MOTOR ELÉCTRICO

Faraday descubrió que cuando los electrones pasan por una bobina, se genera un campo magnético.

La combinación de campo magnético (en el estator) y corriente (en el rotor) provoca un movimiento giratorio.

Un generador crea energía eléctrica en alterna, cuando gira una espira dentro de un campo magnético.
¿Cómo produzco el movimiento de giro?
Normalmente se genera con un motor de gasolina, pero se puedes utilizar el procedimiento que más te guste.

Un motor electrico es un generador en sentido inverso. Esto significa que genera movimiento a partir de energía eléctrica. Al conectar la bobina a corriente, el campo magnético del rotor interactua con el campo magnético del estátor y proboca que gire el eje. los motores eléctricos ,por lo general, son trifásicos. Esto quiere decir que esto se repite tres veces para dar una vuelta.

FACTOR DE POTENCIA

Las bobinas retrasan la intensidad respecto al voltaje

En esta gráfica el voltaje está adelantado 90º (desfase) respecto a la intensidad.

Una vez dicho esto, hay que indicar que realmente la formula de la potencia es

P=V x I x COS φ, COS φ es el factor de potencia y φ es el desfase. Lo que nos interesa es que  COS φ=1, o lo que es lo mismo, que φ=0. Esto se debe a que  COS φ es la potencia que genera trabajo (potencia activa), el resto de la potencia (potencia reactiva/capacitíva) se desperdicia.

En el caso de las bobinas, lo que se hace para compensar el efecto que producen se usan condensadores, ya que su efecto es el opuesto.

FILTROS

Un ejemplo de filtro muy comun es el microfiltro ADSL. El microfiltro ADSL separa la frecuencia de voz de la frecuencia modulada de datos del ordenador. Ésto quiere decil que el microfiltro separa la voz de los datos.

 

La voz humana se situa entre los 400Hz y los 3500Hz

Los altabvoces también tienen filtros, porque un altavoz tiene twitter (reproduce frecuencias altas), midrange (frecuencias medias) y woofer (frecuencias bajas).

Para el twitter se usa un condensador, porque con frecuencias bajas equivale a un circuito abierto.

Para el woofer se usa una bobina, porque a frecuencias altas equivale a un interuptor abierto.

para el midrange se usa una bobina y un condensador, porque se busca que pasen las frecuencias que están entre el twitter y el woofer

esta es la grafica de las frecuencias que reproduce cada uno

FUENTE DE ALIMENTACIÓN (SEÑAL ESTABLE)

Esto es una fuente de alimentación es un poco diferente a los que os he ensañado anteriormente, pero está completa.
En esta fuente funciona así:
1º) Del transformador salen dos fases (desfasadas) con 12V cada uno y una tierra.
2º) En cada fase hay un diodo que corrigen media onda. Como están desfasadas, cuando se unen el resultado es equivalente a una corrección de onda completa.
3º) Con el condensador peina la señal.
4º) Por ultimo, tras pasar por una resistencia que evita que se queme el diodo zener, éste estabiliza la corriente a una tensión determinada por él.

DIODO ZENER

Un diodo normal conduce en directa pero no en inversa. El zener no sigue esta norma.
Los diodos zener conducen a la inversa y mantiene una tensión ``fija´´ llamada tensión zener, pero hay que decir que la tensión puede cambiar dependiendo de la carga.

este gráfico muestra el trabajo del zener. esto es importante y lo usaremos en el futuro.
  A continuación problemas con diodo zener.

 

Si R=820; IZENER = ¿?

 IT=IZ+IR                                                        IT=17,5/2,2K=7,95mA

 IT=IZ+12,5/820

IZ=IT-15mA

 IT=17,5/2,2K

 IT no puede ser menor que IR, por tanto este circuito es imposible.

Si IZENER Máximo=95mA

I2=3,9/267=14mA

0=IT-IZ-I2

IT=95mA+14mA

IT=109mA

18-RMin-IT-3,9=0

14,1-RMinx109mA

RMIN=14,1/109mA=129 Ohmnios

KIRCHOFF´S LAWS

En clase tenemos una parte en ingles, así que os explicaré las leyes de Kirchoff en ingles.

First need to know what is a junction and a branch.
A junction is any place where two or more wires come thogether.
A branch is anithing that connects two jonctions together.


Kirchoff havetwo laws:
    -Junction rule: The sum of the currents entering any junction must equal the sum of the currents leaving that junction. The number of branches is equal the number of currents.
    -Loop rule: The sum of the potential diferencesacrossall elements around any loop must be zero.

You must decide the direction of the current; clockwise or anti-clockwise.

If a current passes through a battery, negative (-) to positive (+), then the voltage is positive. If a current passes through a battery, positive (+) to negative (-), then the voltage is negative.

