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8/18/2019 funcionamientodispositivos.docx

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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE COTOPAXI

UNIDAD ACADEMICA CIENCIAS DE LA INGENIERIA YAPLICADAS

CARRERA DE ELÉCTRICA

ASIGNATURA: Instrumentación y equipos eléctricos

CICLO: Cuarto

FECHA: 22 de Mayo del 2013

TEMA:

Como funciona un !an"fo!ma#o!$ %o%ina & ca'acio! (nco!!i(n( a)(!na & co!!i(n( coninua

A)umno:

Ibujés Zambonino Andrés Santiao

Laacun*a + Ecua#o!

S('i(m%!( ,-.,+ F(%!(!o ,-./


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T(ma: Como !unciona un trans!ormador" bobina" capacitor y ni#eles permitidos de

#oltaje en corriente alterna y corriente continua

O%0(i1o *(n(!a):

Conocer e identi!icar el !uncionamiento de los trans!ormadores" bobinas y

capacitores en corriente alterna y corriente continua" por medio de la siuiente

in#estiación" para poder identi!icar sus di!erentes caracter$sticas%

O%0(i1o" ("'(c2fico":

Anali&ar cómo !unciona cada elemento en corriente alterna y corriente continua%

Identi!icar las caracter$sticas que identi!ican el !uncionamiento de cada elemento

ya sea en corriente alterna o corriente continua%

'eterminar las #entajas y des#entajas del !uncionamiento de cada uno de los

elementos a in#estiar%

Ma!co (3!ico:

Funcionami(no #() !an"fo!ma#o! (n co!!i(n( a)(!na:

(n trans!ormador es una m)quina est)tica de corriente alterno" que permite #ariar aluna !unción de la corriente como el #oltaje o la intensidad" manteniendo la

!recuencia y la potencia" en el caso de un trans!ormador ideal%

*ara lorarlo" trans!orma la electricidad que le llea al de#anado de entrada

en manetismo para #ol#er a trans!ormarla en electricidad" en las condiciones deseadas"

en el de#anado secundario%


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+os trans!ormadores se basan en la inducción electromanética% Al aplicar una !uer&a

electromotri& en el de#anado primario" es decir una tensión" se oriina un !lujo

manético en el n,cleo de -ierro% .ste !lujo #iajar) desde el de#anado primario -asta el

secundario% Con su mo#imiento oriinar) una !uer&a electromanética en el de#anado

secundario%

Como se -a #isto en la +ey de +en&" necesitamos que la corriente sea alterna para que se

produ&ca esta #ariación de !lujo% .n el caso de corriente continua el trans!ormador no se

puede utili&ar%

(na #e& entendido el !uncionamiento del trans!ormador #amos a obser#ar cu)l es la

relación de trans!ormación de este elemento%

'onde / p es el n,mero de #ueltas del de#anado del primario" / s el n,mero de #ueltas

del secundario" p la tensión aplicada en el primario" s la obtenida en el secundario" I

s la intensidad que llea al primario" I p la enerada por el secundario y r t la relación de

trans!ormación%

Como obser#amos en este ejemplo si queremos ampliar la tensión en el secundario

tenemos que poner m)s #ueltas en el secundario / s" pasa lo contrario si queremos

reducir la tensión del secundario%

Funcionami(no #( )a %o%ina (n co!!i(n( coninua:

.n las bobinas de CA la corriente no sólo depende de la resistencia ó-mica del

bobinado" sino también de la resistencia inducti#a reactancia% +a resistencia inducti#a

se #e notablemente in!luida por la posición del n,cleo del solenoide% Si el n,cleo del

solenoide cae -asta el asiento" la resistencia inducti#a es menor y la corriente en la

bobina mayor% As$" en la !ase de captación" la corriente es mayor que durante la !ase de

retención% .n comparación con una bobina de CC" la resistencia de la bobina es muc-o

menor a iualdad de tensión% *or ello" una bobina de alterna no debe !uncionar nunca

sin n,cleo" porque puede recalentarse y arder en pocos minutos%

Cuando se -ace circular una corriente continua a tra#és de una bobina esta se comporta"

a e!ectos resisti#os" como un -ilo conductor y o!rece al paso de la misma una resistencia

que depender) del material conductor cobre" plata" aluminio" etcétera% *ero" adem)s"

una bobina sometida a la #ariación que supone pasar de estar con sus etremos al aire a


