ELECTROTECNIA BASICA Conceptos LA ELECTRCIDAD Es la fuerza que mueve electrones (carga negativa) Es el resultado del flujo continuo de electrones por un conductor. Corriente eléctrica Como los protones están fuertemente unidos al núcleo del átomo, son los electrones los que en realidad tienen la libertad de moverse. El movimiento o flujo electrónico a través de un conductor se produce debido a que existe una diferencia de potencial y los electrones circulan de una terminal negativa a una positiva. Como en el siglo XIX no se conocía la naturaleza de éstos, se supuso, en forma equivocada, que las partículas positivas fluían a través del conductor. Por tanto, convencionalmente se dice que el sentido de la corriente es del polo positivo al negativo Existen dos formas de voltaje (V) o flujo de corriente (A) de uso general DIRECTO ALTERNO Corriente Directa o Continua (CD - CC - DC) Su magnitud no cambia de tensión con el tiempo, ni su dirección (los electrones circulan en un solo sentido). Realmente El sentido de los electrones se desplazan desde el polo negativo de la fuente al polo positivo. Convencionalmente (forma equivocada)los huecos o ausencias de electrones (cargas positivas) lo hacen en sentido contrario, es decir, desde el polo positivo al negativo. La gráfica representa el comportamiento constante de la tensión en el tiempo V 12 t (s) Generación de CC - Pilas o baterías o de zinc-carbono, alcalinas, ion de litio. - Acumuladores de plomo (baterías de carro) - Fuentes fijas y variables o regulables - Dinamos, alternadores de vehículos. APLICACIONES - Motores DC - Bobinas de electroválvulas - Relés - Sensores - Luces pilotos de señalización Corriente alterna (CA - AC)~ A diferencia de la CD es que durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces como ciclos por segundo o hertz posea esa corriente. No obstante, aunque se produzca un constante cambio de polaridad, la corriente siempre fluirá del polo negativo al positivo, tal como ocurre en las fuentes de FEM que suministran corriente directa. La gráfica representa el comportamiento sinusoidal o senoidal de la corriente alterna V O0 18O0 9O0 36O0 27O0 -V http://www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_alterna/ke_corri ente_alterna_1.htm La gráfica representa la duración de un ciclo en la corriente alterna V O 20 -V Un ciclo completo dura 20 milisegundos en una red de 50 Hz t(ms) Como vimos en la grafica anterior • Un ciclo completo dura 16 ms en una red de 60 Hz. Entonces, cada una de las tres fases está retrasada respecto de la anterior 16.7/3 = 5.57 ms. ¿Cuanto dura un ciclo completo en otras redes? Si т es el periodo que dura cada ciclo y f es la frecuencia estándar de 50 Hz para Europa y algunos países latinos: Т = 1/f Entonces el periodo que dura cada fase es de: 20 ms VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA comparada con la corriente directa • Permite aumentar o disminuir el voltaje o tensión por medio de transformadores. • Se transporta a grandes distancias con poca de pérdida de energía. • Es posible convertirla en corriente directa con facilidad. • Al incrementar su frecuencia por medios electrónicos en miles o millones de ciclos por segundo (frecuencias de radio) es posible transmitir voz, imagen, sonido y órdenes de control a grandes distancias, de forma inalámbrica. • Los motores y generadores de corriente alterna son estructuralmente más sencillos y fáciles de mantener que los de corriente directa. • Una desventaja es que no es portátil y no se puede acumular tal como sucede con las fuentes de CD FASE O TENSION ELECTRICA Una fase o tensión eléctrica ( línea viva ) es una línea en la cual se aplica una tensión (E) que se mide en voltios (V). Por la cual circula una intensidad de corriente (I) que se mide en amperios (A). Se suministra energía eléctrica a las cargas conectadas a las líneas. Sistemas de CA • La corriente alterna existe en mono y poli fases, el numero de fases es dependiendo de la