar los campos magnéticos inducidos entre las bobinas primaria y secundaria. Trasformador de Comunicaciones Previstos para trabajar con tensiones y frecuencias variables. Se emplean, fundamentalmente, en aplicaciones electrónicas Trasformador elevador/reductor de voltaje De aislamiento: Los transformadores de aislamiento tienen una relación de 1:1 entre sus devanados primario y secundario. Lo que significa que ambos devanados tienen las mismas espiras (vueltas), por lo cual su salida entrega el mismo voltaje que se aplico a la entrada. Se utiliza principalmente como medida de protección. Trasformador elevador/reductor de voltaje De aislamiento: Los transformadores de aislamiento tienen una relación de 1:1 entre sus devanados primario y secundario. Lo que significa que ambos devanados tienen las mismas espiras (vueltas), por lo cual su salida entrega el mismo voltaje que se aplico a la entrada. Se utiliza principalmente como medida de protección. Trasformador elevador/reductor de voltaje De alimentación: Pueden tener una o varias bobinas secundarias y proporcionan las tensiones necesarias para el funcionamiento del equipo. A veces incorpora un fusible térmico que corta su circuito primario cuando el transformador alcanza una temperatura excesiva, evitando que éste se queme. Es utilizado principalmente para alimentar circuitos electrónicos. Trasformador elevador/reductor de voltaje Variables de frecuencia(VFT): Son pequeños transformadores de núcleo de hierro que funcionan en la banda de audiofrecuencias. Se utilizan a menudo como dispositivos de acoplamiento en circuitos electrónicos para comunicaciones, medidas y control. Trasformador elevador/reductor de voltaje Variables de frecuencia(VFT): Son pequeños transformadores de núcleo de hierro que funcionan en la banda de audiofrecuencias. Se utilizan a menudo como dispositivos de acoplamiento en circuitos electrónicos para comunicaciones, medidas y control. Trasformador elevador/reductor de voltaje Trasformadores de acople de audio de AC a DC Son transformadores de núcleo de hierro que funcionan convirtiendo la señal Ac en DC y la trasporta a distancias considerables entre 80 y 120 mts con baja distorsión armónica. Trasformador elevador/reductor de voltaje De pulsos: Un transformador de pulso es un transformador mejorado que produce pulsos eléctricos de gran velocidad y amplitud constante. Suelen utilizarse en la transmisión de información digital y en transistores (especialmente con circuitos conductores de compuerta). Trasformador elevador/reductor de voltaje Flyback: Es un caso particular de transformador de pulsos. Se emplea en los televisores con tubo de rayos catódicos para generar la alta tensión y la corriente para las bobinas de deflexión horizontal. Además suele proporcionar otras tensiones para el tubo (foco,filamento,etc .). Tiene la característica de mantener diferentes niveles de potencia de salida debido a sus diferentes arreglos entre sus bobinados. Trasformador elevador/reductor de voltaje Híbrido : Es un transformador de aplicación en los teléfonos, tarjetas de red, etc. Este transformador se encarga de dividir las señales de entrada y las de salida. Convierte la comunicación bidireccional sobre dos hilos en dos conexiones unidireccionales a dos hilos, que entonces se le conoce como comunicación a 4 hilos. Trasformador elevador/reductor de voltaje Balun Es muy utilizado como balun para transformar líneas equilibradas en no equilibradas y viceversa.La línea se equilibra conectando a la toma intermedia del secundario del transformador. Aplicación de los trasformadores Los trasformadores se utilizan en distintas etapas de conversión de DC y AC tanto de corriente, voltaje y frecuencia. Estas etapas puede ser para dispositivos de amplificación, fuentes de alimentación, energías renovables, control industrial, electricidad,mecánica,medici na, telecomunicaciones , sistemas digitales, robótica, sistemas aeroespaciales. Aplicación de los trasformadores Aplicación de los trasformadores Aplicación de los trasformadores La polaridad del trasformador Como podremos imaginar, la polaridad del transformador dependerá de cómo están devanadas las dos bobinas, no solamente respecto al núcleo sino que también respecto entre ellas. El punto negro representa la polaridad del transformador, algo