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ser conectada a una di!erencia de potencial enera a su alrededor un campo manético"

de al,n modo iual al enerado por un im)n permanente%

+as bobinas tienden a !acilitar el paso de la CC pero o!recen ciertas di!icultades a la

CA%

+a circulación de una corriente a tra#és de un -ilo conductor enera también alrededor

del mismo un campo manético" el cual es muy peque4o% Cuando arrollamos dic-o

cable en espiras decir" con!ormando una bobina obtenemos una suma de campos que

oriina que la inductancia manética enerada sea de muc-a m)s manitud%

.l campo manético se oriina cuando una tensión recorre una bobina%

+a inductancia se suele representar por la letra + y" como ya -emos mencionado" es

pr)cticamente nula en un conductor recto" el cual sólo posee cualidades resisti#as% *ero"

si nos !ijamos en un conductor arrollado" #emos que la aplicación de una tensión en sus

etremos oriina una inductancia + mayor% 'ic-a inductancia presenta la oriinalidad

de o!recer" ante la presencia de una !uer&a electromotri& eneradora" una !uer&a contra

electromotri& que tiende a oponerse a la primera%

.l tiempo que tarda la corriente en llear a su #alor m)imo depende tanto del #alor

resisti#o u ó-mico de la bobina para entendernos como de la inductancia de la misma

representada por la letra +% Si la inductancia es rande y la resistencia es muy peque4a

la corriente que atra#iesa la bobina aumentar) lentamente y #ice#ersa%

Funcionami(no #( )a %o%ina (n co!!i(n( coninua:

+a bobina o inductor es !ormado de un alambre conductor con el cual se -an -ec-o

espiras a manera" en su !orma m)s sencilla" de un resorte%

Si se aplica corriente continua corriente que no #ar$a con el tiempo a un inductor" éste

se comporta como un corto circuito y dejar) pasar la corriente a tra#és de ella sin

ninuna oposición%

*ero en la bobina si eiste oposición al paso de la corriente" y esto sucede sólo en el

momento en que se -ace la coneión a la !uente de #oltaje y dura por un tiempo muy

peque4o estado transitorio%


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+o que sucede es que en ese peque4o espacio de tiempo corriente esta #ariando desde

0 -asta su #alor !inal de corriente continua la corriente #ar$a con el tiempo por un

espacio de tiempo muy peque4o

Funcionami(no #() ca'acio! (n co!!i(n( a)(!na:

Cuando un capacitor se conecta a una !uente de !uer&a electromotri& 5%.%M% de

corriente alterna C%A%" por el circuito eterno comien&a a circular un !lujo de electrones

que se mue#en" alternati#amente" de una placa a la otra" car)ndose y descar)ndose

continuamente mientras se encuentran conectadas a la !uente suministradora de corriente

eléctrica% .n ese caso" durante un medio ciclo de la corriente alterna" una placa ser)neati#a 6 y la otra positi#a 7" pero en el siuiente medio ciclo se in#ierten las

polaridades" pro#ocando que se mani!ieste un ritmo constante de caras y descaras en

ambas placas y" a consecuencia de ello" la corriente eléctrica puede circular por el

circuito eterno% .se cambio de polaridad se repite tantas #eces como ciclos de

!recuencia por seundo o -ert& 8& posea la corriente alterna de la !uente

suministradora% Aunque se pueda pensar que por el -ec-o de circular la corriente

eléctrica alterna por el circuito eterno se deba a que los electrones puedan !ranquear la

barrera que le impone el dieléctrico aislante" nada m)s lejos de la realidad" pues ni uno

solo de estos puede atra#esarla" al iual que ocurre cuando el capacitor se encuentra

conectado a una !uente de corriente directa%

Aqu$ tenemos un ejemplo del !uncionamiento de un condensador !rente a una corriente

alterna% emos un enerador de corriente alterna que est) conectado a un condensador%