aplicación o requerimientos particulares de utilización, por ejemplo domiciliaria o industrial, baja o alta tensión. • Entonces puede encontrarse o recibirse como: Sistemas Monofásicos Sistemas Polifásicos donde los mas comunes son: • Bifásicos (desfase entre línea 90° ) • Trifásicos (desfase entre línea 120° ) • En Honduras solo se generan los sistemas Monofásicos y Trifásicos. Un sistema monofásico Está formado por una fase L1 nominal de 120 V y neutro además de una tercer línea que es el polo a tierra. L1, N, PT No por eso debe llamársele sistema trifásico puesto que solo tiene una línea viva o fase, entonces se deberá referirse a estos sistemas monofásicos con tres cables como trifilares. Utilizados en conexiones domesticas y edificios Otra conexión monofásica de tres hilos Muy común es la de 220-240 V consistente en L1 y L2 a 110/120 V medidas individualmente respecto al neutro Medidas entre si L1+L2 dan 220/240 V Utilizadas en conexiones para sistemas de baja potencia como estufas, bombas, soldadoras eléctricas, compresores, variadores de frecuencia, hornos…….) Un sistema polifásico Está formado por dos o más tensiones iguales con diferencia de fase constante. Sistema bifásico: la diferencia de fase entre las tensiones es de 90° Sistemas trifásicos: dicha diferencia es de 120°. Los sistemas trifásicos son los utilizados en la generación, transmisión y distribución de la energía eléctrica. Un sistema Trifásico • Para obtener una potencia constante de un sistema de corriente alterna se debe contar con tres líneas de alta tensión con corriente alterna funcionando en paralelo. • Donde la corriente de fase está desplazada 1/3 de ciclo (1200) una de la otra consecutivamente, como se ve en la grafica. la curva roja de arriba se desplaza un tercio de ciclo tras la curva azul, y la curva amarilla está desplazada dos tercios de ciclo respecto de la curva azul. • En un circuito trifásico balanceado las tres fases tienen voltajes con la misma magnitud pero desfasados, y las tres líneas de transmisión, así como las tres cargas son idénticas. • lo que ocurre en una fase del circuito ocurre exactamente igual en las otras dos fases pero con un ángulo desfasado. Gracias a esto, si conocemos la secuencia de fase del circuito, para resolverlo (encontrar sus voltajes y corrientes) basta con encontrar el voltaje de una sola fase y después encontrar las de las otras fases a partir de esta. • La suma de los voltajes de un sistema trifásico balanceado es cero. Va + Vb + Vc = 0 Voltajes de fase Para identificar a cada voltaje se les da el nombre de voltaje de la fase a (Va), de la fase b (Vb) y de la fase c (Vc) Cada voltaje de fase se mide en conexión al neutro Va + Vb + Vc = 0 Voltaje de línea Las fórmulas para obtener voltajes de línea a línea del lado de la carga a partir de voltajes de línea a neutro del lado de la carga en un circuito trifásico con una secuencia positiva son __ Vlinea = √3 Vfase SOBRE ELECTRICIDAD En Europa la energia domiciliaria es de 220 V a 50 Hz. En la mayoría de los países de América la tensión de la corriente es de 110 ó 120 V a 60 Hz. excepto entre otros Argentina y Chile En España se considera baja tensión en: Corriente alterna menor o igual a 1000 voltios Corriente continua menor o igual 1500 voltios EN ARGENTINA • Las instalaciones domesticas: pueden alimentarse con tensión: Monofásica 220V compuesta por una fase mas neutro N. http://grupos.emagister.com/debate/sistemas_bifasicos/1007-5205 EN HONDURAS Las instalaciones domesticas: Red monofásica trifilar y tetrafilar (fase) : 110 – 120V medida de la fase respecto al neutro 220 - 240V, medido entre las dos fases Instalaciones industriales: Red trifásica 220 V 440 V 308 V 380 V….. Tarea 1. 2. 3. 4. 