2 eletricidad basica
DESCRIPTION
ELETRANSCRIPT
![Page 1: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/1.jpg)
TEMA 2 Conceptos Básicos de Electricidad
Por Ing. Juan Quispe
![Page 2: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/2.jpg)
2.1 El Átomo y sus partículas
![Page 3: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/3.jpg)
El átomo y sus partículas
Partículas del átomo
El mismo número de electrones y protones
indica un átomo neutro
Átomo de un metal
Átomo de Mg2+
Capta con facilidad
electrones
Átomo de un no metal
Átomo de F-
Pierde con facilidad electrones
![Page 4: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/4.jpg)
![Page 5: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/6.jpg)
Diferentes tipos de átomos
El átomo de Cloro:
2-8-7Quiere decir:
1er nivel 2 e.2do nivel 8 3er nivel tiene 7 e.
El átomo de Sodio:
2-8-1Quiere decir:
1er nivel 2 e.2do nivel 8 3er nivel tiene 1 e.
![Page 7: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/7.jpg)
2.2 Corriente Eléctrica
![Page 8: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/8.jpg)
![Page 9: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/9.jpg)
Unidad con la que se mide la corriente eléctrica o intensidad de corriente.
su símbolo es [A]
1 [A] = a 6250 trillones (6.25x1018) de electrones juntos que pasan por un conductor en el tiempo de 1seg.
1 [A] = 6.250.000.000.000.000.000 elec/seg
El Amperio
![Page 10: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/10.jpg)
Submúltiplos: El Kiloamperio ( 1 kA = 1000 A) El miliamperio ( 1 mA = 10-3 A) ò( 1 A = 1000 mA)
La corriente eléctrica se mueve a la velocidad de la luz
v = 300 000 [km/s]
El Amperio
![Page 11: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/11.jpg)
2.3 Tipos de Corriente
![Page 12: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/12.jpg)
Se obtiene por medio de métodos químicos, como las pilas y baterías, por métodos mecánicos como lo hace una dinamo, o por otros métodos, fotovoltaico, par térmico, etc.
Los electrones se mueven en un mismo sentido, del polo negativo al polo positivo que los atrae. La D.C. es generada por pilas y baterías (energía química en eléctrica) o por células fotovoltaicas (energía radiante -luz- en eléctrica). Los voltajes son pequeños: 1,5, 4,5, 9 V... Se utilizan en linternas, CD portátiles, móviles, circuitos electrónicos.
a) Corriente Continua o DC
Quienes generan DC
![Page 13: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/13.jpg)
Se puede obtener por métodos mecánicos como lo hace un alternador (transformación de energía mecánica en eléctrica).
Los electrones cambian de sentido («alternan») una y otra vez. Es la que más se emplea porque se obtienen voltajes mucho más altos y, por consiguiente, grandes cantidades de energía. Es la que usamos en casa para la iluminación, la televisión, la lavadora, etc.
Corriente Alterna o AC
Los valores que caracterizan a la corriente alterna son:Voltaje de la red de CRE es de 230 y 220 V.Frecuencia de la red de CRE es de 50 Hz.
![Page 14: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/14.jpg)
2.4 Voltaje o Tensión
![Page 15: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/15.jpg)
Para que los electrones realicen este movimiento ordenado debe existir una fuerza que los impulse, a esta fuerza se le llama Diferencia de Potencial o Fuerza Electromotriz (mas conocido como voltaje). Esto lo podemos conseguir conectando cargas de distinto signo en los extremos del conductor.
Su unidad es el Voltio [V]
Tensión o Voltaje
Quienes generan Voltaje:
![Page 16: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/16.jpg)
2.5 Fuentes de Voltaje
![Page 17: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/17.jpg)
Asociación de Fuentes de Voltaje
Pueden asociarse en serie, paralelo y mixto
a) Asociación de Fuentes en serie
![Page 18: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/18.jpg)
b) Asociación de Fuentes en paralelo
Nota:Solo pueden asociarse fuentes de tensión que tengan el mismo voltaje de salida
![Page 19: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/19.jpg)
c) Asociación de Fuentes en serie y paralelo
![Page 20: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/20.jpg)
c) Asociación de Fuentes en serie y paralelo
Cada pila es de 1,5 V cuanto es el voltaje de salida?
![Page 21: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/21.jpg)
Sistema eléctrico trifásico y monofásico
Esta formado por 2 conductores1 fase + 1 neutro
N
T
S
R
IT
IS
IR
IN
N
F I
Monofásico Trifásico
Esta formado por 4 conductores3 fases + 1 neutro
De un sistema trifásico se puede obtener un sistema monofásico
![Page 22: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/22.jpg)
Valores de Voltaje en B.T.