'ebido a la tensión alterna (" el condensador resulta carado" descarado" #uelto a

carar con polaridad opuesta9 una #e& m)s descarado" y as$ sucesi#amente% Con ello


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circula una corriente cuya #ariación es senoidal% *ero" la corriente no circula a tra#és del

condensador" es decir a tra#és de su dieléctrico que es aislante como -emos dic-o" la

corriente sólo circula de los bornes del enerador a las armaduras del condensador y

#ice#ersa" es decir" aunque el circuito realmente no est) cerrado el e!ecto es como si lo

estu#iera9 y siendo éste el e!ecto" se suele decir que por el circuito circula

Funcionami(no #() ca'acio! (n co!!i(n( coninua:

Con relación a los condensadores también podemos describir toda una bibliora!$a

acerca de su comportamiento al ser alcan&ados por una tensión de tipo continua% Se,n

podemos #er en la ilustración correspondiente el condensador b)sico es" por de!inición"

tan solo un par de pie&as de material conductor separadas por otro material de tipo

aislante" el cual puede ser ,nicamente aire% Se -a con#enido en denominar armaduras a

las dos placas que constituyen el condensador" mientras que a la sustancia aislante que

las separa se le asina la denominación de dieléctrico%

.l e#ento que ocurre cuando un condensador se conecta a una !uente de corriente

continua es la cara del mismo% .l condensador permanece en estado neutro ambas

armaduras tienen una cara neutra la una respecto a la otra si partimos de la posición :

suponemos el condensador totalmente descarado% *asamos lueo el interruptor a la

posición A y los electrones presentes en la placa o armadura conectada al polo positi#o

de la alimentación son atra$dos por este" con lo que dic-a placa queda con un dé!icit de

electrones o" dic-o de otro modo" adquiere una cara positi#a%


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.n el polo opuesto del condensador ocurre una situación similar pero de sentido in#erso"

es decir" el polo neati#o de la bater$a en#$a electrones -acia la placa del condensador a

la que est) conectada% .sto" por supuesto" se traduce en que dic-a placa adquiere una

cara de sino neati#o o" lo que es iual" un eceso de electrones%

+as placas del condensador est)n siempre separadas por un material aislante

dieléctrico por lo que" al conectar un condensador a la alimentación continua" lo que

siempre ocurre es que este se cara de !orma inmediata%

A pesar de que la circulación real a tra#és del dieléctrico no se da" se oriina en el

momento de la cara una circulación de corriente eléctrica a tra#és del conductor que

una el condensador a la alimentación% 'ic-a intensidad medible por otra parte" con

un amper$metro de adecuada sensibilidad se debe a la secuencia de cara dada en el

instante de conectar el condensador a la bater$a y que e#oluciona como ya se -a

eplicado anteriormente% 'ic-a circulación se debe a que en el instante de conectar la

alimentación a las placas del condensador se establece una di!erencia de potencial entre

las placas del mismo y los polos de la citada alimentación% (na #e& que el potencial se

iuala lo cual tiene luar en bre#es instantes la circulación por as$ decirlo en el

circuito se detiene% *odemos en este instante decir que el condensador se -a carado% +a

ra&ón de que el condensador permane&ca carado se debe a que sus dos placas -anadquirido un potencial idéntico entre s$ pero de sino contrario% 'ic-a situación se

traduce en una atracción entre caras que no pueden llear a juntarse por la separación a

la que el dieléctrico aislante las somete% .sta atracción es la eplicación de la citada

cara del condensador%

Si en este instante desconect)ramos el condensador del circuito comprobar$amos que el

mismo permanece carado no -ay un camino eléctrico para que puede descararse%


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*ero lo que #amos a -acer a-ora es pasar el interruptor" de nue#o" a la posición :%

