LABORATORIO N° 03

Análisis de Fuentes de Electricidad

I. OBJETIVOS: Adiestrar al estudiante en el buen uso del medidor de tensión. Reconocer las distintas fuentes de Electricidad Continua.

II. EQUIPO, INSTRUMENTOS Y MATERIALES: Pila AAA Baterías Varias Multitester Digital Baterías de Celular Pila Tipo Botón

III. EXPLICACION: PILA AAA:

PILA ZN-C PANASONIC AAA/2 UM-4

Referencia: 00302 Modelo: UM-4 Tipo: AAA/2 Voltaje (v): 1.5

BATERIAS VARIAS:

Dispositivo que consiste en una o más celdas electroquímicas que pueden convertir la energía química almacenada en electricidad. Cada celda consta de un electrodo positivo, o cátodo y un electrodo negativo, o ánodo y electrolitos que permiten que los iones se muevan entre los electrodos, facilitando que la corriente fluya fuera de la batería para llevar a cabo su función

Batería Pila 9v - Duracell

Dec: 2019 Modelo: MN1604 Voltaje (V): 9v

MULTITESTER DIGITAL:

El multímetro digital es un instrumento electrónico de medición que generalmente calcula voltaje, resistencia y corriente, aunque dependiendo del modelo de multímetro puede medir otras magnitudes como capacitancia y temperatura. Gracias al multímetro podemos comprobar el correcto funcionamiento de los componentes y circuitos electrónicos.

Modelo: TECH-132, YF-3503,PRASEK PR-85

BATERIA DE CELULAR:

Dispositivo que consiste en una o más celdas electroquímicas que pueden convertir la energía química almacenada en electricidad. Cada celda consta de un electrodo positivo, o cátodo y un electrodo negativo, o ánodo y electrolitos que permiten que los iones se muevan entre los electrodos, facilitando que la corriente fluya fuera de la batería para llevar a cabo su función.

Modelo: Pila Batería Samsung Galaxy S3, S3 Mini Voltaje (V): 3,7v Q: 13000mah P: 4,81 wh

BATERIA TIPO BOTON:

Una pila de botón es una pila eléctrica en un recipiente de metal en forma de disco con una caja de metal en general conectada al polo positivo y la tapa conectada al polo negativo. El nombre se refiere a la similitud con un botón y de hecho es una batería con sólo una celda. Hay muchos tipos, en las siguientes tablas se muestran las más comunes

Modelo: SONY CR2032 Voltaje (V): 3v

IV. PROCEDIMIENTO: 01.Reconocer las diversas fuentes de electricidad de C.C y sus

principales características02.Reconocer el medidor de tensión y voltímetro. Digital y

analógico 03.Realizar varias mediciones de las fuentes de electricidad y

anotarlos en la tabla 0104.Reconocer el funcionamientode la fuente de alimentación

variable

V. CUESTIONARIO:

1. Describir como está conformado el Sistema Eléctrico peruano (matriz energética) y principales fuentes de electricidad.

El sector eléctrico peruano está compuesto por 3 partes:

•Empresas Generadoras:

La generación se refiere a la producción de energía eléctrica a través de distintas técnicas, como son: la hidráulica, térmica, eólica, nuclear, geotérmica, de ciclo combinado, etc., utilizándose en el país las 2 primeras técnicas. En el Perú, existen 154 empresas generadoras registradas en el COES SINAC. Participación en tarifa final al cliente: 60%

•Empresas Transmisoras:

La actividad de transmisión se refiere al transporte de energía desde los generadores hacia los centros de consumo y se compone de líneas o redes de transmisión y subestaciones de transformación o barras base. En el Perú, el sistema de transmisión está compuesto por el Sistema Principal de Transmisión (SPT) y por el Sistema secundario de Transmisión (SST).