380 Voltios [fase-fase]
220 Voltios [fase-neutro]
Relación Matemática
Voltaje Fase - Fase y Voltaje Fase Neutro
NEUTRO
FASE “T”
FASE “S”
FASE “R”
VRS = 380 V VRT = 380 V VST = 380 V VRN = 220 V VSN = 220 V
Voltaje Fase – Fase (Vff) Es el voltaje medido entre 2 fases de una red eléctrica trifásica
Voltaje Fase – Neutro Vfn) Es el voltaje medido entre una fase y un neutro de una red eléctrica trifásica o monofásica
Voltaje Fase - Fase Voltaje Fase - Neutro
3FF
FN
VV
![Page 23: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/23.jpg)
2.6 Resistencia Eléctrica
![Page 24: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/24.jpg)
Es la dificultad que opone un cuerpo al paso de los electrones. Su unidad es el Ohmio (Ω),
S
LR
Donde:
R = es el valor de la resistencia en ohmios ()
= es la resistividad del material ( )
L = la longitud del elemento (m).
S = la sección del elemento mm².
m
mm2
Resistencia eléctrica
La resistividad (ρ) es una propiedad intrínseca de cada material, cada material tiene la suya, indica la dificultad que encuentran los electrones a su paso.
Calculo de la Resistencia eléctrica
![Page 25: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/25.jpg)
Resistividad de algunos materiales
Material resistividad ( ) Unidades
Plata 0,01
Cobre 0,0172
Oro 0,024
Aluminio 0,0283
Hierro 0,1
Estaño 0,139
Mercurio 0,942
Madera De 108 x 106 a 1.014 x 106
Vidrio 1.010.000.000
m
mm2
m
mm2
m
mm2
m
mm2
m
mm2
m
mm2
m
mm2
m
mm2
m
mm2
![Page 26: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/26.jpg)
Los conductores se caracterizan por tener resistencia eléctrica baja
Los siguientes equipos se caracterizan por tener resistencia eléctrica elevada
Los Aisladores tienen resistencia eléctrica elevada
![Page 27: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/27.jpg)
Tabla de cálculo de área de conductores de diferentes formas
Ejemplo 1:Una barra de cobre de 12 m de longitud y 20 mm² de sección tiene una resistencia de:
L = 12 mS = 20 mm²
CU
Solución :La Resistencia es: CU = 0,0172 m
mm2
01032,0²20
12][0172,0
2
mm
m
m
mm
S
lR
![Page 28: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/28.jpg)
Ejemplo 2:a) Calcular la resistencia de un conductor de cobre de 100 m de longitud y 2,5mm² de sección.b) Calcular la resistencia de un conductor de aluminio de 100 m de longitud y 2,5mm² de sección.
172,0
²5,2
100²0172,0
mm
m
m
mm
S
LR
Solución:a) Resistencia del cobre
Datos: L = 100 m
S = 2.5 mm²
CU = 0,0172 m
mm2
La resistencia será
283,0
²5,2
100²0283,0
mm
m
m
mm
S
LR
Solución:b) Resistencia del AluminioDatos: L = 100 m
S = 2.5 mm²
AL = 0,0283 m
mm2
De tabla De tabla
![Page 29: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/29.jpg)
2.7 El Circuito Eléctrico
![Page 30: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/30.jpg)
Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos que, unidos convenientemente entre sí, permiten la circulación de electrones (corriente eléctrica).
Circuito Eléctrico
Componentes:
1. Generadores2. Conductores. 3. Receptores o carga. 4. Elementos de control. 5. Elementos de protección.
![Page 31: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/31.jpg)
1 GENERADORES
generan energía eléctrica a partir de otras formas de energía (química, mecánica, solar, etc) : pilas, baterías, dinamos, alternadores, etc
Componentes
2 CONDUCTORES
Denominamos conductores a aquellos materiales que dejan pasar la corriente eléctrica con facilidad Su función es unir todos los elementos del circuito y permitir el paso de la corriente. Suelen ser de cobre.
![Page 32: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/32.jpg)
3 RECEPTORES O CARGA
Son aquellos elementos que reciben la corriente eléctrica y la transforman en algo útil, bien sea en luz (bombillas), calor (resistencias), movimiento (motores), sonido (timbre), etc.
Componentes
![Page 33: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/33.jpg)
4 ELEMENTO DE CONTROL
Son aquellos elementos que se intercalan en el circuito para abrir o cerrar el paso de la corriente según sea preciso.
