Circuitos de Control Electrico

Tema 3_Circuitos de control eléctrico

Tecnología 4º de ESO

TEMA 3

_ CIRCUITOS ELÉCTRICOS

ÍNDICE DEL TEMA

1.La electricidad nos ayuda...................................................... ayuda............................................................................ .................................. ............ 2 2.La corriente corriente eléctrica eléctrica ............................................... ..................................................................... ............................................. ....................... 3 3.Magnitudes eléctricas ............................................... ..................................................................... ............................................. ....................... 3 3.1.Resistencia 3.1.Resistencia eléctrica eléctrica .............................................. .................................................................... ......................................... ................... 3 3.2.Intensidad de corriente corriente eléctrica eléctrica .............................................. ....................................................................... ........................... 6 3.3.Tensión eléctrica eléctrica o voltaje-Ley voltaje-Ley de Ohm Ohm ............................................. ................................................................ ................... 8 3.4.Potencia eléctrica ............................................. ................................................................... ............................................10 ......................10 3.5.Energía eléctrica................................. eléctrica....................................................... ............................................ ....................................11 ..............11 4.El circuito eléctrico...................... eléctrico.............................................. ............................................... ............................................... .......................... 13 4.1.Generadores 4.1.Generadores ............................................. ................................................................... ............................................... ............................. ....13 13 4.2.Conductores 4.2.Conductores ............................................. ................................................................... ............................................... ............................. ....15 15 4.3.Receptores..................................................................................................16 4.4.Elementos 4.4.Elementos de control y maniobra .............................................. .......................................................................18 .........................18 4.5.Elementos 4.5.Elementos de protección ............................................. ................................................................... ....................................20 ..............20 5.Circuitos de control................................ control...................................................... ............................................ ........................................21 ..................21 Actividades de autoevaluación ............................................... ..................................................................... ....................................22 ..............22 Práctica 3: Control eléctrico con relés.................................. relés........................................................ ........................................24 ..................24 Anexo 1: Simbología eléctrica.................... eléctrica ............................................ .............................................. ........................................25 ..................25 Anexo 2: El Sistema Internacional Internacional de Unidades. Unidades. ............................................ ..............................................................26 ..................26 Recursos complementarios complementarios ........................................... ............................................... .... www.secundaria.escuelassj.com www.secundaria.escuelassj.com

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1. LA ELECTRICIDAD NOS AYUDA Estamos tan acostumbrados a convivir con la electricidad, que no le damos la importancia que tiene, al igual que ocurre con otros grandes descubrimientos y aplicaciones de la ciencia. Si nos paramos un poco a pensar, nos damos cuenta que en nuestra vida cotidiana, en casa, en el instituto, en la calle, nos servimos de la electricidad y de los aparatos que funcionan con esta. Gracias a la electricidad, podemos ver cuando no tenemos la luz del sol, podemos calentarnos cuando hace frío, además de utilizar multitud de aparatos que llevan motores eléctricos, o circuitos electrónicos, que me permiten comunicarme a distancia, diagnosticarme y curarme una enfermedad, fabricar cosas o simplemente entretenerme. ¿Sabias que en las empresas en las que fabrican productos, las máquinas que los fabrican funcionan mayoritariamente con energía eléctrica? ¿Qué sería de Internet sin la electricidad que alimenta a los ordenadores? La energía eléctrica tiene las siguientes características: o o o o o o

o

Fácil generación a partir de otras energías (hidráulica, nuclear, solar, eólica, térmica, etc) Fácil transporte y distribución distribución mediante cables conductores conductores (metales). Fácil control mediante elementos que interrumpen o no su paso (interruptores). Fácil modificación de sus características. Fácil utilización mediante receptores como los motores eléctricos. Más limpia y menos contaminante (comparemos un motor eléctrico y uno de combustión -tranvía y automóvil-). Difícil almacenamiento. Es uno de los mayores inconvenientes, la imposibilidad de almacenar grandes cantidades de energía eléctrica.

Cualquiera de nosotros sabe que por el interior de un cable eléctrico puede pasar la electricidad, pero para conocer y entender que es la electricidad, tendremos tendremos que investigar lo que ocurre en el interior de ese cable, en el interior del material conductor que lo forma.

ACTIVIDADES:

1) Enumera los aparatos que utilizas utilizas en casa que funcionan con electricidad. electricidad. 2) ¿Dónde se genera la electricidad? 3) ¿Cuál es la aplicación de la electricidad más importante que tu utilizas? 4) ¿Qué elementos eléctricos has utilizado en tus proyectos de clase? 5) Compara unos cuantos aparatos, máquinas o dispositivos que puedan funcionar con energía eléctrica y con otra forma de energía, indicando ventajas e inconvenientes de usar la eléctrica o la otra.

ACTIVIDAD DE INVESTIGACIÓN:

A. Busca información de las centrales eléctricas más próximas a tu localidad, de diferentes tipos.

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2. LA CORRIENTE ELÉCTRICA En el interior de los metales, que son los materiales mejores conductores de la electricidad, los electrones principalmente de las capas de valencia, las externas. están saltando continuamente y pasando a ser electrones libres. Saltan y caen de unos átomos a otros, continua y desordenadamente. La energía necesaria para que los electrones salten, es la energía térmica. Suficiente con la temperatura del ambiente, aunque si la temperatura aumenta, es mayor el número de electrones que saltan. Tenemos dentro del metal, una nube de electrones que saltan descontroladamente de unos átomos a otros, un caos de electrones saltarines. Para poner orden, ponemos una gran carga positiva en un extremo del conductor, y una gran carga negativa en el extremo del otro. Conseguimos de esta manera que los electrones salten hacia el extremo positivo (cargas diferentes), huyendo del negativo (cargas iguales). El mismo número de electrones que llegan al positivo, salen del negativo, no hay perdida de ningún electrón, y el proceso continúa. Hemos conseguido ordenar ese movimiento de electrones saltarines, tenemos el paso de electricidad por un conductor, por lo tanto: ELECTRICIDAD = Movimiento ordenado de electrones en un sentido por el interior de un conductor. No es suficiente crear esa diferencia de cargas en los extremos para conseguir el paso de la electricidad, necesitamos también que el medio sea buen conductor, como los metales. Hay por lo tanto buenos y malos conductores de la electricidad.