El SPT -principal- está conformado por líneas de transmisión de muy alta y alta tensión que se conectan a las subestaciones o barras base. Luego a través de la SST -sistema secundario, compuesto por líneas de transmisión de media y baja tensión, la energía eléctrica se transporta a los consumidores finales. Participación en tarifa final al cliente: 5%

•Empresas Distribuidoras:

En esta fase se transporta la energía desde las subestaciones o barras base a los consumidores finales, vía líneas de transmisión de media tensión que antes de llegar al consumidor final es transformada a baja tensión (360V ó 220 V).Participación en tarifa final al cliente: 35%

2. Identificar las ventajas y desventajas de la corriente continua y la corriente alterna.

Corriente Continua

Ventajas:

Se puede almacenar en baterías y acumuladores de una forma muy económica en celdas solares.

Se puede utilizar resistencias para bajar el voltaje. Su distribución se puede hacer con dos o un conductor, utilizando la

tierra como conductor de retorno. Es menos peligrosa que la corriente alterna.

Desventajas:

La principal desventaja es que no se puede transportar a grandes distancias.

Es imposible la utilización de transformadores, lo que dificulta el cambio de nivel de tensión.

La interrupción de corriente continua presenta más problemas que la de corriente alterna.

Corriente Alterna

Ventajas:

Se puede transmitir fácilmente a grandes distancias. Se pude transformar a tensiones mayores o menores con gran facilidad.

Desventajas:

Es que requiere ser rectificada a DC y ser transformada a tensiones menores para poder usarla en la mayoría de los equipos electrónicos.

No puede ser almacenada sin antes no ser transformada a DC.

3. identifique la capacidad de corriente continua de las principales pilas y baterías

4. Describe el funcionamiento de una fuente de poder o de alimentación de C.C

Las fuentes de poder o fuentes de alimentación, son dispositivos primordiales para el funcionamiento de cualquier ordenador, ya que son las encargadas de suministrar la electricidad necesaria para el funcionamiento del equipo.

Fuente de poder

Una fuente de poder o fuente de alimentación, es un elemento de hardware que está ubicado dentro del case del CPU. Se trata de un dispositivo que es utilizado para proveer la energía necesaria para el funcionamiento del ordenador.

Estos dispositivos son vitales, ya que no sólo alimentan de electricidad a la placa madre, sino que también generan la energía necesaria para que las unidades ópticas, dispositivos USB y placas de video, audio y red funcionen de manera correcta.

Funcionamiento de la fuente de poder

El funcionamiento de una fuente de poder es simple: El dispositivo proporciona corriente directa, gracias a una diferencia de potencial que se lleva a cabo en sus bornes internos.

La fuente de poder convierte la corriente alterna en corriente directa, gracias al uso de rectificadores, fusibles y demás componentes que regulan, filtran y estabilizan la electricidad, para que pueda ser utilizada en el ordenador y sus componentes, evitando averías.

La alimentación de la fuente tiene lugar mediante un cable trifásico, que va desde la toma de corriente externa hacia el conector principal de la fuente y, que luego, da salida a varios cables de corriente directa que van conectados a los diferentes dispositivos del ordenador.

5. utilizando cualquier programa de simulación, armar el circuito esquemático de una fuente de alimentación

Esquema electrónico sacado del simulador multisim 11 de una Fuente alimentación regulable conmutada 18v/40ª

6. Describe el funcionamiento de las fuentes de alimentación conmutadas

Las fuentes de alimentación conmutadas utilizan un principio similar a una fuente de alimentación lineal, pero con diferencias muy importantes. Básicamente, aumentan la frecuencia de la corriente, que pasa de oscilar 50/60Hz a más de 100kHz, dependiendo del sistema utilizado

Funcionamiento una fuente de alimentación conmutada

Para entender el funcionamiento de una fuente conmutada, debemos separarla en bloques, y analizarlos paso a paso. De momento vamos a resumirlos, para ir profundizando en los siguientes artículos.

Existen muchos tipos distintos de fuentes, y sería imposible explicar los detalles de cada uno. Por eso, he creído que lo más conveniente es centrarnos en los sistemas más comunes.

Filtro EMC. Su función es absorber los problemas eléctricos de la red, como ruidos, harmónicos, transitorios, etc. También evita que la propia fuente envíe interferencias a la red.