Los elementos de maniobra más conocidos son:
- Interruptores - Pulsadores - Conmutadores - Conmutadores de cruce
Componentes
![Page 34: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/34.jpg)
5 ELEMENTO DE PROTECCION
Son aquellos elementos que se intercalan en el circuito para proteger toda la instalación de posibles sobrecargas por establecer contacto directo entre los conductores (cortocircuito) y también para proteger a las personas de posibles accidentes.
Los elementos de protección más conocidos son:
Fusibles.TermomagneticosDiferenciales.
Componentes
![Page 35: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/35.jpg)
Para indicar cómo se tienen que conectar los elementos de un circuito eléctrico, se suele usar un esquema eléctrico. En este esquema cada elemento se representa con un símbolo.
Esquema Eléctrico
![Page 36: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/36.jpg)
Esquema real
Esquema Eléctrico
Esquema eléctrico
S1 S2
L2L3
L1
E
+ - E
S1 S2
L3
L2
L1
-+
![Page 37: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/37.jpg)
Esquema real
Ejemplo
Esquema eléctrico
![Page 38: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/38.jpg)
2.8 La Ley de Ohm
![Page 39: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/39.jpg)
Relaciona las tres magnitudes fundamentales de un circuito eléctrico (intensidad, voltaje y resistencia) de manera que conociendo dos de ellas, podemos calcular la tercera.
La anterior ecuación también se puede expresar de las siguientes maneras:
V = R · I R = V / I
La ley de Ohm
R
VI
donde :
I = Intensidad o corriente en amperios (A)
V = Voltaje o d.d.p. en voltios (V)
R = Resistencia en ohmios ()
![Page 40: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/40.jpg)
1.- Determinar la intensidad de la corriente eléctrica a través de una resistencia de 30 Ω al aplicarle una diferencia de potencial de 90 V.
Datos Fórmula Sustitución.I =?R = 30 ΩV = 90 V
Ejercicios de la ley de Ohm
R
VI ][3
][3][90
AV
I
![Page 41: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/41.jpg)
2.- Un alambre conductor deja pasar 6 [A] al aplicarle una diferencia de potencial de 110 V. ¿Cuál es el valor de su resistencia?
Datos Fórmula Sustitución.I = 6 AV = 110 VR = ?
3.- Calcular la diferencia de potencial aplicada a una resistencia de 10 Ω, si por ella fluyen 5 A.
Datos Fórmula Sustitución.V =?R = 10 ΩI = 5 A
IV
R ][83.13][6][110
AV
I
RIV VAV 50105
![Page 42: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/42.jpg)
4.- Un tostador eléctrico tiene una resistencia de 15 Ω cuando está caliente. ¿Cuál será la intensidad de la corriente que fluirá al conectarlo a una línea de 120 V?
Datos Fórmula Sustitución
R = 15 Ω
I = ¿
V = 120 VRV
I ][8][15][120
AV
I
![Page 43: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/43.jpg)
2.9 Potencia y Energía Eléctrica
![Page 44: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/44.jpg)
La potencia eléctrica que puede desarrollar un receptor eléctrico se puede calcular con la fórmula:
IVP Donde:P es la potencia en vatios (W).V es el voltaje (V).I es la intensidad (A).
efefef IVP La potencia en corriente alterna es:
IVP
R
VI R
VP
2
Donde la potencia depende del voltaje al cuadrado y de la inversa de la resistencia del receptor.
Otra forma de expresarlo: Más formas de expresarlo:
IVP IRV
RIP 2
Donde la potencia depende de la corriente al cuadrado que circula por el receptor y de la resistencia.
Potencia eléctrica
P
O sea 1 W = 1 V x 1 A
![Page 45: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/45.jpg)
Múltiplos
1 kilowatt (kW)
1kW= 103 W = 1 000 W
1 kilowatt-hora (kWh)
1kWh = 1 000 W x 3 600 s = 3 600 000 joule (J).
1 hora (h) =3600 s
Submúltiplos
1 miliwatt (mW)
1 mW = 10-3 W = 0,001 W Ó
1 W = 1000 mW
1 microwatt ( µW)
1 µW = 10-6 W = 0,000 001 W
Múltiplos y submúltiplos de la potencia y energía
Caballo fuerza (HP) o caballo de Vapor (C.V.)
Los países anglosajones utilizan como unidad
de medida de la potencia el caballo de vapor
(C.V.) o Horse Power (H.P.) (caballo de fuerza).
1 H.P. (o C.V.) = 736 W = 0,736 kW
1 kW = 1 / 0,736 H.P. = 1,36 H.P.