que a lo mejor encontramos en los esquemas y, no necesariamente en la simbología general de diferentes tratados de electricidad y electrónica En el dibujo podemos observar la disposición de los devanados de las dos bobinas. En el mismo dibujo, observamos que al lado de las salidas de las bobinas, se indica por donde sale el final de la última espira y, por donde entra el principio de la primera espira. Es lo que podemos denominar el sentido de los devanados. Esto es muy importante para saber la polaridad del transformador. En este primer dibujo, tanto el voltaje de la bobina primaria y el voltaje de la bobina secundaria se encuentran en fase. Esto sucede porque el pico de tensión máximo de la bobina primaria coincide con el pico de tensión máximo de la bobina secundaria. Nota: Como hemos indicado, el punto negro indica la polaridad. En el dibujo están dibujados en la parte de arriba del transformador, pero realmente daría lo mismo dibujar los dos puntos abajo, porque estamos ante un transformador en fase. La única exigencia es dibujar los puntos: o los dos arriba o los dos abajo, nunca en diagonal. La polaridad del trasformador Por el contrario, en este otro dibujo, observamos como las bobinas han sido devanadas de diferente manera respecto a las bobinas del primer dibujo. En este caso, estamos tratando de un transformador desfasado 180°, y se dice que las bobinas tienen devanados con dirección opuesta. Esto es así, porque el pico de tensión máxima de la bobina primaria está desfasada 180° respecto al pico de tensión máxima de la bobina secundaria La polaridad del trasformador El diodo El diodo-polarización directa V.umbral(Si=0.7v) Trasformador de medida Los transformadores de medida permiten aislar los dispositivos de medición y protección de la alta tensión. Trabajan con corrientes o tensiones proporcionales las cuales son objeto de monitoreo, y consiguen evitar perturbaciones que los campos magnéticos pueden producir sobre los instrumentos de medición El diodo-Inversa (Voltaje Ruptura Inversa) El diodo-Inversa (Voltaje Ruptura Inversa) - + Tipos de diodos 1 Diodo de Señal Pequeña. 2 Diodo de Señal Grande. 3 Diodo Zener. 4 Diodo emisor de luz (LED). 5 Diodos de Corriente Constante. 6 Diodo Schottky. 7 Diodo Shockley. 7.1. Aplicaciones de diodos Shockley. 8 Diodos de Recuperación de Paso. 9 Diodo Tunel. 9.1 Aplicaciones de diodos de túne. 10 Diodo Varactor. 10.1.Algunas aplicaciones de diodos de Varactor. 11.Diodo láser. Tipos de diodos :1 Diodo de Señal Pequeña. Es un dispositivo pequeño con características desproporcionadas y cuyas aplicaciones se utilizan principalmente en dispositivos de alta frecuencia y corrientes muy bajas, como radios y televisores, etc. Para proteger el diodo de la contaminación, está envuelto con una vidrio por lo que también se denomina Diodo de vidrio y se usa ampliamente un ejemplo es el famoso 1N4148. La apariencia del diodo de señal es muy pequeña en comparación con el diodo de potencia. Para indicar el terminal del cátodo, un borde está marcado con un color negro o rojo. Para las aplicaciones a altas frecuencias, el rendimiento del diodo de señal pequeño es muy efectivo. Con respecto a las frecuencias funcionales del diodo de señal, la capacidad de carga de la corriente y la potencia son muy bajas, las máximas son 150mA y 500mW respectivamente. Este diodo esta dopado con silicio o un diodo dopado con germanio, pero dependiendo del material dopante, las características del diodo varían. En el diodo de señal, las características del diodo dopado con silicio son aproximadamente opuestas al diodo dopado con germanio. El diodo de señal de silicio tiene una caída de voltaje alta en el acoplamiento de aproximadamente 0.6 a 0.7 voltios, por lo tanto, tiene una resistencia muy alta pero baja resistencia cuando esta polarizado. Por otro lado, el diodo de señal de germanio tiene baja resistencia debido a una baja caída de voltaje de casi 0,2 a 0,3 voltios y una alta resistencia cuando esta polarizado. Debido a la pequeña señal, el punto funcional no se interrumpe en un pequeño diodo de señal. - Tipos de diodos :2 Diodo de Señal Grande rectificadores. Estos diodos tienen una capa de unión PN grande. Por lo tanto, la transformación de los voltajes de CA a CC no tiene límites. Esto también aumenta la capacidad de