Puente rectificador. Solo deja pasar la corriente en un sentido, de modo que convierte la corriente alterna en corriente pulsante, es decir que oscila igual que la corriente alterna, aunque únicamente en un sentido.

Corrector del factor de potencia. En determinadas circunstancias, la corriente se desfasa respecto a la tensión, lo que provoca que no se aproveche toda la potencia de la red. Puedes ver una explicación completa

en este artículo de Xavi Ventura. El corrector se encarga de solventar este problema.

Condensador. Amortigua la corriente pulsante para convertirla en corriente continua con un valor estable.

Transistor. Se encarga de cortar y activar el paso de la corriente. De este modo se convierte a la corriente continua en corriente pulsante.

Controlador. Activa y desactiva el transistor. Esta parte del circuito suele tener varias funciones, como protección contra cortocircuitos, sobrecargas, sobretensiones… También controla al circuito de corrección del factor de potencia. Además, mide la tensión de salida de la fuente, y modifica la señal entregada al transistor, para regular la tensión y mantener estable la salida.

Transformador. Reduce la tensión, y además aísla físicamente la entrada de la salida.

Diodo. Convierte la corriente alterna del transformador a corriente pulsante.

Filtro. Convierte la corriente pulsante en continua. Optoacoplador. Enlaza la salida de la fuente con el

circuito de control, pero manteniéndolos físicamente separado

7. Describa el funcionamiento de los UPS

Sistema de Fuerza ininterrumpible (UPS)

Un Sistema de Fuerza Ininterrumpible es un equipo cuya función principal es evitar una interrupción de voltaje en la carga a proteger.Son varios los nombres que recibe este tipo de equipos, a continuación enumero los más comunes:- UPS: Son las iniciales en inglés, "Uninterrumptible Power Supply"- No Break: Que significa sin interrupción- SFI: Por Sistema de Fuerza Ininterrumpible- SAI: Por Sistema de Alimentación Ininterrumpible

Funcionamiento

El UPS toma la energía de la red AC y realiza las siguientes operaciones:

Mejora la calidad de la energía; eliminando sobretensiones, ruidos y caídas de tensión.

Proporciona una energía de reserva; en caso de falla de la fuente primaria o disminución de su calidad.

Un UPS consta de:

Fuente de baterías

Cargador de baterías inteligente

Un inversor

Sistema de control electrónico de transferencia

Funcionamiento Modo Normal

En el modo Normal de operación, el voltaje de alimentación es de un nivel tal que no hay necesidad que entre el Inversor a funcionar; por lo tanto el voltaje de entrada pasa por el filtro y después energiza la carga a través del Switch de Transferencia el cual está normalmente cerrado tomando en cuenta que es un relevador,

Funcionamiento Modo Baterías

Cuando el voltaje de alimentación del UPS se sale de la ventana predeterminada de operación, el UPS se va a Modo Baterías.

8. ¿Qué sucede al medir la tensión sin carga y a plena carga? Indique las causas y como resolver el problema de la variación de voltaje

Por ejemplo inicias sin carga midiendo el voltaje y tienes 125 volts, le vas agregando carga hasta llegar al 100 % (plena carga) y tendrás 117ó118 volts. Si el voltaje baja demasiado (falla de regulación o cableado no adecuado a la carga), el dispositivo no operará adecuadamente o incluso lo dejara de hacer. El voltaje de plena carga es el resultado que se obtiene cuando el equipo al cual este voltaje alimenta está al 100 % de capacidad. Es normal que ese voltaje baje debido a la regulación, siendo este más alto cuando el equipo está operando en vacío y más bajo cuando el equipo opera al 10, 20, 30 %, de carga, el voltaje va bajando ligeramente conforme se va agregando carga. Lo importante es que llegue a un límite mínimo permisible de no más del 10% del voltaje nominal que dependiendo el país es de 120 Volts.