![Page 46: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/46.jpg)
Potencia de Algunos Equipos
P = 0,0003 WP = 15 W P = 100 W P = 5500 W
![Page 47: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/47.jpg)
Potencia de Algunos Equipos
![Page 48: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/48.jpg)
a) Potencia Activa (P):
Los componentes resistivos de un circuito traducirán la energía que reciben en calor que se irradia hacia el exterior, para ser usado, por ejemplo, en el calentamiento de un proceso.
Estos componentes usan la energía de la fuente en forma “ACTIVA”, como un consumo, y por ello, la potencia consumida se denomina POTENCIA ACTIVA.
Unidades:
Watio (W)
Los múltiplos más utilizados del watt son: el (kW) y el (MW) y los submúltiplos, el (mW) y el (µW).
Potencia eléctrica en C.A.
![Page 49: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/49.jpg)
b) Potencia Reactiva (Q):
Los componentes inductivos usan la energía que reciben en crear campos magnéticos que reciben y la devuelven al circuito, de manera que no se toma energía efectiva de la fuente.
Este consumo se denomina POTENCIA REACTIVA. La consumen, por ejemplo los motores y los fluorescentes.
Unidades:
Sistema Internacional: Voltio-Amperio Reactivo (VAR).
Potencia eléctrica en C.A.
![Page 50: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/50.jpg)
c) Potencia Aparente o Total (S): Es el resultado de la suma geométrica de las potencias activa y reactiva. Esta potencia es la que
realmente suministra una planta eléctrica cuando se encuentra funcionando al vacío, es decir, sin ningún tipo de carga conectada, mientras que la potencia que consumen las cargas conectadas al circuito eléctrico es potencia activa (P).
Unidades:
La potencia aparente se representa con la letra “S” y su unidad de medida es el volt-ampere (VA).
Potencia eléctrica en C.A.
S
P = Potencia AparenteQ = Potencia ReactivaS = Potencia Aparente
Q
Relación entre Potencia Activa y Potencia Reactiva
P
![Page 51: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/51.jpg)
d) Factor de Potencia (F.P.) o (cos ):
El factor de potencia (FP) o cos () se define como la razón de la potencia activa a la potencia aparente.
Es decir:
El FP es una unidad Adimensional.
Potencia eléctrica en C.A.
S
ØQ
Relación entre Potencia Activa y Potencia Reactiva
SP
AparentePotencia ActivaPotencia cosFP
P
cos
²²
PS
QPS
![Page 52: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/52.jpg)
d) Factor de Potencia (F.P.) o (cos ):
Cuanto menor sea el ángulo , mayor será la potencia activa obtenida a partir de una potencia aparente dada.
El factor de potencia de un motor eléctrico está entre 0,7 y 0,8 para su carga nominal.
Para diseño se adopta un factor de potencia de 0,8 (cos = 0,8) para motoresy equipos electrónicos y 1 para duchas o calefón, secadora de pelo, plancha
Potencia eléctrica en C.A.
![Page 53: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/53.jpg)
Formulas matemáticas de Potencia Eléctrica en Corriente Alterna
a) Potencia Activa (P):
monofásico Trifásico
][ cos WIVP FN ][ cos 3 WIVP FF
N
T
S
R
IT
IS
IR
IN
N
F I
I = Corriente que circula por una fase del circuito en [A]VFN = Voltaje entre fase y neutro (220 V)VFF = Voltaje entre fase y fase (380 V)cos = Factor de Potencia (cos = 0,8 para equipos que tienen motores y equipos electrónicos y 1 para duchas o calefón, secadora de pelo, plancha
P = Potencia Activa [W]
![Page 54: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/54.jpg)
Potencia Eléctrica en Corriente Alterna
b) Potencia Reactiva (Q):
monofásico Trifásico
][ RFN VAsenIVQ ][ 3 RFF VAsenIVQ
I = Corriente que circula por una fase del circuito en [A]VFN = Voltaje entre fase y neutro (220 V)VFF = Voltaje entre fase y fase (380 V)
Q = Potencia reactiva [VAR]S = Potencia aparente [VA]
b) Potencia Aparente o total (S):
monofásico Trifásico
][ VAIVS FN ][ 3 VAIVS FF
![Page 55: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/55.jpg)
Ejemplo
Determine a) Potencia Activa b) Potencia Reactiva c) Potencia Aparente de un A. Aire que
esta conectado a la red de CRE de 220 V y consume una corriente de 5 A
N
F I = 5 A
V = 220 v
Solución
a) Potencia Activa (P):
monofásico
El factor de potencia para A. Aire es 0,8
][ cos WIVP FN
Remplazando valores:
][ 8808,05220 WAVP
b) Potencia Reactiva (q):
monofásico
][ RFN VAsenIVQ
Remplazando valores:
][ 6606,05220 RVAAVQ
![Page 56: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/56.jpg)
Ejemplo
N
F I = 5 A
V = 220 v
Solución
c) Potencia Aparente o total (S):
monofásico
Remplazando valores:
][ 11005220 VAAVS
OTRA FORMA DE CALCULAR
][ 22 VAQPS
Remplazando valores:
][ VAIVS FN
![Page 57: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/57.jpg)
Cuando tenemos el receptor conectado durante un tiempo lo que necesitamos conocer es la energía que consume.