avance actual y el voltaje de bloqueo inverso. Estas señales grandes interrumpirán el punto funcional también. Debido a esto, no es adecuado para aplicaciones de alta frecuencia. Las principales aplicaciones de estos diodos se encuentran en dispositivos de carga de batería como los inversores. En estos diodos, el rango de resistencia directa está en ohmios y la resistencia de bloqueo en reversa está en megaohmios. Dado que tiene un alto rendimiento de corriente y voltaje, estos pueden usarse en dispositivos eléctricos que se utilizan para suprimir voltajes de pico altos. + - Tipos de diodos :3 Diodo Zener(Regulador). Es un elemento pasivo que funciona bajo el principio de degradación Zener. Primero producido por Clarence Zener en 1934. Es similar al diodo normal en la dirección de polarización, también permite la corriente en sentido inverso cuando el voltaje aplicado alcanza la tensión de ruptura. Está diseñado para evitar que los otros dispositivos semiconductores tengan impulsos de voltaje momentáneos. Actúa como regulador de voltaje. - + Tipos de diodos :4. Diodo Emisor de Luz(LED). Estos diodos convierte la energía eléctrica en energía luminosa. La primera producción comenzó en 1968. Se somete a un proceso de electroluminiscencia en el que los agujeros y los electrones se recombinan para producir energía en forma de luz en condiciones de polarización directa. También se utilizan para Alertar mediante destellos luminosos en las etapas electrónicas que realizan una función especifica en un sistema dado ; mediante indicaciones por color, o parpadeo. Tipos de diodos :5.Diodo de Corriente constante . El diodo de regulación de corriente o diodo de corriente constante o diodo limitador de corriente o transistor conectado a diodo. La función del diodo es regular el voltaje a una corriente particular. Funciona como un limitador de corriente de dos terminales. En este el JFET actúa como limitador de corriente para lograr alta impedancia de salida. El símbolo del diodo de corriente constante se muestra a continuación. Tipos de diodos :6. Diodo Schottky. En este tipo de diodo, la unión se forma poniendo en contacto el material semiconductor con el metal. Debido a esto, la caída de voltaje directa se reduce al mínimo. El material semiconductor es un silicio de tipo N que actúa como un ánodo y el metal actúa como un cátodo cuyos materiales son cromo, platino, tungsteno, etc. Debido a la unión metálica, estos diodos tienen una alta capacidad de conducción de corriente, el tiempo de conmutación se reduce. Por lo tanto, los diodos Schottky tiene un mayor uso en aplicaciones de conmutación. Debido principalmente a la unión metal-semiconductor, la caída de tensión es baja, lo que a su vez aumenta el rendimiento del diodo y reduce la pérdida de potencia. Por lo tanto, estos se utilizan en aplicaciones de rectificador de alta frecuencia. El símbolo del diodo Schottky es el que se muestra a continuación. Tipos de diodos :7. Diodo shockley. Se caracteriza por ser la primera invención del semiconductor que tiene cuatro capas. También se llama como diodo PNPN. Es igual a un tiristor sin un terminal de puerta lo que significa que el terminal de puerta está desconectado. Como no hay entradas de activación, la única forma en que el diodo puede conducir es proporcionando voltaje directo. Permanece en la posición «ENCENDIDO» y permanece apagado. El diodo tiene dos estados operativos conductores y no conductores. En estado no conductor, el diodo conduce con menos voltaje. Tipos de diodos : 8. Diodos de Recuperación de Paso. El diodo de desconexión o diodo de almacenamiento de carga. Estos son los tipos especiales de diodos que almacenan la carga del pulso positivo y los usan en el pulso negativo de las señales sinusoidales. El tiempo de subida del impulso actual es igual al tiempo de ajuste. Debido a este fenómeno, tiene pulsos de recuperación de velocidad. Las aplicaciones de estos diodos están en multiplicadores de orden superior y en circuitos de conformación de impulsos. La frecuencia de corte de estos diodos es muy alta y están casi en el orden de Gigahercios. Como multiplicador, este diodo tiene un rango de frecuencia de corte de 200 a 300 GHz. En las operaciones que funcionan a un rango de 10 GHz, estos diodos juegan un papel vital. La eficiencia es alta