Las variaciones de voltaje pueden tener muchas causas; en una vivienda la causa principal es una instalación eléctrica deficiente o insuficiente, esto incluye:

- Conexiones mal hechas- Cables muy delgados y largos- Adición de "contactos múltiples" a unos pocos contactos originales.- Contactos eléctricos desgastados o de mala calidad

La variación de voltaje se produce por la caída de voltaje debida a la corriente. Entre más alta la corriente, mayor caída; entre más resistencia, mayor caída. Las causas anteriores producen una resistencia alta en algunos puntos del sistema como los contactos o los cables delgados y largos, esto combinado con el alto consumo de algunos aparatos eléctricos hace que el voltaje baje al hacerlos funcionar.

9. ¿por qué se debe rectificar la señal eléctrica de A.C para su uso en circuito eléctrico?

El principal objetivo de la fuente de poder, es suministrar electricidad muy estable y con un voltaje que permita que un ordenador pueda funcionar sin inconvenientes. Para lograr este objetivo, la fuente cuenta con diferentes diodos, resistencias y circuitos integrados, los cuales trabajan en conjunto para realizar toda esta conversión bajo un sistema de enfriamiento y disipación de calor.

Una señal de corriente alterna es necesaria rectificarla porque algunos componentes eléctricos solo funcionan con corriente continua. Por ejemplo, todos los componentes electrónicos (transistores) están polarizados en voltajes bajos (5, 9,12v) porque si no su comportamiento sería diferente. Por ello, la primera etapa en todos los aparatos electrónicos es un transformador, que disminuye el voltaje a 5, 9,12V, un puente de diodos que lo rectifica y unos condensadores que lo linealizan. Sin embargo, algunos componentes más industriales, por ejemplo, como los motores eléctricos, funcionan con corriente alterna directamente.

10.explique el funcionamiento de los convertidores de CC a CA

Convertir señal de AC a CC

Para convertir una señal de AC a CC se hace uso de un transformador el cual se encuentra conectado a un puente de diodos (conformado por 4 diodos) el cual en su salida nos da una

señal positiva y una negativa, el puente de diodos se encarga de transferir los arcos de la parte negativa hacia la parte positiva. Luego se hace uso de un capacitor electrolítico el cual se carga y mantiene una corriente directa o un voltaje estable también se conecta un capacitor de cerámica este se utiliza junto al capacitor electrolítico para no tener picos muy altos o bajos. Se agrega un regulador lineal el cual se encarga de mantener constante una tensión de salida

Convertir señal de CC a AC

Para convertir una señal de CC a AC se realiza utilizando un inversor de corriente directa a corriente alterna, el cual se conecta a una batería. Un inversor de energía utiliza transformadores para convertir la DC (batería) a AC (electricidad) en varios voltajes y niveles de frecuencia. Se utilizados para alimentar artefactos electrónicos.

TABLA 01: tabla de valores de voltajes de baterias

Porta pilas Con 2 pilas

Porta pilas Con 3 pilas

pila pilabotón

batería

VT 6V 9v 3v 3v 9vVE 6,4v 9,6v 3,25v 3,22v 9,44vEA 0,4 0,6 0,25 0,22 0,44ER 6% 6,7% 8,3% 7,3% 4,8%

Dónde:

VT= Valor Teórico

VE= Valor Experimental

EA= Error Absoluto

ER=Error Relativo Porcentual

Bibliografía:

http://www.marcsoler.comuv.com/1_2_PFC.html

http://www.loelectronics.com/productos/instrumentos-de-medicion/multitester-pinzas-digitales/

https://www.luzdelsur.com.pe/nosotros/sector-electrico.html

www.sase.com.ar%2F2011%2Ffiles%2F2010%2F11%2FSASE2011Fuentes_de_alimentacion.pdf&ei=sthnVeOOJ861sAT_gIHYCg&usg=AFQjCNEMf_fLtboNVJu4En4IusSNFYYZqg

http://es.slideshare.net/jyanis/principio-de-funcionamiento-de-las-ups

http://fidestec.com/blog/fuentes-de-alimentacion-conmutadas-01/

https://www.google.com.pe/search?q=circuito+esquematico+de+una+fuente+de+alimentacion&hl=es-419&biw=1366&bih=667&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0CBkQsARqFQoTCP_n7NGtjMgCFQmXHgodlgQINw#imgrc=_