3. MAGNITUDES ELÉCTRICAS Cuando una corriente circula por un determinado circuito origina una serie de fenómenos, todos ellos medibles y/o calculables, que son : Resistencia eléctrica y resistividad Intensidad de corriente Tensión eléctrica Potencia eléctrica Energía eléctrica o o o o o

3.1. RESISTENCIA ELÉCTRICA El agua que pasa por una tubería, o por el cauce de un río, se ve frenada en parte por el rozamiento con las plantas, piedras etc., al igual los electrones que circulan por un hilo conductor, se verán frenados por los choques contra otros, y contra los iones de la red del metal. Podemos definir la resistencia como: RESISTENCIA = Oposición que presenta un material a que los electrones pasen a través de él. La resistencia se representa con la letra R, y sus unidades son los Ohmios, que se representan con la letra griega omega ( Ω). Puesto que dicha unidad de medida a veces se queda pequeña, en ocasiones será necesario utilizar múltiplos del Ohmio tal y como se muestra en la tabla siguiente: MÚLTIPLOS DEL OHMIO MÚLTIPLO SÍMBOLO VALOR EN Ω Kiloohmio kΩ 1000Ω=103Ω Megaohmio MΩ 1.000.000Ω=106Ω Tema 3- Página 3



La resistencia que presenta un conductor depende de: o

o

o

La longitud del conductor, cuanto más largo sea, más resistencia tendrá. Cuanto más larga sea una carretera, más le cuesta a un automóvil recorrerla. La sección del conductor, es decir de lo grueso que sea, cuanto más grueso sea menor será la resistencia. Cuanto más ancha sea una carretera, más automóviles pasan a la vez por ella. El tipo de material, no es lo mismo un material metálico (menor resistencia), que un plástico (mayor). Cuanto más lisa y menos baches tiene una carretera, más rápido se puede recorrer. Cada tipo de material, tiene una resistencia especifica o resistividad, que dependerá de su estructura interna. Tendremos pues que la resistencia que presenta un conductor será:

R = ρ ⋅

L S

R = Resistencia en ohmios ( Ω). ρ = Resistividad en ohmios por metro ( Ω⋅m). L = Longitud en metros (m). S = Sección en metros cuadrados (m2). La fórmula de la sección circular es S = π ⋅ r 2

R ESISTIVIDAD La resistividad ρ, depende de cada material, algunos valores pueden ser: Aluminio 2,6⋅10-8 (Ω⋅m) Cobre 1,7⋅10-8 (Ω⋅m) Hierro 10⋅10-8 (Ω⋅m) Mercurio 94⋅10-8 (Ω⋅m) Plata 1,5⋅10-8 (Ω⋅m) Plomo 22⋅10-8 (Ω⋅m) Zinc 5,6⋅10-8 (Ω⋅m)

Bronce 9,1⋅10-8 (Ω⋅m) Carbón 5000⋅10-8 (Ω⋅m) Constantán 500⋅10-8 (Ω⋅m) Cuarzo 75⋅10-8 (Ω⋅m) Grafito 3500⋅10-8 (Ω⋅m) Latón 8⋅10-8 (Ω⋅m) Wolframio 5,5⋅10-8 (Ω⋅m)

Cuanto menor sea el valor de la resistividad, mejor conductor será, así, en vista de la tabla, los cables, en los que nos interesa que tengan la menor resistencia posible, tendrían que ser de plata, que es el material que menor resistividad tiene, sin embargo por su elevado valor, se hacen de cobre que es muchísimo mas barato, y tiene también una baja resistividad. EJEMPLO : ¿Cuál será la resistencia de un hilo conductor de cobre, de 600m de longitud, y 2mm de diámetro? Nos faltará saber la sección, como la sección del hilo es circular, y teniendo en cuenta que los mm del diámetro los tengo que pasar a m: 2

2

−6

S = π ⋅ R = π ⋅ 0,001 = 3,14 ⋅ 10 m

2

Con lo que la resistencia, mirando en la tabla el valor de la resistividad del cobre: R = ρ ⋅

L S

= 1,7 ⋅ 10 −8 ⋅

600 3,14 ⋅ 10

−6

= 3,24Ω

EJEMPLO: ¿Qué longitud de hilo de plata de 3 mm 2 de sección necesito para conseguir una resistencia de 2Ω : Tengo que despejar la longitud, y sustituir valores, teniendo en cuenta que la sección la tengo que poner en metros cuadrados (para pasar los mm2, a m2, tengo que dividir por 1000000, o lo que es lo mismo, multiplicar por 10 -6): L =

R ⋅ S ρ

=

2 ⋅ 3 ⋅ 10 1,5 ⋅ 10

−6

−8

= 400m Tema 3- Página 4



CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALES SEGÚN SU RESISTIVIDAD: Según el valor de la resistividad, y por tanto su comportamiento con respecto a la electricidad, los materiales se pueden clasificar en tres grupos: o

o

o

Materiales conductores: Tienen una resistividad de hasta 2 ⋅10-6 Ω⋅m. En este grupo están los metales. Estos materiales se utilizan, los de menor resistividad para hacer hilos y cables conductores, así como elementos eléctricos (transformadores, motores, generadores, etc). Se utiliza mucho el cobre y el aluminio. También son buenos conductores del calor. Materiales semiconductores: Tienen una resistividad entre 1 y 10000 Ω⋅m. En este grupo, se encuentran principalmente el germanio y el silicio. Estos materiales son de gran importancia, sobretodo el silicio, ya que es la base para la fabricación de los componentes electrónicos. Se ha llegado a decir que la época actual se podría denominar la edad del silicio, al igual que en la prehistoria se hablaba de la edad de piedra, de hierro etc. Materiales aislantes, también denominados dieléctricos: Tienen una resistividad mayor que 10 15 Ω⋅m. Aunque pueda parecer que estos materiales no son interesantes desde el punto de vista eléctrico ya que no permiten el paso de la electricidad, nada más alejado de la realidad. Los aislantes son tan necesarios como los conductores, ya que evitan la unión, el contacto no deseado entre conductores. Se utilizan pues como recubrimiento de cables, y en estructuras de dispositivos eléctricos. Los más utilizados son los plásticos.

Ningún material es un aislante perfecto. El aire, que se suele considerar un aislante perfecto, deja de serlo en determinadas condiciones, como por ejemplo en una tormenta en la que se producen relámpagos y rayos.

ACTIVIDADES

6) La resistencia eléctrica de un conductor aumenta: a) cuanto más grueso sea. b) cuanto más largo sea. c) cuanto más corto sea. 7) Tenemos hilo conductor, y cada metro tiene una resistencia de 2 Ω . ¿Cuál será la longitud de hilo a emplear, para conseguir 5 Ω? 8) ¿Cuál será la resistencia de un hilo conductor de grafito, de 40m de longitud, y 4mm de diámetro? 9) ¿Cuál será la longitud de un hilo conductor de 1 mm 2 de sección, de cobre, para que tenga una resistencia de 20?. 10) ¿Qué diámetro necesito para conseguir 1Ω de resistencia con hilo de cobre de 1Km de longitud. 11) ¿Qué resistencia tiene una barra de sección cuadrada de 2mm de lado, y 1m de largo, si es de aluminio?