A-ora ya no partimos de un condensador en estado neutro sino de un condensador ya

carado% Al dar a las placas del condensador una posibilidad de equilibrar sus caras

estamos procediendo al e#ento contrario al anterior" es decir" a la descara del

condensador%

+a di!erencia de potencial entre placas -ace que" por un instante" el circuito se asemeje a

una pila alimentando a una resistencia ; conectada en serie con ella" pero con una

sal#edad" aqu$ no -ay reacción qu$mica entre polos placas del condensador ya que

estos no son m)s que un par de materiales conductores separados por una sustancia m)s

o menos aislante% 'e aqu$ podemos deducir ya que" al -aber una desequilibrio de caras

entre placas una es positi#a y la otra neati#a y conectarlas a tra#és de ;" se produce

una circulación de electrones para soluciones dic-o desequilibrio y conseuir iualar el

potencial eléctrico entre placas% .ste suceso se conoce como descara del condensador%

+a cara del condensador responde a una circulación de corriente alta en principio y

nula al !inal" cuando el mismo ya est) carado% +a descara del condensador también

enera una circulación de electrones alta en el primer instante pero nula al !inal del

proceso% +a di!erencia entre una corriente y otra es que son de sentido contrario%

.n la ilustración que representa el circuito de cara


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desde que se inicia la cara de un condensador conectado en serie con una resistencia

-asta que las placas del mismo adquieren un potencial del >3? del #alor !inal el de la

alimentación%

.n el caso de la descara" se trata del tiempo que transcurre -asta que el condensador

disminuye su potencial entre placas y alcan&a el 3@? del #alor inicial del mismo%

5inalmente podemos decir que el condensador no deja pasar la corriente continua" y si

en cambio" la corriente alterna%

C!i(!io '(!"ona):

.n el estudio de los equipos e instrumentos eléctricos es muy importante conocer el

!uncionamiento de ciertos dispositi#os en corriente alterna y en corriente continua%

.mpe&ando por los trans!ormadores esta es un a#ance muy importante ya que sin ella

no ser$a posible la transmisión de la ener$a eléctrica" esta es una maquina est)tica que

modi!ica los #alores de la tensión e intensidad pero manteniendo la potencia" sal#o las

pérdidas que eisten pero que son de un porcentaje reducido" el trans!ormador se basa

en el principio de inducción electromanética al conectar el de#anado principal de este a

una !uer&a electromotri& donde conseuiremos como resultado un !lujo manético en el

n,cleo del trans!ormador por lo que se debe utili&ar una corriente alterna para que se

pueda enerar este e!ecto de inducción electromanética ya que con corriente continua

esto ser$a imposible%

Anali&ando las bobinas podemos encontrar ciertas caracter$sticas que de!inen su!uncionamiento con corriente alterna y corriente continua para empe&ar la bobina o


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inductor se opone al paso del !lujo de la corriente de iual manera que una resistencia a

esta oposición de la bobina se la llama reactancia inducti#a" la bobina est) constituida

por un alambre conductor en !orma de resorte" cuando conectamos esta bobina a una

corriente continua esta no se opone al paso de la misma ya que se comporta como un

cortocircuito%

Al anali&ar los condensadores podemos de!inir que este dispositi#o capaces de

almacenar una determinada cantidad de electricidad" est)n compuestos por dos placas

conductoras llamadas armaduras y separadas por un material dieléctrico este tiene la

!unción de ser un aislante e#itando el contacto de las placas conductoras" al comparar su

!uncionamiento de corriente continua y alterna podemos determinar una similitud en su

!uncionamiento ya que eiste la cara y descara de este pero !uncionan de manera

distinta%

An4)i"i" 5cnico:

