REPÚBLICA BOLIVARIANA BOLIVARIANA DE VENEZUELA INSTITUTO UNIVERSITARIO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO “SANTIAGO MARIÑO” AMPLIACIÓN MARACAIBO
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MARACAIBOMARACAIBO - MA.O MA.O /0(+
1UENTES DE TENSIÓN Una fuente de tensión real se puede considerar como una fuente de tensión ideal, Eg, en serie con una resistencia Rg, a la que se denomina resistencia interna de la fuente (figura 2). En circuito abierto, la tensión entre los bornes A y B ( AB) es igual a Eg ( AB!Eg), pero si entre los mencionados bornes se conecta una carga, R", la tensión pasa a ser#
que como puede obser$arse depende de la carga conectada. En la pr%ctica las cargas deber%n ser muc&o mayores que la resistencia interna de la fuente (al menos die' $eces) para conseguir que el $alor en sus bornes no difiera muc&o del $alor en circuito abierto. "a potencia que entrega o consume una fuente se determina multiplicando su fem o $oltae por la corriente que la atra$iesa ! *. +i esta corriente atra$iesa a la fuente desde el terminal negati$o &acia el positi$o entonces diremos que la fuente entrega energa. +i dic&a corriente atra$iesa a la fuente desde el terminal positi$o &acia el negati$o entonces la fuente consume energa. -omo eemplos de fuentes de tensión real podemos enumerar los siguientes# •
Batera
•
ila
•
uente de alimentación
•
-/lula fotoel/ctrica
12e3$e& de i3$e3&idad 0e modo similar al anterior, una fuente de corriente real se puede considerar como una fuente de intensidad ideal, *s, en paralelo con una resistencia, Rs, a la que se denomina resistencia interna de la fuente (figura 2b). En
cortocircuito, la corriente que proporciona es igual a *s, pero si se conecta una carga, R", la corriente proporcionada a la misma,
, pasa a ser#
que como puede obser$arse depende de la carga conectada. En la pr%ctica las cargas deber%n ser muc&o menores que la resistencia interna de la fuente (al menos die' $eces) para conseguir que la corriente suministrada no difiera muc&o del $alor en cortocircuito. "a potencia se determina multiplicando su intensidad por la diferencia de potencial en sus bornes. +e considera positi$a si el punto de mayor potencial est% en el terminal de salida de la corriente y negati$a en caso contrario. Al contrario que la fuente de tensión real, la de intensidad no tiene una clara realidad fsica, utili'%ndose m%s como modelo matem%tico equi$alente a determinados componentes o circuitos.
Algunos eemplos de fuentes de tensión reales son#
+on las fuentes de tensión que tenemos en la realidad, como ya &emos dic&o no e1iste una fuente ideal de tensión, ninguna fuente real de tensión puede producir una corriente infinita, ya que en toda fuente real tiene cierta resistencia interna.
eamos que ocurre en 2 casos, cuando R " $ale 3 4 y cuando $ale 5 4.
A&ora la tensión en la carga no es &ori'ontal, esto es, no es ideal como en el caso anterior.
1UENTE DE TENSIÓN IDEAL "as fuentes ideales son elementos utili'ados en la teora de circuitos para el an%lisis y la creación de modelos que permitan anali'ar el comportamiento de componentes electrónicos o circuitos reales. ueden ser independientes, si sus magnitudes (tensión o corriente) son siempre constantes, o dependientes en el caso de que dependan de otra magnitud (tensión o corriente). En este punto se tratar%n las fuentes independientes, deando las dependientes para el final. +us smbolos pueden obser$arse en la figura . El signo 4 en la fuente de tensión, indica el polo positi$o o %nodo siendo el e1tremo opuesto el c%todo y E el $alor de su fuer'a electromotri' (fem). En la fuente de intensidad, el sentido de la flec&a indica el sentido de la corriente el/ctrica e I su $alor. A continuación se dan sus definiciones# •
12e3$e de $e3&i53 ideal# aquella que genera una d. d. p. entre sus terminales constante e independiente de la carga que alimente. +i la resistencia de carga es infinita se dir% que la fuente est% en circuito abierto, y si fuese cero estaramos en un caso absurdo, ya que seg6n su definición una fuente de tensión ideal no puede estar en cortocircuito.
•
12e3$e de i3$e3&idad ideal# aquella que proporciona una intensidad constante e independiente de la carga que alimente. +i la resistencia de carga es cero se dir% que la fuente est% en cortocircuito, y si fuese infinita estaramos en un caso absurdo, ya que seg6n su definición una fuente de intensidad ideal no puede estar en circuito abierto.
Es una fuente de tensión que produce una tensión de salida constante, es una uente de 7ensión con Resistencia interna cero. 7oda la tensión $a a la carga R".
1UENTE REAL A diferencia de las fuentes ideales, la diferencia de potencial que producen o la corriente que proporcionan las fuentes reales, depende de la carga a la que est/n conectadas.
GENERADORES DE CC "os generadores de corriente continua funcionan parecido a los motores de corriente continua. En general, los motores de corriente continua son similares en su construcción a los generadores. 0e &ec&o podran describirse como generadores que funcionan al re$/s. "os generadores son m%quinas que con$ierten la energa mec%nica en el/ctrica se le denomina tambi/n alternador o dnamo.
+u funcionamiento constituye una aplicación directa del la ley de inducción de araday. En forma esquem%tica El generador est% construido a partir de una bobina que gira en el campo magn/tico. 0e esta manera, una fuer'a electromotri' se establece sobre la bobina como consecuencia de las $ariaciones del fluo mientras que gira.