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3.2. INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA La electricidad, como sabemos es el movimiento en un sentido de electrones, pero no será lo mismo unos pocos electrones que muchos, por lo que medimos la cantidad de electrones con un parámetro que se llama cantidad de carga, y que se define como: CANTIDAD DE ELECTRICIDAD Q = Número de electrones expresado en culombios que pasan por un conductor. Se expresa con la letra Q, y las unidades son los Culombios (6,2510 18 electrones) ya que expresándolo en número de electrones sería un número muy elevado. Este parámetro Q tiene inconvenientes, pues solo nos indica número de electrones. Por ejemplo una afirmación como, por una autopista han pasado 500.000 automóviles por un punto determinado, no nos dice mucho, pues ese número de automóviles pueden haber pasado en un día (entonces serán mucho), o pueden haber pasado en un año (entonces serán pocos). Otro ejemplo sería la gota de agua que cae de nuestro grifo si no lo cerramos bien, es una simple gotita, pero si nos vamos de vacaciones todo el verano, la cantidad total de agua desaprovechada será grande. Necesitamos pues relacionar esos electrones que pasan con el tiempo que tardan en pasar, aparece un nuevo parámetro más importante, fundamental, la intensidad de la corriente eléctrica: INTENSIDAD = Número de electrones que pasan expresado en culombios, en un determinado tiempo. La intensidad se representa por la letra I, y su unidad es el Amperio, que se representa con una A (mayúscula siempre). De esta forma tendremos: I =

Q t

1 A =

1C 1s

El amperio es una unidad grande, por lo que se utiliza normalmente los submúltiplos mili (m), micro (µ), nano (n) y pico (p), cuyas equivalencias son: 1 mA = 0,001A = 10-3 A 1 µA = 0,000001A = 10-6 A 1 nA = 0,000000001A = 10-9 A 1 pA = 0,000000000001A = 10-12 A Es conveniente utilizar notación científica, ya que de lo contrario igual tendremos que poner demasiados ceros. Por ejemplo, por un conductor circulan 0,4 pA, ¿Cuántos amperios son?. La respuesta sería 0,0000000004A, pero es más elegante dar una respuesta como 4⋅10-10A. En el asfalto, en algunas calles o carreteras habrás visto unas flechas pintadas en el suelo, estas flechas indican el sentido por donde van los automóviles. Para indicar el sentido de la electricidad o corriente eléctrica, se pone en la representación gráfica, una flecha. Como los electrones van del negativo al positivo, la flecha debería ir del polo negativo al positivo, pero convencionalmente, se ha adoptado el sentido contrario, que se utiliza en todos los textos, es decir la corriente eléctrica se representa por una flecha que va del positivo al negativo.

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A efectos de cálculos es indiferente, y utilizaremos el criterio convencional que es el que se emplea en la mayoría de los libros, no obstante siempre tenemos que recordar que los electrones se mueven en sentido contrario al que indicamos. Para convertir los amperios en uno de los submúltiplos que se suelen utilizar (miliamperios, microamperios, nanoamperios o picoamperios), basta con que multipliquemos el correspondiente número por el factor, un uno seguido de 3, 6, 9, o 12 ceros, o si utilizamos notación científica, que multipliquemos por diez elevado a 3, 6, 9, o 12, según corresponda. Por ejemplo, pasar 24A, a mA, µA, nA y pA: 24A = 24⋅1000 = 24000 mA 24A = 24⋅1000000= 24000000 µA 24A = 24⋅1000000000 = 24000000000 nA 24A = 24⋅1000000000000 = 24000000000000 pA Las expresiones con tantos ceros pueden dar lugar a errores, además de ser molestas de utilizar, por lo que sería más conveniente utilizar la notación científica: 24A = 24⋅103 mA 24A = 24⋅106 µA 24A = 24⋅109 nA 24A = 24⋅1012 pA En caso contrario, para pasar de un submúltiplo a la unidad, se tendrá que dividir en vez de multiplicar. Hay que recordar que dividir por 10 X, es lo mismo que multiplicar por 10 -X. Por ejemplo pasar 32mA, 32µA, 32 nA y 32 pA, a la unidad A: 32 mA = 32 / 1000 =0,032A = 32⋅10-3 A 32 µA = 32 / 1000000 =0,000032A = 32⋅10-6 A 32 nA = 32 / 1000000000 =0,000000032A = 32⋅10-9 A 32 pA = 32 / 1000000000000 =0,000000000032A = 32⋅10-12 A ACTIVIDADES:

12)¿Qué intensidad circula por un conductor por el que pasan 360C en 2 minutos? 13)¿Cuántos electrones pasan por un conductor en una hora, si la intensidad es de 2mA?. 14) ¿Cuánto tiempo tardan en pasar un millón de electrones, con una intensidad de 10A?. ¿Si la intensidad fuese mayor, tardarían menos o más tiempo? 15) Siendo la corriente que circula por un conductor de 3A, calcular: La carga que pasa por una sección del conductor en media hora. El número de electrones que pasan. Cuánto tardan en pasar 12,46 ⋅ 1018 e-. 16) Pasar a Amperios: 0,45 mA 2450 µA 23⋅107 nA 8945900 pA 17) Pasar 0,0345A a mA, µA, nA y pA. 18) ¿Qué intensidad es mayor 450⋅107 nA o 5000 mA? 19) Pasar: 340 mA a nA0,002 nA a pA 235 pA a nA 829 pA a mA 5430 mA a µA 423⋅103mA a nA 105⋅10-4mA a pA

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3.3. TENSIÓN ELÉCTRICA O VOLTAJE - LEY DE OHM Como ya sabemos, para que los electrones se muevan de un extremo al otro de un conductor y tengamos electricidad, la carga eléctrica en un extremo tiene que ser mayor que la carga en el otro, decimos que hay una diferencia de potencial eléctrico entre ambos extremos. Un ejemplo parecido sería el agua de un río, si no hay una diferencia de potencial (altura) entre el nacimiento en las montañas, y la desembocadura en el mar, el agua no se movería. Esa diferencia de potencial respecto al campo gravitatorio terrestre que mueve al agua, seria equivalente a la diferencia de potencial respecto al campo eléctrico, que mueve a los electrones. TENSIÓN ELÉCTRICA: es la diferencia de potencial eléctrico existente entre dos puntos de un determinado circuito. También se le conoce con el nombre de voltaje eléctrico. La unidad de la Tensión eléctrica es el Voltio (V). En la tabla siguiente se muestran tanto los múltiplos como los divisores del voltio, todos ellos empleados para medir dicha magnitud: MÚLTIPLOS DEL VOLTIO MÚLTIPLO SÍMBOLO VALOR EN VOLTIOS Kilovoltio KV 1000 V=103 V Megavoltio MV 1.000.000 V=106 V SUBMÚLTIPLOS DEL VOLTIO SUBMÚLTIPLO SÍMBOLO VALOR EN VOLTIOS Milivoltio mV 0,001 V=10-3 V Microvoltio 0,000001 V=10-6 V µV LEY DE OHM

El circuito eléctrico es parecido a un circuito hidráulico ya que puede considerarse como el camino que recorre la corriente (el agua) desde un generador de tensión (también denominado como fuente) hacia un dispositivo consumidor o carga. La carga es todo aquello que consume energía para producir trabajo: la carga del circuito puede ser una lámpara, un motor, etc. (en el ejemplo de la ilustración la carga del circuito es una sierra que produce un trabajo). La corriente, al igual que el agua, circula a través de unos canales o tuberías; son los cables conductores y por ellos fluyen los electrones hacia los elementos consumidores. En el circuito hidráulico, la diferencia de niveles creada por la fuente proporciona una presión (tensión en el circuito eléctrico) que provoca la circulación de un caudal de líquido (intensidad); la longitud y la sección del canal ofrecen un freno al paso del caudal (resistencia eléctrica al paso de los electrones). De modo análogo en el circuito eléctrico, la corriente que fluye por un conductor depende de la tensión aplicada a sus extremos y la resistencia que oponga el material conductor; cuanto menor sea la resistencia mejor circulará la corriente. Cuanto mayor es la diferencia de altura (potencial), más rápido baja el agua, por tanto , cuanto mayor es la diferencia de potencial, más corriente tendremos para el mismo conductor. Cuanto más estrecho es el canal, con mayor dificultad pasa el agua, por tanto, cuanto más resistencia tiene el conductor, menor es la intensidad de corriente, para la misma diferencia de potencial. Tema 3- Página 8



LEY DE OHM = La intensidad de corriente eléctrica que pasa por un conductor, es directamente proporcional a la diferencia de potencial o voltaje, e inversamente proporcional a la resistencia del conductor. Que podemos expresar mediante la ecuación:

I =

El físico alemán Georg Simon Ohm, (1787-1854), descubrió la relación entre la intensidad, resistencia y diferencia de potencial en un conductor.