para multiplicadores de orden inferior. El símbolo de este diodo se muestra a continuación. Tipos de diodos :9. Diodo túnel. Se usa como interruptor de alta velocidad, del orden de los nano-segundos. Debido al efecto túnel tiene una operación muy rápida en la región de frecuencia de las microondas. Es un dispositivo de dos terminales en el que la concentración de dopantes es demasiado alta. La respuesta transitoria está siendo limitada por la capacitancia de unión más la capacitancia de cableado parásito. Mayormente utilizado en osciladores y amplificadores de microondas. Actúa como el dispositivo de conductancia más negativo. Los diodos de túnel se pueden sintonizar mecánicamente y eléctricamente. El símbolo del diodo del túnel es el que se muestra a continuación. Tipos de diodos :10. Diodo varactor. Estos también se conocen como diodos Varicap. Actúa como condensador variable por voltaje. Las operaciones se realizan principalmente en el estado de polarización inversa solamente. Estos diodos son muy famosos debido a su capacidad de cambiar los rangos de capacitancia dentro del circuito en presencia de flujo de voltaje constante. Pueden variar la capacitancia hasta valores altos. En el diodo varactor cambiando la tensión de polarización inversa podemos disminuir o aumentar la capa de agotamiento. Estos diodos tienen muchas aplicaciones como oscilador controlado por voltaje para teléfonos celulares, prefiltros satelitales, etc. El símbolo del diodo varactor se da a continuación. Tipos de diodos: 10.1.Algunas aplicaciones de diodos de Varactor. . Una de las principales aplicaciones de los diodos varactores es la sintonización de circuitos. Cuando se utiliza en un circuito resonante, el varactor actúa como una capacidad variable permitiendo ajustar la frecuencia de resonancia mediante un nivel de tensión variable. Tipos de diodos: 11. Diodos Laser Un diodo láser es un dispositivo semiconductor similar a un emisor de luz diodo (LED). Utiliza la unión p-n para emitir luz coherente en la que todas las ondas están en la misma frecuencia y fase. Esta luz coherente es producida por el diodo láser usando un proceso denominado «Amplificación de luz por emisión estimulada de radiación», que se abrevia como LASER. Y dado que una unión p-n se utiliza para producir luz láser, este dispositivo recibe el nombre de diodo láser. Antes de aprender más sobre el proceso de trabajo de un diodo láser, veamos cómo la luz láser es diferente de otros tipos de luz y sus ventajas. Tipos de diodos: 11.1.Tipos de diodos láser. . Diodo láser en cascada Quantum. Diodo láser en cascada Interband. Reflector distribuido de Bragg Diodo láser. Diodo láser de retroalimentación distribuida. Láser de diodo de cavidad externa. Diodo láser de emisión de superficie de cavidad externa vertical (VCSEL) Tipos de diodos:12. Diodo de Supresión de Voltaje Transitorio . Tipos de diodos:12. Diodo de Supresión de Voltaje Transitorio . Transistores . El transistor es un componente electrónico formado por materiales semiconductores, de uso muy habitual, pues lo encontramos presente en cualquiera de los aparatos de uso cotidiano como las radios, alarmas, automóviles, ordenadores, etc. El transistor, inventado en 1951, es el componente electrónico estrella, pues inició una auténtica revolución en la electrónica que ha superado cualquier previsión inicial. También se llama Transistor Bipolar o Transistor Electrónico(BJT). 1)https://www.youtube.com/watch?v=w14cvydBC8g 2)https://www.youtube.com/watch?v=l_EG544soDg 3)https://www.youtube.com/watch?v=2oFSpaILPi0 Tipos de diodos:12. Tipos de transistores . Polarización de transistores BJT en DC . 1)https://cifpn1.com/electronica/?p=4151 2)https://www.youtube.com/watch?v=pfVUD5FVoB0 Ver los siguientes videos para complementar y Realizar la próxima practica en el laboratorio virtual. 1. https://www.youtube.com/watch?v=3qTq4ZgLl0g 2. https://www.youtube.com/watch?v=62yHkyArjmc 3. https://www.youtube.com/watch?v=hQquiHHyaI0 4. https://www.youtube.com/watch?v=2VIYdcsoAw 5. https://www.youtube.com/watch?v=BPaIiaoYkNY 6. https://www.youtube.com/watch?v=t9JF8LAIcxA 7. https://www.youtube.com/watch?v=6WP7GLKDTiY 8. https://www.youtube.com/watch?v=2rtzSBAXWwQ Ver los siguientes videos para complementar y Realizar la próxima practica en el laboratorio virtual.