I1

Step 1:  24 - 2 I1 - 4 I1 - 3 (I1 - I2) = 0

Step 2:  24 - 2 I1 - 4 I1 - 3 I1 + 3 I2 = 0

Step 3:  24 - 9 I1 + 3 I2 = 0

I2

Step 1:  12 - 3 (I2 - I1) - 1 I2 - 5 I2 = 0

Step 2:  12 - 3 I2 + 3 I1 - 1 I2 - 5 I2 = 0

Step 3:  12 - 9 I2 + 3 I1 = 0

EJERCICIOS

Ahora os dejo unos ejercicios que hemos hecho en clase.

-Determina los voltages registrados por el voltímetro entre los sigientes puntos del circuito:

 Esto se mide desde lasonda negra hacia la roja.
Si se pasa de + a -, V es negativa. Si se pasa de - a +, V es positiva.
Dicho esto:
VA (sonda roja en A)= -7V
VB (sonda roja en A)= +3V
VC (sonda roja en A)= +8V
VD (sonda roja en A)= +15V

VXY es la ``distacia´´ entre VX y VY, por tanto:
VAC (sonda roja en A, sonda negra en C)= +15V
VDB (sonda roja en D, sonda negra en B)= +12V
VBA (sonda roja en B, sonda negra en A)= -10V
VBC (sonda roja en B, sonda negra en C)= +5V
VCD (sonda roja en C, sonda negra en D)= +7V


-Suponga que quiere medir la cantidad de corriente que pasa por la resistencia R2 en esta placa de circuito impreso, pero no tiene el lujo de romper el circuito para hacerlo. Todo lo que usted puede hacer mientras se alimenta el circuito de tensión es medir con un voltímetro:

 

Por tanto usted decide tocar Gnd con la sonda negra y medir el voltaje referido a tierra a los dos lados de R2 (V_I y V_D). Los resultados son:

V_I = 3,07               V_D = 2,53

El código de colores de R2 es naranja, naranja, rojo, oro. Con esta información determina la dirección y la magnitud de la corriente a través de R2. Explica como lo calculas.

Al igual que en el ejercicio anterior

 V₂ = V_D - V_I = 2,53V - 3,07V = -0,54V

de esto también sacamos la polaridad (dirección) de la corriente, ya que en las resistencias la corriente se dirige de + a -

Como ya sabemos V y R, usamos la ley de Ohm para sacar I

I = V/R = 0,54/3300 = 0,16Ma

(Los siguientes ejercicios estan hechos por mis compañeros)
-Problema: El problema pide  que midas la tensión en ambos lados de R1 con referencia a tierra y obtiene las siguientes lecturas:
El voltaje arriba de R1  referido a tierra en -5,04 V y debajo de R1 referido a tierra -1,87V . El codigo de colores es Amarillo,Violeta,Naranja y Oro.

a) Calcula V que pasa a traves de R1 (Entre patillas de arriba y abajo)

-5,04 V +1,87 V = -3,17V

b)Polaridad (+ y -) del voltaje a través de R1.

La polaridad negativa se encuentra la primera medición ya que tiene un valor negativo mayor que la segunda medición.

c)Corriente (magnitud)que pasa por R1.
    V

I= --  = 3,17v/47Kohmnios =0,067mA    

    R

 d)Dirección de la corriente que pasa por R1.
La corriente va:

-Imagínese que usted está usando un voltímetro digital para medir voltajes entre los pares de puntos de un circuito, siguiendo la secuencia de pasos que se muestran en estos esquemas:







¿Cuánto voltaje sería medido por el voltímetro en cada uno de los pasos? Asegúrese de incluir el signo de la tensión de corriente continua medida (nota el color del voltímetro, con el cable rojo siempre en el primer punto denotado en el subíndice: Vba = rojo sobre B, y negro sobre A.):

Step 1:

1-Calculo la resistencia total de todo el circuito, como esta en serie, Rt será la suma de todas las resistencias; Rt = 10 + 25 + 15 = 50 ohmios.

2-A continuación, aplico la ley de ohm para calcular la intensidad; I = 36 V/50 Kohmios = 0,72 mA.

3-Sabiendo la intensidad puedo calcular V en distintos puntos del circuito. V = I.R;

Vba = 0,72 mA . 15 Kohmios = 10,8 V.

Step 2:

1-Calculo la resistencia total entre C y A; Rt = 25 Kohmios.

2-La intensidad no varía, así que en todos los circuitos es la misma; I = 0,72 mA.

3-Calculo Vca con la ley de ohm; V = I.R; V = 25 Kohmios . 0,72 mA = 18 V.

Step 3

1-Aplico los mismos pasos que en los dos anteriores cálculos, es decir como en el step 1 y en el step 2.

2-Rt entre D y A = 36 V.

3-Puedo saber que Vda son 36 V porque de D a A no hay ninguna resistencia, solo les separa la pila que es de 36 V. Y de D a A va de positivo a negativo, así que Vda son 36 V.

4-También puedo calcularlo de otra forma es decir, aplicando ohm multiplicando la intensidad por la resistencia total de todo el circuito; Vda = 0,72 . 50 Kohmios = 36 V.

Step 4

1- Vaa = 0 V porque creo un cortocircuito.



 

Signo de la tensión de corriente continua medida:

-Usa la ley de voltaje de Kirchhoff para calcular la magnitud y la polaridad del voltaje en R4 en esta red de resistencias.