V R

Donde : I = Intensidad en amperios (A) V = Voltaje o tensión en voltios (V) R = Resistencia en ohmios ( Ω)

La anterior ecuación se puede también expresar de las siguientes formas:

V = R ⋅ I

R =

V I

La Ley de Ohm nos permite relacionar las tres magnitudes fundamentales de un circuito eléctrico, intensidad, voltaje y resistencia, de manera que conociendo dos de ellas, podemos calcular la tercera. Para conocer la fórmula que permita calcular una de las magnitudes desconocidas, basta con tomar las otras dos y relacionarlas según su posición determinada en el triángulo: voltios dividen por amperios u ohmios, mientras que para averiguar los voltios basta con multiplicar los ohmios por los amperios.

V R

I

EJEMPLOS DE APLICACIÓN:

1) Calcular la intensidad que circula por una resistencia de 8 Ω, si entre sus extremos hay una tensión de 32V. I =

V R

=

32 8

= 4 A

2) Si por una resistencia circulan 6A, cuando entre sus extremos hay 72V, ¿Cuál será el valor de la resistencia? R =

V I

=

72 6

= 12Ω

3) ¿Que tensión hay que aplicar a una resistencia de 25 Ω, para que por ella circule una intensidad de 3A? V = R ⋅ I = 25 ⋅ 3 = 75V

4) Calcular la intensidad que circula por una resistencia de 18K Ω, si entre sus extremos hay una tensión de 72V. Hay que tener en cuenta, que la resistencia la tenemos que pasar a ohmios, ya que esta en un múltiplo, el kilo-ohmio: 3

R = 18 K Ω = 18 ⋅ 1000 = 18 ⋅ 10 Ω

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Con lo que tendremos: I =

V R

=

72 18 ⋅ 10

3

= 0,004 A

Cuando tengamos una solución como la anterior, el resultado lo pasaremos a otro submúltiplo, en este caso al mili, con lo que el resultado será de: I = 0,004 A = 0,004 ⋅ 1000 = 4mA I =

V R

=

72 18

= 4mA

Es muy frecuente utilizar la ley de Ohm, empleando para la intensidad mA, para el voltaje V, y para la resistencia K Ω. Siempre que utilicemos mA y K Ω al mismo tiempo, los resultados no varían: ACTIVIDADES

20) Al aumentar la corriente por una resistencia: a) aumenta la tensión entre sus extremos. b) disminuye la tensión en ella. c) aumenta el valor de la resistencia. 21) Si queremos reducir el paso de intensidad por una resistencia ¿Qué podemos hacer? 22) A una resistencia de 10 Ω, se le aplica sucesivamente una tensión de 1V, 4V, 6V, 8V, y 10V ¿Cuánto vale la intensidad en cada caso?. Representar en una gráfica los 5 puntos y unirlos, poniendo en el eje de las x la V, y en el de las y la I. Interpretar los resultados.

3.4. POTENCIA ELÉCTRICA Se define POTENCIA (P) como energía o trabajo consumido o producido en un determinado tiempo. La potencia eléctrica será, por tanto, el trabajo eléctrico producido como consecuencia de la circulación de la corriente eléctrica a lo largo de un circuito por cada unidad de tiempo. En los circuitos eléctricos, la potencia se calcula como: P = V I Donde: P = Potencia en vatios (W) V = Voltaje en voltios (V) I = Intensidad en amperios (A) Los múltiplos y divisores más utilizados son los que se indican en la tabla: MÚLTIPLO Kilovatio Megavatio DIVISOR Milivatio Microvatio

MÚLTIPLOS DEL VATIO SÍMBOLO VALOR EN VATIOS KW 1000 W=103 W MW 1.000.000 W=106 W DIVISORES DEL VATIO SÍMBOLO VALOR EN VATIOS MW 0,001 W=10-3 W 0,000001 W=10-6 W µW Tema 3- Página 10



En ocasiones nos interesará utilizar una de las siguientes expresiones, que resultan de sustituir en la expresión general la V o la I según la ley de Ohm: P = V ⋅ I = ( R ⋅ I ) ⋅ I = R ⋅ I V

V

2

2

P = V ⋅ I = V ⋅ ( ) = R R

Aunque la unidad de la potencia en el sistema internacional es el vatio, es muy frecuente (solo hay que recordar algún anuncio de automóviles), utilizar otra unidad, el caballo (CV), y que tiene una equivalencia con los vatios: 1CV = 736W

EJEMPLOS DE APLICACIÓN: ¿Cuál es la potencia de una resistencia por la que circulan 2A, siendo el voltaje entre sus extremos de 10V? P = V ⋅ I = 10 ⋅ 2 = 20W

¿Cuál es la potencia de una resistencia de 5 Ω, por la que circulan 8A? 2

2

P = I ⋅ R = 8 ⋅ 5 = 64 ⋅ 5 = 320W

¿Cuál es la potencia de una resistencia de 2 Ω, que se conecta a un generador de 40v? P=

V

2

R

=

40 2

2

=

1600 2

= 800W

ACTIVIDADES 23) ¿Cuál es la potencia de una resistencia por la que circulan 400mA, siendo el voltaje entre sus extremos de 20V?. 24) ¿Cuál es la potencia de una resistencia de 40 Ω, por la que circulan 200mA?. 25) ¿Cuál es la potencia de una resistencia de 3K Ω, que se conecta a un generador de 80v?

3.5. ENERGÍA ELÉCTRICA La energía es una capacidad que poseen algunos cuerpos para producir trabajo, entendiendo este último como el movimiento de un cuerpo al aplicarle una fuerza. Pero el trabajo realizado se puede hacer en más o menos tiempo, por lo que utilizamos el concepto de potencia. Ante la pregunta ¿Qué maquina tiene más potencia, un viejo modelo de automóvil de los años 60, o un formula uno último modelo?, la respuesta es unánime, el formula uno. Sin embargo en ambos automóviles me puedo transportar desde Valencia a Madrid. ¿Cuál es la diferencia?, el tiempo que emplearía en realizar el mismo trabajo. La energía eléctrica (E) es el producto de la potencia eléctrica por el tiempo: E= P t Donde: E = Energía en Julios (J) P = Potencia en vatios (W) t = tiempo en segundos (S) Tema 3- Página 11



Puesto que el Julio es una unidad muy pequeña, habitualmente se utiliza el kilovatiohora (kWh), siendo la relación entre ambos: 1 kWh = 3.600.000 J Para obtener el resultado directamente en KWh, podemos aplicar los valores de Potencia en KW y el tiempo en horas . Otra unidad de energía muy utilizada es la Caloría (Ca) , sobretodo cuando se desea conocer la cantidad de calor generado (H) por un conductor eléctrico al ser recorrido por una corriente eléctrica, siendo 1 J= 0,24 Ca. En la tabla se indica la relación entre estas dos últimas unidades y el Julio. OTRAS UNIDADES DE ENERGÍA Unidad Símbolo Valor en Julios Kilovatiohora KWh 3.600.000 J Caloría Ca 4,186 J ACTIVIDADES 26) Busca en casa algún electrodoméstico, y copia en un papel la información de la chapa de características. (Una pequeña chapita en la parte de atrás). Comenta los datos y extrae conclusiones .