tPEng
Donde:Eng es la energía en Julios (J) o kWh.P es la potencia en vatios (W) o kW.t es el tiempo en segundos (s). ó h
Energía eléctrica
Eng
La unidad de Energía mas utilizada en electricidad en el
kilovatio – hora [kwh].
![Page 58: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/58.jpg)
1.- Calcular a)¿qué potencia eléctrica desarrolla una parrilla que recibe una diferencia de potencial de 120 V y por su resistencia circula una corriente de 6 A. b) la energía eléctrica consumida por mes en kWh, al estar encendida la parrilla 45 minutos diarios. c) ¿Cuál es el costo de energía eléctrica de la parrilla si el precio de 1 kWh es de Bs 0,9
Ejercicios de potencia y energía eléctrica
= ??
120 V
I = 6 A
P = ?Eng = ?
parrilla
![Page 59: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/59.jpg)
Datosa) P = ?V = 120 VI = 6 Ab) Eng=?t = 45 min.c) Costo del consumo de energía eléctrica.
Solución :
a) Calculo de potenciaP = V x I P = 120 V x 6 A = 720 W b) Calculo de la EnergíaConversión de unidades:
Remplazo:
Eng = P x t
Eng = = 0.72 kW x 22.5 h = 16,2 kWh.
C )costo por el consumo de energía
Costo = 16,2 kWh x 0.9 Bs = Bs 14,6 kWh
mes
hr 22,5
mes
30dia
min 60
1hmin45 dia
t
kW 72,0 1000
1KW720W
WP
![Page 60: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/60.jpg)
2.- Obtener la potencia eléctrica de un tostador de pan cuya resistencia es de 40 Ω y por ella circula una corriente de 3 A.
Datos FórmulaP = ? .R = 40 ΩI = 3 ASustitución y resultado:P = (3 A)2 x 40 Ω = 360 W
RIP 2
![Page 61: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/61.jpg)
Calcular el costo del consumo de energía eléctrica de un foco de 60 W que dura encendido una hora con quince minutos. El costo de 1 kW-h considérese de $0.4Datos FórmulaCosto de la energía T = P x tEléctrica consumida= ?P = 60 W = 0.06 kW.t = 1 h 15 min = 1.25 hCosto (1 kW-h = $0.4 )Sustitución y resultado:T = 0.06 kW x 1.25 h = 0.075 kW-hCosto de la energía:0.075 kW-h x $0.4 = $ 0.03 1 kW-h
![Page 62: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/62.jpg)
4.- un foco de 100 W se conecta a una diferencia de potencial de 120 V. Determinar: a) la resistencia del filamento. b) La intensidad de la corriente eléctrica que circula por él. c) La energía que consume el foco durante una hora 30 minutos en kW-h.
d) El costo de la energía consumida, si un kW-h es igual a $0.4
• Datos Fórmulas• P = 100 W a) P = V2/R por loV = 120 V tanto R = V2/Pa) R = ? b) P = VI por lob) I = ? Tanto I = P/Vc) T = ? c) T = Ptt = 1 h 30 min = 1.5 hd) Costo de la energía consumida =?Sustitución y resultados:a) R = (120 V)2 = 144 Ω. 100 W b) I = 100 W = 0.83 Amperes. 120 Vc) T = 0.1 kW x 1.5 h = 0.15 kW-h.d) Costo de la energía:0.15 kW-h x $0.4 = $0.06 1 kW-h
![Page 63: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/63.jpg)
2.10 Asociación de resistencias
![Page 64: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/64.jpg)
2 o mas resistencias pueden asociarse:
Asociación de resistencias en serieAsociación de resistencias en paraleloAsociación de resistencias en serie – paralelo mixto
Asociación de resistencias
![Page 65: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/65.jpg)
1. Resistencias en serie
• Propiedades de la conexión en serie
1 Corriente que circula por cada resistenciaLa corriente que circula por cada resistencia es la misma
4321 IIIII
2 Voltaje totalEL voltaje total que genera la fuente de tensión es igual ala suma de las caídas de Voltaje en cada resistencia
4321 VVVVV
1I 2I 3I 4ITI
1R 2R 3R 4R
3R 4R
1I 2I 3I 4I
1V 2V 3V 4V
2 o mas resistencias están conectados en serie cuando están de la siguiente manera:
1V 2V 3V 4V
V
Donde:V = Voltaje que sale de la fuente [V]V1 = caída de voltaje en R1 [V]V2 = caída de voltaje en R2 [ V]V3 = caída de voltaje en R3 [V]V4 = caída de voltaje en R4 [V]
![Page 66: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/66.jpg)