5. Revise los datos de placa de los motores de las maquinas instaladas en el laboratorio de II e indique las características de alimentación (tipo de corriente), voltajes, fases, numero de polos y frecuencia de cada uno de ellos. Que tipo de corriente y valores de voltajes se manejan a nivel industrial? Que tipo de tensión y a que voltaje genera la central hidroeléctrica Francisco Morazán “El cajón” Cual es el recorrido o estaciones que la energía generada desde una central hace, hasta los tendidos eléctricos de los barrios y colonias del país . Que pasa si una maquina diseñada para funcionar correctamente a 50 Hz es conectada a una red de 60 Hz? Paradigmas sobre la CA RELES Y CONTACTORES UN RELE • Es un interruptor accionado por un electroimán. • Un electroimán está formado por una barra de hierro dulce (ferrita), llamada núcleo, rodeada por una bobina de hilo de cobre. • Al pasar una corriente eléctrica por la bobina el núcleo de hierro se magnetiza por efecto del campo magnético producido por la bobina, convirtiéndose en un imán tanto más potente cuanto mayor sea la intensidad de la corriente y el número de vueltas de la bobina. • Al dejar de pasar corriente por la bobina, desaparece el campo magnético y el núcleo deja de ser un imán PARTES DE UN RELE http://www.xtec.cat/~ccapell/rele/rele.htm RELES DE TIEMPO O TEMPORIZADORES. • En los cuales se abren o cierran los contactos auxiliares, llamados también contactos temporizados. • Los que después de cierto tiempo, debidamente preestablecido se accionan abriendo o cerrado su circuito de alimentación. TEMPORIZADOR A LA CONEXION. Aquel cuyos contactos temporizados actúan después de cierto tiempo de que se ha energizado el elemento motor del temporizador (bobina). En el momento de energizar el temporizador, los contactos temporizados que tiene siguen en la misma posición de estado de reposo. Solamente cuando ha transcurrido el tempo programado, cambian de estado, es decir que el contacto NA se cierra y el contacto NC se abre. TEMPORIZADOR A LA DESCONEXION. En este tipo de temporizador, los contactos temporizados actúan como temporizados después de cierto tiempo de haber sido desenergizado la bobina. Cuando se energiza el temporizador, sus contactos temporizados actúan inmediatamente como si fueran contactos instantáneos, manteniéndose en esa posición todo el tiempo que el temporizador esté energizado. Un contactor Está diseñado para el arranque de motores y cargas de alto amperaje. Sus contactos y bobina son más robustos y cuentan además con cámara de extinción entre los contactos para extinguir el arco que se genera al separarse o juntarse los contactos. CONTACTORES • • • • Por lo general, los contactores que utilicemos referirán sus características a las recomendaciones, que establecen los siguientes tipos de cargas: AC-1 Para cargas resistivas o débilmente inductivas cos ð = 0,95. AC-2 Para cargar inductivas (cos ð = 0.65). Arranque e inversion de marcha de motores de anillos rozantes. AC-3 Para cargas fuertemente inductivas (cos ð = 0.35 a 0.65). Arranque y desconexión de motores de jaula. AC-4 Para motores de jaula: Arranque, marcha a impulsos y frenado por inversión. VENTAJAS DEL USO DE LOS CONTACTORES. • Automatización en el arranque y paro de motores. • Posibilidad de controlar completamente una máquina, desde varios puntos de maniobra o estaciones. • Se pueden maniobrar circuitos sometidos a corrientes muy altas, mediante corrientes muy pequeñas. • Seguridad del personal, dado que las maniobras se realizan desde lugares alejados del motor u otro tipo de carga, y las corrientes y tensiones que se manipulan con los aparatos de mando son o pueden ser pequeños. • Control y automatización de equipos y máquinas con procesos complejos, mediante la ayuda de los aparatos auxiliares de mando, como interruptores de posición, detectores inductivos, presóstatos, temporizadores, etc. ¿Cual es la diferencia entre relé y contactor? Un relé esta construido para manejar corrientes pequeñas, de 5 Amperios máximo. Diseñado específicamente para utilizarlo en circuitos de control. Puede manejar cargas de potencia de bajo voltaje y corrientes como motores de baja potencia o luces indicadoras. CIRCUITOS