27) Un lámpara de 100W está conectada a 220V. Calcula: a) Intensidad de corriente que circula por la lámpara. b) Resistencia de la lámpara c) Energía que consume si la encendemos durante 2 días. d) Coste de la energía que consume durante esos dos días si el kWh vale 10 céntimos de €. e) Potencia que tendría la lámpara si la conectáramos a 110V. 28) En un pozo agrícola se utiliza una bomba eléctrica de 2CV de potencia para extraer agua de riego. Si sabemos que la bomba está conectada a 220V, calcula: a) Intensidad que entra al motor de la bomba. b) La energía que se consume mensualmente si se conecta todos los días 10 horas.(Consideramos que un mes tiene 30 días). c) El coste de la energía eléctrica de un período de 2 meses si el precio del kWh es de 10 céntimos de €. EJERCICIOS EXTRAIDOS DE EXÁMENES DE ACCESO A CICLOS DE F.P. DE GRADO MEDIO 29) (Sept.1998) En el recibo de la luz figura una cantidad fija de facturación por potencia contratada y una cantidad variable por consumo. Si no consideramos los otros gastos y si la cantidad fija es de 18 €. y el precio por KWh es de 10 céntimos. a) ¿Cuál es el coste del recibo de la luz para un consumo de 100 KWh? ¿ y de 200 y 300 KWh? b) Escribe y representa la expresión que da el coste del recibo en función del número de KWh consumidos.

30) (Septiembre de 1999) En una lámpara figura la inscripción 60W, 220V. Con la ayuda de estos datos calcula: c) La intensidad de la corriente que pasa cuando la conectamos a 220 V. d) La resistencia del filamento de la lámpara. 31) (Junio 2001) Haz una relación de los cinco aparatos o máquinas más importantes en tu casa. Describe su función principal, la razón de su importancia y qué ocurriría si carecieses de ellos. 32) (Junio 2001) Una estufa tiene la siguiente inscripción: 220 V- 1000W a) Escribe el significado de estos datos b) ¿Cuánta energía eléctrica consumirá si la tenemos 2 horas funcionando, siguiendo las instrucciones del fabricante? c) ¿Cambiaría la potencia de la estufa si la conectamos a un voltaje de 100V? Tema 3- Página 12



4. EL CIRCUITO ELÉCTRICO Un circuito eléctrico básico lo constituye un anillo cerrado formado por componentes eléctricos, que unen los polos del generador. Si no tenemos un anillo cerrado, la intensidad no podrá pasar, estará abierto. En general podemos hacer un diagrama de bloques de un circuito de la siguiente manera:

• • • • •

GENERADOR:

Intensidad I

Pila Batería Células solares Alternador Dinamo

CONDUCTORES

RECEPTOR: • • • •

Lámpara Estufa Motor Zumbador

CONTROL: • • • •

Interruptor Conmutador Pulsador Relé

Generador: Convierte energía de algún tipo en energía eléctrica. Son las pilas y baterías (energía química), los alternadores (energía mecánica) presentes en la mayoría de las centrales eléctricas, células solares (energía solar), grupos electrógenos(energía química). Conductor: Cables que conectan eléctricamente los diferentes elementos del circuito. Receptores: Convierte energía eléctrica en otro tipo de energía. Son habituales las lámparas (luminosa), los motores (mecánica) y las estufas de resistencias (térmica). Elementos de Control y Maniobra: Permiten el paso o no de la corriente eléctrica a voluntad del usuario. Elementos de protección: Sirven para proteger tanto el circuito eléctrico como a las personas que los manipulan.

4.1. GENERADORES Para que se mantenga la diferencia de potencial entre dos puntos, y circulen electrones de uno a otro constantemente, tiene que haber algún dispositivo, este se denomina generador eléctrico. La causa productora de la energía eléctrica, y de mantener a los electrones en movimiento por un circuito, se denomina fuerza electromotriz (f.e.m.), y como es de la misma naturaleza que el voltaje, también se mide en voltios. Podemos decir que la f.e.m. es la causa, y la tesión es el efecto. Para producir esa f.e.m., para realizar el trabajo del movimiento de los electrones, los generadores necesitan algún tipo de energía. Podríamos definir así un generador: GENERADOR ELÉCTRICO = Dispositivo que transforma algún tipo de energía en energía eléctrica.

Tema 3- Página 13



Los generadores de energía más utilizados son : o

o

o

Generadores rotatorios magneto-eléctricos: Son los mas empleados, y convierten energía mecánica de rotación en eléctrica, gracias a la inducción que se produce en los conductores al moverse en el interior de un campo magnético. La mayor parte de la energía eléctrica generada es gracias a estos generadores, en las centrales hidroeléctricas, térmicas, nucleares o eólicas. Generadores químicos: Se utilizan en equipos autónomos, pertenecen a este grupo las baterías y pilas. Convierten energía química a eléctrica, y se basan en reacciones químicas que producen un movimiento de cargas. Generadores fotoeléctricos: Utilizan la energía luminosa para convertirla en eléctrica, pertenecen a este grupo las células solares. La ventaja de estos generadores es que pueden utilizar un recurso inagotable como es el Sol, el inconveniente es la pequeña cantidad de energía eléctrica obtenida.

Una característica de todos los generadores es su resistencia interna, en la que se perderá parte de la energía, interesa que la resistencia interna de un generador sea lo menor posible. La representación gráfica de una pila o batería será: La línea corta indica el negativo, mientras que la fina más larga es el positivo. El valor del voltaje se puede colocar junto al símbolo. ACTIVIDADES: 33) Representa un circuito eléctrico compuesto de un generador y un receptor (lámpara). Explica su funcionamiento.

34) Un generador eléctrico: a) genera electrones. b) crea una diferencia de potencial eléctrico. c) produce energía eléctrica sin consumir ninguna otra energía. 35) Realiza en la libreta una lista de todas las pilas que conozcas. Busca información al respecto de cada una. 36) ¿Con qué tipo de generador se genera la energía eléctrica que llega a tu domicilio? 37)¿Qué generadores se deberían de utilizar para generar la energía eléctrica que consume una ciudad?

ASOCIACIÓN DE BATERÍAS En muchas ocasiones, no solo hay un generador y un receptor, podemos encontrarnos varios, unidos entre si. La forma de asociar generadores o receptores, es serie, paralelo o una combinación.