1. Resistencias en serie
4321 RRRRReq
resistencia equivalente
I
1R 2R 3R 4R
CircuitoEquivalente
3 Caída de voltaje en cada R.La caída de voltaje en cada resistencia se calcula aplicando la ley de ohm a cada R.
111 RIV 222 RIV 333 RIV
4 Circuito equivalente y resistencia equivalentePara efectos de calculo en circuito de arriba se puede remplazar por otro circuito simple que solo tiene una sola Resistencia denominada Resistencia equivalente
+- .eqRI
V
Aplico ley de Ohm al circuito equivalente
EQUVRIV
1
1
1
1
Eng
P
V
I
2
2
2
2
Eng
P
V
I
3
3
3
3
Eng
P
V
I
4
4
4
4
Eng
P
V
I
T
T
T
Eng
P
V
![Page 67: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/67.jpg)
1. Resistencias en serie
4321 PPPPPT
I
1R 2R 3R 4R 5 Potencia eléctrica en conexión serie.La Potencia total generada por la fuente es igual a la suma de las potencias consumidas en cada resistencia
6 Energía eléctrica en conexión serie.La Energía total generada por la fuente es igual a la suma de las energías consumidas en cada resistencia
4321 EngEngEngEngEngT
333
222
111
IVP
IVP
IVP
donde
333
222
111
tPEng
tPEng
tPEng
donde
1
1
1
1
Eng
P
V
I
2
2
2
2
Eng
P
V
I
3
3
3
3
Eng
P
V
I
4
4
4
4
Eng
P
V
I
T
T
T
Eng
P
V
![Page 68: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/68.jpg)
2. Resistencias en Paralelo
• Propiedades de la conexión en paralelo
1 Corriente que circula por cada resistenciaLa corriente total que sale de fuente es igual a la suma de las corrientes que circulan en cada resistencia misma
2 Voltaje totalEL voltaje total que genera la fuente de tensión es igual a la caídas de Voltaje en cada resistencia (a cada resistencia le llega el mismo voltaje)
2 o mas resistencias están conectados en paralelo cuando están de la siguiente manera:
4321 IIIIIT
4321 VVVVV
1I 2I 3I 4I
1V 2V 3V 4V
TI
T
T
T
Eng
P
V
1
1
1
Eng
P
R
2
2
2
Eng
P
R
3
3
3
Eng
P
R
4
4
4
Eng
P
R
![Page 69: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/69.jpg)
2. Resistencias en Paralelo
resistencia equivalente
CircuitoEquivalente
3 Corriente en cada R.La corriente en cada resistencia se calcula aplicando la ley de ohm a cada R.
4 Circuito equivalente y resistencia equivalentePara efectos de calculo en circuito de arriba se puede remplazar por otro circuito simple que solo tiene una sola Resistencia denominada Resistencia equivalente
+-
.eqRI
V Aplico ley de Ohm al circuito equivalente
EQUVRIV
1
11 R
VI
2
22 R
VI
3
33 R
VI
n
eq
RRRR
R1
......1111
321
1I 2I 3I 4I
4R
1V 2V 3V 4V
T
T
T
Eng
P
V
1
1
1
Eng
P
R
2
2
2
Eng
P
R
3
3
3
Eng
P
R
4
4
4
Eng
P
R
TI
![Page 70: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/70.jpg)
2 Resistencias en Paralelo
4321 PPPPPT
5 Potencia eléctrica en conexión paralelo.La Potencia total generada por la fuente es igual a la suma de las potencias consumidas en cada resistencia
6 Energía eléctrica en conexión paralelo.La Energía total generada por la fuente es igual a la suma de las energías consumidas en cada resistencia
4321 EngEngEngEngEngT
333
222
111
IVP
IVP
IVP
donde
333
222
111
tPEng
tPEng
tPEng
donde
1I 2I 3I 4I
1V 2V 3V 4V
1
1
1
Eng
P
R
2
2
2
Eng
P
R
3
3
3
Eng
P
R
4
4
4
Eng
P
R
T
T
T
Eng
P
V
TI
![Page 71: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/71.jpg)
Ejemplos
![Page 72: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/72.jpg)