.l trans!ormador es una m)quina que nos permite modi!icar los #alores de #oltaje e

intensidad su !uncionamiento se basa en lo que propuso +en& que se re!iere esta a la

inducción manética al ser este alimentado a una !uente corriente continua o !uer&a

electromotri& a su bobinado primario se crea una !lujo manético" este !lujo se

transporta del primario al secundario y aqu$ se consiue una !uer&a electromanética -e

aqu$ la importancia de la corriente alterna debido a su principal caracter$stica que

presenta esta siendo su !recuencia es lo que -ace posible el !uncionamiento del

trans!ormador ya que racias a la !recuencia se puede enerar la #ariación de !lujo%

(n trans!ormador no puede !uncionar con corriente continua ya que la caracter$stica que

esta presenta es que esta no #ar$a en el tiempo es decir no tiene !recuencia y por lo tanto

esta es lineal y no puede crear ninuna #ariación de !lujo dentro del trans!ormador%

+a bobina o inductor !unciona dependiendo de la corriente que a esta se le aplique si se

utili&a corriente alterna esta presenta una oposición al !lujo de corriente como una

resistencia a esta oposición se la llama reactancia inducti#a + este resistencia depende

del material del conductor" una bobina sometida a la #ariación que supone pasar de estar

con sus etremos al aire a ser conectada a una di!erencia de potencial enera a su

alrededor un campo manético al iual que un im)n" al arrollar un conductor en !ormade espiras conseuimos una bobina una suma de campos que oriina que la inductancia


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manética de muc-a m)s manitud" al aplicar a la bobina un #oltaje se crea el campo

manético%

+a bobina aplicada a una corriente continua no opone resistencia aluna ya que se

comporta como un cortocircuito%

.l condensador al conectarse a una !uer&a electromotri& dentro de este eiste un !lujo de

electrones que se mue#en alternadamente de una placa a la otra lo que sini!ica que se

encuentra en constante cara y descara la !recuencia in!luye en su !uncionamiento ya

que en medio ciclo la polaridad ser) positi#a y en la otra mitad de ciclo esta cambiara su

polaridad y ser) neati#a y as$ la corriente eléctrica puede circular%

.l condensador !rente a la corriente continua se comporta como un depósito quesolamente se abre cuando el #oltaje de alimentación #ar$a y es de mayor intensidad%

Cuando la tensión continua aumenta" la corriente pasa de positi#a -acia el polo

neati#o" cuando se estabili&a no -ay paso de corriente" y cuando disminuye la tensión"

la corriente circula en sentido in#erso%

Conc)u"ion(":

.l trans!ormador necesita de corriente alterna para poder enerar una #ariación

de !lujo y as$ este pueda operar%

.l trans!ormador no !unciona con corriente continua ya que esta no #ar$a en el

tiempo por lo tanto no enerar$a el e!ecto de inducción manética%

+a bobina al conectarse a una corriente alternas presenta una oposición al paso

de est)%

+a bobina operando con corriente continua no presenta oposición al paso de esta

ya que se comporta como un cortocircuito%

.n la bobina el #oltaje adelanta a la corriente en B0" ya que esta almacena

corriente%

+os electrones de un capacitor no pueden atra#esar el aislante ya sea en corriente

alterna o corriente continua%

R(com(n#acion(":

Se puede mejorar esta consulta reali&ando la representación de todos estos

e!ectos a tra#és de una pr)ctica%


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.l !uncionamiento del trans!ormador se lo puede reali&ar con una corriente

alterna debido a la comprensión de su !uncionamiento%

.ntender los !uncionamientos de estos dispositi#os y anali&ar que en el casa del

capacitor cumplen la misma !unción pero no ocurre por el mismo proceso%

=omar en cuenta los ni#eles permitidos de #oltaje para operar cualquier

dispositi#o o m)quina eléctrica

6i%)io*!af2a:

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