SERIE: Uno a continuación de otro, los generadores tienen polaridad, y no da lo mismo ponerlos en un sentido que en otro, tendremos así dos formas: SERIE DIRECTO: Siempre el positivo de uno con el negativo de otro:

El voltaje total es la suma de todos los voltajes de los generadores: VT = V1 + V2 + V3 + V4 Es la forma más habitual de conectar pilas, es suficiente con mirar todos los juguetes y pequeños aparatos de música para comprobarlo. Conseguimos más voltaje. Tema 3- Página 14



Las pilas de 1,5V se asocian en serie para conseguir más voltios. Un caso particular es la pila de petaca, que internamente esta constituida por tres pilas en serie. La polaridad del generador equivalente es la misma que la de los generadores acoplados. SERIE EN OPOSICIÓN: Ahora, alguno de los generadores están en oposición:

El voltaje total es la suma de todos los voltajes de los generadores como antes, pero poniendo signo negativo a los que están en oposición: VT = V1 - V2 + V3 - V4 Si el resultado saliese un número negativo, quiere decir que los que están en oposición tienen en conjunto más voltios que los que no. El resultado es el mismo número de voltios, sin el signo menos, y con la polaridad contraria. Esta forma de asociar no se utiliza. PARALELO: Se unen todos los positivos entre si por un lado, y los negativos entre si por otro:

El voltaje de todos los generadores ha de ser el mismo ( de lo contrario un generador forzaría a recargar a otro, estropeándolo), y el voltaje total será también igual: VT = V1 = V2 = V3 = V4 Si el voltaje obtenido es el mismo, parece que esta forma de asociar no sirve para nada, que no hay diferencia entre cada una de los generadores y el generador total equivalente. La diferencia es la misma que entre una pila de 1,5V pequeña y una pila de 1,5V grande, aunque el voltaje es el mismo, la grande puede suministrar más intensidad si el receptor la necesita. ACTIVIDADES:

38) ¿Qué sucede si de las dos pilas que lleva tu calculadora, inviertes una de ellas y la colocas mal? ¿Por qué? 39) Realiza el esquema de cuatro pilas de 1,5V en serie en la misma posición. ¿Cuál es la tensión total obtenida? ¿Y si una de las 4 esta en oposición. Calcula en este caso también la d.d.p. 40) Diseña la alimentación de una radio que funciona a 12 V utilizando pilas de 1,5 V. Diseña otra alimentación a 12 V pero que sea capaz de suministrar el doble de intensidad que la anterior. 41) ¿Cómo podrías lograr una tensión de alimentación de 3 V si dispones de una pila de 4,5 V y otra de 1,5 V? 42) Observa la alimentación de algún aparato que funciona con pilas, dibújala mediante un boceto y utilizando símbolos. Calcula cual es la tensión de alimentación del aparato. ACTIVIDAD DE INVESTIGACIÓN:

B. Busca información de la composición de las pilas, indicando cuales son las más contaminantes

4.2. CONDUCTORES

Para conectar los diferentes elementos de un circuito eléctrico se utilizan los conductores, pudiendo ser éstos a su vez aislados o sin aislar. Según la forma que posean reciben el nombre de hilos, si están formados por un solo conductor o cables si están formados por varios hilos. Tema 3- Página 15



Para identificar los conductores, se recubren con aislantes de diferentes colores. En las instalaciones de Baja Tensión (230V): marrón, negro y gris para los conductores de fase y azul para el conductor neutro. La toma de tierra se señaliza con amarillo y verde.

4.3. RECEPTORES La energía eléctrica parte de los operadores que hemos llamado generadores, y llega por unos hilos conductores hasta otros operadores eléctricos que son los receptores. Los receptores tienen diferentes funciones según conviertan esa energía eléctrica en otro tipo de energía como luz, calor, movimiento, sonido etc. Veamos a continuación algunos de los más importantes: RECEPTORES LUMINOSOS:

Lámpara de incandescencia: Constan de una ampolla de cristal en cuyo interior hay un filamento de tungsteno. En el exterior se conecta por medio de una rosca conductora y otro contacto en la punta. En el interior se hace el vacío (se quita el aire) y así se evita que el filamento se queme. Cuando se conecta, la intensidad que circula por el filamento hace que se caliente a una elevadísima temperatura y emita luz. Hay lámparas de diferentes tamaños y para diferentes voltajes, desde las de 3,5V de las linternas a las de 220V que puedes tener en tu casa. Lámpara fluorescente: En los tubos fluorescentes, tenemos dos filamentos, uno en cada extremo, pero la luz se consigue al emitir electrones que chocan con la pared interna del tubo, recubierta por una capa de polvo fluorescente. Los tubos fluorescentes tienen la ventaja de producir una gran cantidad de luz consumiendo menos que una lámpara de incandescencia, pero tienen el inconveniente de que para encenderse necesitan una reactancia (una bobina con núcleo), y un cebador (unos contactos que se abren y cierran cuando pasa corriente por ellos.

En la actualidad se utilizan mucho las lámparas de bajo consumo, que funcionan bajo el mismo principio que los tubos, y son más pequeñas. Un inconveniente de las lámparas fluorescentes son lo contaminantes que resultan una vez agotados por el mercurio que tienen en su interior, por lo que no se puede tirar al contenedor, hay que depositarlo en contenedores especiales, como en el caso de las pilas.

Reactancia

RESISTENCIA:

Estos operadores se utilizan en circuitos electrónicos (Tema 4). Una aplicación particular son las resistencias calefactoras, que constan de un hilo conductor enrollado en un cilindro aislante. Cuando pasa la corriente se pone al rojo y produce calor. Producen calor mediante electricidad (recuerda el efecto Joule), y podemos encontrarlas en hornillos, radiadores, calentadores eléctricos de agua, etc.

Cebador

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MOTOR ELÉCTRICO:

Un motor eléctrico es un elemento que transforma la energía eléctrica en energía mecánica (movimiento giratorio).

Símbolo del motor CC

Motor con reductor

Aspecto real de un motor CC en

El motor de corriente continua es una máquina reversible; es decir, si se le aplica una tensión entre sus bornes trabaja como motor, mientras que si se hace girar su eje trabaja como generador y entrega una tensión entre sus bornes. Para cambiar el sentido de giro a un motor de CC, basta con intercambiar los cables que llegan de la alimentación. Los motores eléctricos se utilizan mucho en la industria y en medios de transporte ya que tienen la gran ventaja de no ser contaminantes durante su funcionamiento, cosa muy diferente de los motores de combustión. Como la velocidad de los motores es muy elevada, y además tienen poca fuerza, cuando utilices un motor en tu proyecto, deberás colocar algún sistema reductor de velocidad con poleas o engranajes. En algunos casos el motor ya viene montado en una cajita metálica con un sistema de engranajes, y un eje de salida. En estos casos el conjunto se llama motorreductor o motor con reductor. En la mayoría de tus proyectos en los que utilizas un motor, necesitarás que este gire en uno u otro sentido, es decir necesitarás cambiar el sentido de giro. Esto se puede hacer fácilmente con los motores de corriente continua que utilizamos, sin más que cambiar la polaridad de la alimentación, sin más que intercambiar los cables. TRANSFORMADOR:

Este operador es un receptor que convierte la energía eléctrica en energía eléctrica. Visto de este modo parece que sirva de muy poco, y sin embargo se utiliza de forma masiva, en tu ciudad puede haber miles de transformadores, en tu casa puedes tener unos cuantos, aunque no lo sepas. Lo que hace un transformador es reducir o elevar un voltaje de corriente alterna (un transformador nunca se puede utilizar con corriente continua). Así es típico un transformador que en la entrada (primario) lo conectemos a la red (220V), y a la salida (secundario) obtengamos un voltaje pequeño (entre 6 y 40V según modelo). Transformador

ACTIVIDADES DE INVESTIGACIÓN

C.-Busca información sobre el motor de corriente continua. Partes y funcionamiento. D.-Busca información sobre el transformador. Partes y funcionamiento. Motivos por los que se usan en el hogar y en la red de distribución eléctrica.