Ejemplo circuitos en serie: en el siguiente circuito:1) Dibujar el circuito equivalente y calcular la R. equivalente2) Calcular la corriente en cada resistencia3) Calcular la caída de voltaje en cada resistencia4) Calcular la potencia en cada resistencia y la total del circuito5) Calcular la energía en cada resistencia y la energía Total del circuito por mes, considere el tiempo de funcionamiento de cada resistencia 3 h al día
Solución: 1 Circuito y Req
10532321 RRRReqI
1R 2R 3R
1
1
1
1
Eng
P
V
I
2
2
2
1
Eng
P
V
I
3
3
3
3
Eng
P
V
I
2 Corriente en cada resistenciaEn serie es la misma
R1 = 2 ΩR2 = 3 ΩR3 = 5 ΩV = 100 V
+-
.eqRI
V
AR
VI
eq
1010
100
AIIII 10321
V Aplico ley Ohm
![Page 73: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/73.jpg)
4 Potencia en cada resistencia y Potencia Total
I
1R 2R 3R
1
1
1
1
Eng
P
V
I
2
2
2
1
Eng
P
V
I
3
3
3
3
Eng
P
V
I
5 Energía en cada resistencia y energía total
EngT = Eng1 + Eng2 +Eng3 = 90 kWh
P1 = I1 V1 =10 [A] 20 [V] = 200 WP2 = I2 V2 =10 [A] 30[V] = 300 WP3 = I3 V3 =10 [A] 5 0[V] = 500 W
PT = P1 + P2 +P3 = 1000 W
Eng1 = P1 t1 = 0,2 [kW] 90 [h] = 18 kWhEng2 = P2 t2 = 0,3 [kW] 90[h] = 27 kWhEng3 = P3 t3 = 0,5 [kW] 90[h] = 45 kWh
t1 = 3h/dia 30 dia/mes = 90 [h] t1 = t2 = t3
3 Caída de voltaje en cada resistencia
V1 = I1 R1 =10 [A] 2 [Ω] = 20 VV2 = I2 R2 =10 [A] 3 [Ω] = 30 VV3 = I3 R3 =10 [A] 5 [Ω] = 50 V
CUMPLE V = V1 + V2 +V3 = 100 V
Aplico ley de Ohm a cada R
![Page 74: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/74.jpg)
Ejemplo circuitos en paralelo: en el siguiente circuito: Ejemplo:1) Dibujar el circuito equivalente y calcular la R. equivalente2) Calcular la corriente en cada resistencia3) Calcular la caída de voltaje en cada resistencia4) Calcular la potencia en cada resistencia y la total del circuito5) Calcular la energía en cada resistencia y la energía Total del circuito por mes, los tiempos de funcionamiento de cada resistencia estas mas abajo
Solución: 1 Circuito y Req
967,0
51
31
21
1111
1
321 RRR
Req
3 caída de voltaje en cada resistenciaEn paralelo es la misma
R1 = 2 ΩR2 = 3 ΩR3 = 5 ΩV = 100 Vt1 = 4.5 h/diat2 = 3 h/diat3 = 2 h/dia
+-
.eqRI
V
AR
VI
eq
103967,0
100
VVVVV 100321
Aplico ley Ohm
V
1I 2I 3I
1V 2V 3V
1
1
1
Eng
P
R
2
2
2
Eng
P
R
3
3
3
Eng
P
R
TI
![Page 75: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/75.jpg)
4 Potencia en cada resistencia y Potencia Total
5 Energía en cada resistencia y energía total
EngT = Eng1 + Eng2 +Eng3 = 1092 kWh/mes
P1 = I1 V1 =50 [A] 100 [V] = 5000 WP2 = I2 V2 = 33,33 [A] 100[V] = 3333 WP3 = I3 V3 = 20 [A] 100[V] = 2000 W
PT = P1 + P2 +P3 = 10 333 W
Eng1 = P1 t1 = 5 [kW] 135 [h] = 675 kWhEng2 = P2 t2 = 3,3 [kW] 90[h] = 297 kWhEng3 = P3 t3 = 2 [kW] 60[h] = 120 kWh
t1 = 4,5 h/dia 30 dia/mes = 135 [h] t2 = 3h/dia 30 dia/mes = 90 [h] t3= 2h/dia 30 dia/mes = 60 [h]
2 Corriente en cada resistencia
I1 = V1 / R1 =100 [V] / 2 [Ω] = 50 AI2 = V2 / R2 =100 [V] / 3 [Ω] = 33,33 AI3 = V3 / R3 =100 [V] / 5 [Ω] = 20 A
Aplico ley de Ohm a cada R
V
1I 2I 3I
1V 2V 3V
1
1
1
Eng
P
R
2
2
2
Eng
P
R
3
3
3
Eng
P
R
TI
CUMPLE I = I1 + I2 +I3 = 103,3 V
![Page 76: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/76.jpg)
11.- En el siguiente circuito Calcular:a) La resistencia de la duchab) Circuito Equivalente y Resistencia Equivalenteb) La corriente que circula por la ducha (I1) , el ventilador (I2) y la corriente total (IT) que sale de la pila