Al lado i'quierdo se muestra cómo funciona el generador, usando una espira que gira en el campo magn/tico de un im%n permanente. "os lados de la espira son pintados con diferentes colores para poder distinguirlos cuando la espira gira. Aplicando la ley de araday, y con la ayuda de la ley de "en', se puede entender que en los e1tremos de la espira se induce una f.e.m. cuya amplitud y signo cambia seg6n gira la espira. "o que queda claro es que el alambre que queda a la derec&a ser% siempre el lado positi$o.
ara apro$ec&ar la fem as generada debe implementarse unos contactos mó$iles que conmutan autom%ticamente los terminales de la bobina mientras que /sta gira. Esta parte de del generador recibe el nombre de conmutador, y est% formado por unas pistas de cobre llamadas delgas, donde se conectan los e1tremos de la bobina, y las escobillas que recoge la f.e.m. de la bobina para entregarlas a los contactos e1ternos o bornes del generador.
"amentablemente, un generador como el de la ilustración tiene muc&os incon$enientes. ara empe'ar, por tener una sola espira la tensión sera muy peque8a pero, m%s importante, la tensión generada tendra $ariaciones muy pronunciadas. Adem%s, por tener un entre&ierro muy grande, el campo magn/tico en el lugar donde gira la bobina sera menor que el disponible en los imanes. or todas esas ra'ones, el inducido del generador se construye usando muc&as bobinas, cada una de las cuales tiene un n6mero considerable de espiras y todas ellas se arrollan sobre un n6cleo de &ierro como se muestra en la igura.
1236i3a7ie3$ de &2& !a"$e&
Un generador es una m%quina el/ctrica que produce energa el/ctrica en forma de corriente continua apro$ec&ando el fenómeno de inducción electromagn/tica. ara ello est% dotada de un arma'ón fio ( e&$a$" ) encargado de crear el campo magn/tico en cuyo interior gira un cilindro ( "$" ) donde se crear%n las fuer'as electromotrices inducidas.
E&$a$" -onsta de un electroim%n encargado de crear el campo magn/tico fio conocido por el nombre de
i3d26$" .
R$" Es un cilindro donde se enrollan bobinas de cobre, que se &ace girar a una cierta $elocidad cortando el fluo inductor y que se conoce como i3d26id.
0urante un semiperiodo se obtiene la misma tensión alterna pero, en el semiperiodo siguiente, se in$ierte la cone1ión con$irtiendo el semiciclo negati$o en positi$o.
El inducido suele tener muc&as m%s espiras y el anillo colector est% di$idido en un mayor n6mero de partes o del8a&, aisladas entre s, formando lo que se denomina el 6le6$" . "as escobillas son de grafito o carbón puro montado sobre portaescobillas que mediante un resorte aseguran un buen contacto.
Al aumentar el n6mero de delgas, la tensión obtenida tiene menor ondulación acerc%ndose m%s a la
tensión continua que se desea obtener.
"os generadores de corriente continua funcionan normalmente a $oltaes bastante baos para e$itar las c&ispas que se producen entre las escobillas y el conmutador a $oltaes altos. El potencial m%s alto desarrollado para este tipo de generadores suele ser de .533 . En algunas m%quinas m%s modernas esta in$ersión se reali'a usando aparatos de potencia electrónica, como por eemplo rectificadores de diodo.
1UENTES INDEPENDIENTES +on aquellas cuyas caractersticas no dependen de ninguna otra $ariable de red, aunque pueden $ariar con el tiempo.
•
12e3$e de $e3&i53 9l$a:e
Aquella en la que el $alor de su $oltae es independiente del $alor o dirección de la corriente que lo atra$iesa. *mpone el $oltae en sus bornas, pero la corriente que lo atra$iesa estar% impuesta por la red o circuito al que est/ conectado. Representación#
-uando el $oltae es nulo, la caracterstica *9 es igual a la de una resistencia nula (-:R7:-*R-U*7:). Es decir, anular un generador de $oltae ideal es sustituirlo por un cortocircuito, o bien, la resistencia interna de un generador ideal de $oltae es nula.
1UENTE DE CORRIENTE +on aquellas en las que el $alor y la dirección de la corriente que circula a tra$/s de ella es independiente del $alor y polaridad del $oltae en sus terminales. *mpone la corriente de rama, pero el $oltae en sus bornas estar% impuesto por la red a la que est/ conectado. Representación#
-uando la corriente es nula, la caracterstica *9 es igual a la de una conductancia nula (resistencia infinita, -*R-U*7: AB*ER7:). Es decir, anular un generador de corriente ideal es sustituirlo por un circuito abierto; su resistencia interna es infinita (conductancia nula). "as fuentes son elementos acti$os, aunque pueden absorber energa. E
>enerador #
(entrega energa# signo negati$o de la
potencia) >enerador 2#
(absorbe energa, se est% cargando)
Resistencia#
(absorbe energa, disipa
calor) "a suma total de potencias es cero (la energa que cede un generador la reciben la resistencia y el otro generador).
1UENTES DEPENDIENTES O CONTROLADAS +on aquellas cuyo $alor de salida es proporcional al $oltae o corriente en otra parte del circuito. "a tensión o corriente de la que dependen se llama AR*AB"E 0E -:?7R:". "a constante de proporcionalidad se denomina >A?A?-*A.
E1isten cuatro tipos# •
12e3$e de 9l$a:e 63$"lada !" 9l$a:e (-)
•
12e3$e de 9l$a:e 63$"lada !" 6""ie3$e (--)
•
12e3$e de 6""ie3$e 63$"lada !" 9l$a:e (--)
•
12e3$e de 6""ie3$e 63$"lada !" 6""ie3$e (---)