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4.4. ELEMENTOS DE CONTROL Y MANIOBRA: Los operadores de control permiten o impiden el paso de los electrones por los hilos conductores en donde se intercalan. Si comparásemos a los hilos conductores con canales por los que circula agua, los operadores de control serían como las compuertas que se abren o cierran para que pase o no el agua, como llaves de paso. Se llaman contactos normalmente abiertos (NA), aquellos que no hacen contacto hasta que el elemento que los posee no se activa, y normalmente cerrados (NC), los que están haciendo contacto hasta que se activa el dispositivo. Un mismo elemento de control puede llevar contacto NA y NC. De los operadores de control más utilizados tenemos:

INTERRUPTOR Un interruptor se usa para hace funcionar e interrumpir la corriente de un circuito eléctrico. Consta de dos bornes de conexión sin polaridad. Símbolo del interruptor

CONMUTADOR A diferencia del interruptor, el conmutador no interrumpe la corriente eléctrica, sino que la desvía hacia una u otra parte del circuito. El más simple consta de tres bornes de conexión, entre las que tenemos que distinguir el común, llamado así porque por este borne siempre pasa la corriente. Símbolo del conmutador simple

Los conmutadores pueden ser dobles, triples, etc. y en algunos tienen tres posiciones, una central de desconexión, haciendo así las funciones de interruptor y conmutador en un solo componente.

Aspecto real

FINAL DE CARRERA Es un conmutador con tres bornes y un común igual que los anteriores. La diferencia está en que el F.C. tiene un muelle que obliga al contacto a permanecer en una posición si no se le presiona. Si presionamos la palanca el contacto cambia de posición. Debido a esto dispone de un contacto común, un borne normalmente cerrado (N.C.), unido al común si no presionamos y un borne normalmente abierto (NA), separado del común si no presionamos. Al presionar el F.C. el contacto NC se abre y el NA se cierra al común.

Símbolo

Aspecto real

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CONMUTADOR DE CRUCE Consta de cuatro bornes, de forma que en una posición de la palanca están unidos A con B y C con D (líneas contínuas) y en la otra posición de la palanca se unen A con D y C con B (líneas discontinuas).

PULSADORES Existen dos tipos de pulsadores, el NC que cierra el circuito cuando pulsamos y el NA que abre el circuito cuando pulsamos. Su aspecto exterior puede ser idéntico, sólo cambian las conexiones internas.

Pulsador NA

Pulsador NC Aspecto real

RELÉ:

Este operador podemos considerarlo como un receptor, pero también pertenece al siguiente grupo de operadores de control. También como en el caso de los dos anteriores su funcionamiento se basa en el electromagnetismo. Consta de una bobina con un núcleo ferromagnético (electroimán), que al conectarlo a un voltaje hace de imán y atrae a una plaquita que a su vez empuja a una lamina de cobre que hace contacto con otra. Conseguimos que al conectar la bobina, se abran o cierren unos contactos eléctricos. Se utiliza para automatizar alguna función de un circuito, por ejemplo podemos utilizarlo para cambiar el sentido de giro de un motor.

Aspecto real

Constitución interna de un relé de un contacto

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ACTIVIDADES: 40) Diseña un circuito para que cumpla la siguiente función, utilizando pulsadores: a) Encendido de un timbre mediante un pulsador. b) Apagado de un timbre mediante un pulsador. c) Encendido de un timbre mediante dos pulsadores. Al pulsar ambos el timbre suena. d) Encendido de un timbre mediante dos pulsadores. Al pulsar cualquiera el timbre suena. e) Apagado de dos timbres mediante dos pulsadores. Al pulsar ambos el timbre no suena. f) Apagado de dos timbres mediante dos pulsadores. Al pulsar cualquiera el timbre se apaga.

41) Diseña un circuito para que cumpla la siguiente función, utilizando conmutadores: a) Encendido alternativo de un motor o una lámpara(o se enciende un motor o una lámpara). b) Igual que el anterior pero posibilitando el apagado añadiendo un interruptor. c) Encendido de una lámpara desde dos lugares distintos utilizando dos conmutadores. d) Encendido de una lámpara desde tres lugares distintos, utilizando dos conmutadores y un conmutador de cruce. e) Inversión de giro de un motor utilizando conmutador de cruce.

4.5. ELEMENTOS DE PROTECCIÓN: La utilización de la energía eléctrica, como de cualquier otra energía, entraña riesgos y peligros que hay que tener en cuenta para poder evitarlos. En el caso de la energía eléctrica, el peligro viene por el contacto de un usuario con cables bajo tensión, o por posibles daños ocasionados por los efectos anómalos, como incendios o explosiones. En cualquier caso con la conveniente protección la energía eléctrica se puede considerar de las más seguras. FUSIBLES: Protege la instalación contra posibles cortocircuitos o sobreintensidades. Está constituido por un filamento que se rompe cuando la intensidad supera el máximo permitido.

Símbolo eléctrico de un fusible INTERRUPTOR AUTOMÁTICO DIFERENCIAL: Protege a las personas frente a fugas de corriente indeseadas, esta fuga puede ser debida al contacto de una persona con un cable o un punto bajo tensión, por lo que protege a las personas cuando sufren una descarga. Es un interruptor que automáticamente, por si mismo se activa cuando ocurre lo anterior, desconectando a la instalación de la red, del voltaje. Interesa que actúe lo más rápidamente posible, ya que el tiempo que dure la descarga es crucial para los daños producidos. En tu vivienda podrás ver el diferencial, que se distingue fácilmente por un pequeño botón para probar su funcionamiento. Cuando se desconecte automáticamente, permanecerá de esta forma hasta que no lo activemos manualmente. INTERRUPTOR AUTOMÁTICO MAGNETOTÉRMICO:

Con ese nombre tan largo, se indica que este dispositivo, va a actuar por si solo, va a proteger la instalación desconectándola : (magneto) cuando hay un cortocircuito, es decir cuando dos cables de diferente voltaje hacen contacto entre si. (térmico) cuando hay una sobreintensidad, es decir cuando durante cierto tiempo se está consumiendo un poco más de lo permitido. En el primer caso, el interruptor actúa inmediatamente, y no podemos activarlo hasta que no eliminemos el cortocircuito. En el segundo caso actúa después de un tiempo, y habrá que desconectar algún aparato antes de activarlo. En este último caso, se puede activar si esperamos algún tiempo, y la instalación queda en funcionamiento, esto es porque se ha enfriado, pero después de un tiempo, desconectará la instalación indicando que existe una anomalía. o

o

Tema 3- Página 20



5. CIRCUITOS DE CONTROL ELÉCTRICO Combinando los diferentes operadores de control eléctrico es posible realizar circuitos más o menos complejos. A continuación se muestran algunos ejemplos: Circuitos de inversión de giro de un motor:

Circuito con conmutador doble.