IT
I1 I2
P1=5500 W
P2=300 W
E= 220 V+
-
R1=R2=
![Page 77: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/77.jpg)
3. Resistencias en serie y paralelo
• Metodología de simplificación
1 Resistencia Equivalente de cada Ramal
Cuando se tiene resistencias en serie y paralelo en un solo circuito como se muestra en el siguiente circuito:
1R
2R
3R
4R
5R
6R
V
AI BI CITI
1V
2V
3V
4V
5V
6VRama l A Rama l B Rama l C
RA = R1+R2
RB = R3
RC = R4+ R5+ R6
2 Voltaje de cada ramal
VA = V1+V2
VB = V3
VC = V4+ V5+ V6
![Page 78: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/78.jpg)
3. Resistencias en serie y paralelo
3 El nuevo circuito equivalente queda
Rama l B
AR BR CR
AI BI CI
3 De aquí para adelante se tiene un circuito en conexión en paralelo y se aplica sus propiedades para resolverlo
![Page 79: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/79.jpg)
+
-40 V
R1 = 5 Ω
→I1
R5 = 3 Ω
R4 = 2 Ω
I2
I4
R3 = 6 Ω
I3
R2 = 4 Ω
En el siguiente circuito están conectadas resistencias en forma mixta. Calcular a) la resistencia equivalente del circuito. b) la intensidad de la corriente total que circula por el mismo.
![Page 80: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/80.jpg)
• Como se observa, R2, R3 y R4 están conectadas entre sí en paralelo, por lo tanto, debemos calcular su resistencia equivalente que representamos por Re:
• 1= 1 + 1 + 1 = • Re 4 6 2• 0.25 + 0.166 + 0.5 = 0.916
• Re = 1 = 1.09 Ω• 0.916
• Al encontrar el valor de la resistencia equivalente de las tres resistencias en paralelo, el circuito se ha reducido a uno más simple de tres resistencias conectadas en serie:
• Donde la resistencia total del circuito, representada por RT será:• RT = R1 + Re + R5 = 5 Ω + 1.09 Ω + 3 Ω = 9.09 Ω.• El valor de la corriente total del circuito es:• I = V = 40 V = 4.4 A.• RT 9.09 Ω
![Page 81: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/81.jpg)
• Al encontrar el valor de la resistencia equivalente de las tres resistencias en paralelo, el circuito se ha reducido a uno más simple de tres resistencias conectadas en serie:
• Donde la resistencia total del circuito, representada por RT será:• RT = R1 + Re + R5 = 5 Ω + 1.09 Ω + 3 Ω = 9.09 Ω.• El valor de la corriente total del circuito es:• I = V = 40 V = 4.4 Amperes.• RT 9.09 Ω
![Page 82: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/82.jpg)
Ejemplo:En el siguiente circuito determinar:
a) Circuito equivalente y resistencia equivalenteb) Corriente que circula por cada ramalc) Caída de voltaje en cada resistenciaSolución:
DATOS
6R
Ω3R
Ω1R
Ω5R
Ω4R
Ω2R
6
5
4
3
2
1
![Page 83: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/83.jpg)
Ejemplo:a) Circuito equivalente y resistencia equivalente
Simplificando el circuito y calculando la resistencia de cada ramal
Ω10Ω6Ω3Ω1RRRR
Ω5RR
Ω6Ω4Ω2RRR
654C
3B
21A
7
15
15
71
10
1
5
1
6
11
1111
Req
CBA RRR
Resistencia de cada ramal
Resistencia equivalente
Aplicando la ley de Ohm
A28Ω
7
15V60
ReqIeq
E
b) corriente que circula por cada ramal
AΩ
V
CR
ECI
AΩ
V
BR
EBI
AΩ
V
AR
EAI
610
60
125
60
106
60
![Page 84: 2 eletricidad basica](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022062300/557b450cd8b42a014a8b47cb/html5/thumbnails/84.jpg)
C) caída de voltaje en cada resistencia
V36A6Ω6IRV
V18A6Ω3IRV
V6A6Ω1IRV
V60A12Ω5IRV
V40A10Ω4IRV
V20A10Ω2 I RV
C66
C55
C44
B33
A22
A11