DE CONTROL Y DE POTENCIA El circuito de Potencia o de Fuerza Es que transporta la energía a los aparatos (motores, refrigeración, calefacción, etc.) es la que utilizan directamente para el trabajo realizado por la máquina. Generalmente, este circuito va unido directamente a la instalación (de baja tensión) de distribución de energía eléctrica del local, y contiene los medios para generar, convertir, distribuir o utilizar la energía eléctrica En el ckto de Fuerza • CONSTA DE LA ALIMENTACION TRIFASICA DE LA INSTALACION INDUSTRIAL PARA SUMINISTRAR LA ENERGIA AL MOTOR. • NO OBSTANTE LA ALIMENTACION DIRECTA RESULTA INSEGURA PARA EL MOTOR Y PERSONAS, PARA REDUCIR AL MAXIMO CUALQUIER CONTINGENCIA ES NECESARIO DOTAR AL CIRCUITO DE FUERZA DE ELEMENTOS ELECTROMECANICOS………. Que tienen el objetivo de dar paso a la energía de manera eficiente pero esencialmente es el volver fiable la instalación y proteger: • Un relé térmico protege al motor contra sobrecargas. • Un Guardamotor como protección contra cortocircuitos necesaria, se ha de instalar en cabecera, bien sea por medio de fusibles o por un disyuntor automático RELE TERMICO O RELE DE SOBRECARGA • Son los aparatos más utilizados para proteger los motores contra las sobrecargas (cuando la corriente sobrepasa el valor nominal). • Se pueden utilizar en corriente alterna o continua. • Este dispositivo de protección garantiza: - Optimizar la durabilidad de los motores, impidiendo que funcionen en condiciones de calentamiento anómalas. -Volver a arrancar después de un disparo con la mayor rapidez y las mejores condiciones de seguridad posibles para los equipos y las personas. EL RELE TERMICO ACTUA DE PROTECCION EN LOS SIGUIENTES CASOS Cuando la corriente demandada por el motor sea muy alta causada por una sobrecarga mecánica. Cuando la corriente demandada por el motor sea muy alta ocasionada por una caída apreciable en la tensión de alimentación (perdida de alguna fase), estando el motor a plena carga Un arranque seguido del bloqueo del rotor de la maquina (rotor no gira) INTERRUPTORES TERMOMAGNETICOS TIPO: Breaker Disyuntor Fusibles Guardamotor o Interruptor termomagnético o disyuntor termomagnético Es un dispositivo capaz de interrumpir la corriente eléctrica de un circuito cuando ésta sobrepasa ciertos valores máximos. A diferencia de los fusibles, que deben ser reemplazados tras un único uso, el disyuntor puede ser rearmado una vez localizado y reparado el daño que causó el disparo o desactivación automática. Características principales de los guardamotores Al igual que otros interruptores automáticos magneto-térmicos son importantes las siguientes características: la capacidad de ruptura, la intensidad nominal o calibre y la curva de disparo. Proporciona protección frente a sobrecargas del motor y cortocircuitos. En algunos casos, frente a falta de fase. En el esquema de la izquierda podemos observar que el disyuntor Q ya tiene incorporado un relé térmico F y luego esta asociado a un contactor KM. En cambio en el esquema disyuntor de la derecha si tiene un relé térmico porque Q, el disyuntor, no lo lleva en sus características físicas. F: Relé térmico Q: Disyuntor KM: Contactos del contactor APLICACIONES EN MOTORES 3Ø Arranque directo Arranque directo con cambio de giro Arranque a tensión reducida Y – Δ Arranque Directo CONEXIÓN DE FUERZA Primero: La fuerza de línea L1, L2, L3 a un cortador ya sea interruptor termomagnetico o de cuchillas con fusibles. Segundo: De ahí al contactor, a las terminales L1, L2 Y L3 Tercero: Del contactor al relevador térmico Cuarto: Del relé térmico al motor. CKTO DE FUERZA - arranque directo BIBLIOGRAFIA www.unicrom.com/Tut_corrientecontinua.asp www.asifunciona.com/electrotecnia/ke_corriente_alterna/ke_corriente_alterna_1.htm www.mimecanicapopular.com/vergral.php?n=180 www.grupos.emagister.com/debate/sistemas_bifasicos/1007-5205 www.youtube.com/watch?v=QjszJEncew8 www.platea.pntic.mec.es/~pcastela/tecno/documentos/apuntes/rele.pdf