Circuito con dos pulsadores

Circuito con conmutador de cruce

Circuitos de control por relés:

Inversión de giro con interruptor

Encendido de lámpara de corriente alterna 220V con un circuito de control de corriente continua 9V

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Circuito de control de encendido de un motor mediante pulsadores utilizando relé de en anche


Circuito de inversión de giro de un motor mediante pulsadores utilizando relé de enganche

ACTIVIDADES DE AUTOEVALUACIÓN: a) En cada pregunta, ¿Cuál es la respuesta correcta de las tres posibles?

1

A temperatura ambiente, los electrones libres de un metal se encuentran: a) en forma de nube que se mueve siempre hacia la derecha. b) vibrando en todas direcciones. c) formando enlaces sin posibilidad de moverse.

2

Al conectar a una diferencia de potencial al metal: a) los electrones giran sobre sí mismos. b) tenemos circulación de corriente por este. c) no pasa intensidad si no se calienta bastante primero.

3

La cantidad de electricidad es: a) la cantidad de amperios que pasan. b) los electrones que pasan. c) los electrones que pasan en un determinado tiempo.

4

Los electrones circulan: a) de potenciales positivos a negativos. b) de potenciales negativos a positivos. c) de las dos maneras anteriores.

5

La diferencia entre intensidad y cantidad de electricidad es: a) ninguna. b) el tiempo. c) que tienen las mismas unidades.

6

La diferencia entre la intensidad real y la convencional: a) el sentido con el que se representan. b) ninguna. c) que tienen diferentes unidades.

7

La cantidad de electricidad por un conductor por el que pasan 10A en 2 segundos es: a) 20 Culombios. b) 5 Culombios. c) 0,2 Culombios. Tema 3- Página 22

Tema 3_Circuitos de control eléctrico 8

Un miliamperio es: a) la corriente equivalente a 0,1 amperios. b) un miliculombio que pasa en un milisegundo. c) un miliculombio que pasa en un segundo.

9

La diferencia principal entre la cantidad de electricidad y la intensidad es: a) ninguna. b) que la primera son electrones que pasan y la segunda no. c) que en la segunda influye el tiempo.


10 La intensidad eléctrica depende: a) únicamente de la temperatura. b) del tipo de material y la diferencia de potencial solo. c) de varios factores. 11 Los buenos conductores de la electricidad: a) tienen muchos electrones libres. b) no permiten el paso de la corriente. c) suelen ser plásticos, mica, porcelana etc. 12 Para que fluya corriente eléctrica por un conductor es preciso que entre sus extremos haya a) Tensión. b) Resistencia. c) Intensidad. 13 La unidad de medida de la corriente eléctrica es el: a) Ohmio. b) Amperio. c) Voltio. b)Define los siguientes conceptos: a. Carga eléctrica b. Conductor y aislante c. Corriente eléctrica d. Resistencia eléctrica e. Tensión eléctrica f. Potencia eléctrica g. Energía eléctrica c) ¿ Cuáles son los elementos básicos de un circuito eléctrico? d) ¿Cuántos tipos de resistencia conoces? e) Convierte las siguientes unidades de medida: • Transforma en Amperios (A): 250 mA y 150.000 µA • Transforma en milivoltios (mV): 0,1 V y 25 µV • Transforma en Ohmios ( Ω) : 150 MΩ y 0,2 kΩ

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PRÁCTICA 3: CONTROL ELÉCTRICO CON RELÉS OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA   

Asociar correctamente los diferentes elementos que constituyen un circuito eléctrico. Diseñar circuitos de control eléctrico utilizando el relé como operador principal. Representar circuitos eléctricos prácticos por medio de esquemas con simbología normalizada.

DESARROLLO DE LA PRÁCTICA El desarrollo de la práctica consiste en dibujar el esquema eléctrico, los bocetos y realizar el montaje de cada uno de los circuitos propuestos. La comprobación de que el grupo ha realizado un montaje correctamente se hace a partir del cuadro de firmas situado en la parte inferior de la hoja. Esta hoja se debe adjuntar a la memoria. a) Control de dos lámparas, al pulsar un interruptor se enciendan de manera alternativa ( pulso una vez y se enciende una, vuelvo a pulsar y se enciende la otra). b) Controlar un relé por medio de otro relé. De forma que al pulsar un interruptor se active un relé que a su vez active un segundo relé (se necesitan dos relés). c) Zumbador de relé: Se trata de buscar una configuración inestable en el relé. Al activar el relé se desactiva automáticamente, al desactivarse se activa, y así sucesivamente. d) Circuito para controlar un motor utilizando un pulsador para conectarlo y otro para desconectarlo. e) Controlar la inversión de giro de un motor utilizando un relé y un interruptor. f) Controlar la inversión de giro de un motor utilizando un relé de enganche y dos pulsadores para controlar el giro hacia un lado y hacia el otro. Incluir un interruptor general. g) Juego de los reflejos: Se trata de diseñar un juego que nos permita saber cuál es el más rápido de dos jugadores. El material a emplear es: dos relés, dos pulsadores, fuente de alimentación, dos bombillas con sus portalámparas y cables . El funcionamiento debe ser el siguiente: a partir de una señal , los dos jugadores deben presionar su pulsador. Cuando el primero presiona, debe encender su lámpara correspondiente, siendo imposible para el segundo jugador encender la suya.

ELABORACIÓN DE LA MEMORIA Salvo otras indicaciones del profesor, los trabajos deberán seguir el siguiente esquema: • Portada en la que figure el título de la Práctica y el nombre, curso y sección de los autores. • Índice. • Objetivos • Fundamentación teórica: resumen de los conceptos teóricos que debemos conocer para realizar la práctica de forma correcta. En esta practica debes incluir: Relé y circuitos de control por relés • •

•

Material utilizado: listado y breve exposición de las características de las máquinas, herramientas y/o material usado en la práctica. Desarrollo de la práctica: explicación de los pasos que se han dado para realizar la práctica. En este punto se explica lo que se ha realizado en el taller. Es el punto más extenso. Se deben incluir esquemas eléctricos y bocetos de los montajes. Conclusiones. Puedes sacar conclusiones respecto a los resultados y las medidas.

Las memorias deberán presentarse en formato DIN A4, limpios, manteniendo el orden y la separación de los distintos apartados, guardando los márgenes y prestando especial atención a la ortografía. No se deberán usar adornos o colores excesivos en la realización de las portadas y títulos, siendo preferible utilizar otros recursos como tamaño de la letra, subrayado, mayúsculas, etc. Cada día de retraso en la entrega de la memoria restará un punto de la calificación del trabajo.

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ANEXO 1: Simbología eléctrica

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ANEXO 2: El Sistema Internacional de Unidades

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Circuitos de Control Electrico

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