Ley de Kirchhoff: La suma de tensiones en una malla es igual a 0.
Some of voltage in a net is zero.
Malla 1: +17V-10V-4V-3V=0
Malla 2: -1V-2.5V+4V+X;
              0.5V=-X
               R4=-0.5V
Asi calculo el voltaje, viendo las polaridades y calculando de esta manera el voltaje de R4 mediante la ley de Kirchhoff. La polaridad del voltaje de R4 sera negativa.
-Calcula la diferencia de potencial entre los puntos A y B de este circuito. Indica magnitud y polaridad.

 To know the voltage between diferent points. I need intensity and resistence. Between A and B there are 1K27.
1) Buscamos la RT para calcular la Ley de Ohm.
2200*3300/2200+3300= 1320 Ohmios (Resistencia en paralelo)

Rt=1320+1000+1000+270=3590 Ohmios.(Despues de hacer la resistencia en paralelo me quedan 4 en serie que las simplifico)

2)Cuando ya he calculado la Rt calculo la intensidad con la ley de Ohm.
I=V/R= 26/3590=7.2mA
3)Calculo la Vab con la ley de Ohm ( Todas las resistencias simplificadas en una 1270 Ohmios)
V=I*R=Vab=7.2mA*1270=9.15V

-Calcula la corriente total que atraviesa la resistencia Rload en este set de fuentes de corriente en paralelo




10-8=2 15+2=17
17x1.5=25.5v

-Usa la Ley de Kirchhoff de corrientes para determinar la magnitud y dirección de la corriente en R4 en este circuito




2.5A-1A-I=0
-I=-2.5A+1AI=1.5

 

TENSIONES E INTENSIDADES

Este es un circuito con una pila de 10V y una resistencia.

De la pila salen 10V y la resistencias se ``comen´´ esa tensión (-10V). La suma de las tensiones da 0, el circuito esta equilibrado.

PROBLEMAS EN EL MONTAJE

A la hora de montar nos hemos encontrado con varios problemas y os los explico:
1º) Quemamos un diodo:
Hay que poner una resistencia para proteger los diodos. Los diodos aguantan mA, si la resistencia del circuito es baja y el voltaje alto (en nuestro caso pusieron 10 ohmios, con una corriente de 220 V), el diodo se quema. En nuestro caso es necesario poner 10 K (Kilo ohmios).
2º)Quemamos un condensador:
 La corriente (en términos generales) circula por donde menos resistencia encuentre. Al poner una resistencia muy alta en el diodo, la corriente no pasó por el diodo y pasó por el condensador, el condensador no lo aguantó y se quemó. Esto se soluciona bajando el valor de la resistencia del diodo.

COMO MONTAR UN CONDENSADOR

Un condensador es un elemento que sirve para almacenar carga eléctrica. En corriente continua funciona como almacen de carga, pero en alterna como cortocircuito.
El vídeo nos muestra los tipos de condensadores (capacitor en inglés), sus componentes y su historia.
Hacia la mitad del vídeo muestra como hacer un condensador casero siguiendo un invento alemán del siglo XVIII, usando dos cables, papel albal, pegamento, celo y un tubo para el carrete de una cámara de fotos. Los pasos a seguir son:

1. pegas con el pegamento una cinta de papel albal dentro y otra fuera del tubo
2. haces un agujero en la tapa del tubo
3. pegas con el celo un cable al papel albal de dentro y lo pasas por el agujero de la tapa
4. por ultimo pega con el celo el otro cable al papel albal de fuera

Dicho esto diré que la carga de un condensador se mide en faradios, pero como es una medida muy grande se suelen usar micro faradios (10^-6), nano faradios (10^-9) y pico faradios (10^-12), cullas representaciones son uF, nF y pF respectivamente.

El condensador y todo aparato tiene una resistencia. Para saber la resistencia de un condensador tenemos que usar la formula

Z=1/(Cx2x3,14xf)

Donde Z es la resistencia, C es la capacidad del condensador y f es la frecuencia de la corriente.

De esta formula deducimos que en corriente contínua la resistencia es infinita y que cuanto mayor sea la frecuencia, menor es la resistencia.

PROTOBOARS

Una protoboard es una tabla de plástico con agujeros (conexiones) para conectar elementos electrónicos. Esto significa que es donde se montan los circuitos para probarlos, si funcionan se montan en placas.

Todos los segmentos horizontales están conectados y se usarán como fase y/o neutro.

OSCILOSCOPIO

Un osciloscópio sirve para ver las ondas. Esto lo usamos porque la corriente alterna son ondas.
Para hablar de ondas tenemos que hablar primero de ciclos y frecuencia.
Las ondas de la tensión de una casa empiezan en 0 V, suben hasta 220 V, bajan hasta el -220 V y vuelven al 0 V una y otra vez. Esto es un ciclo.
La frecuencia es el número de ondas que caben en un segundo. La frecuencia de la tensión de una casa es de 50Hz, esto significa que cada segundo se han completado 50 ciclos.

Un osciloscópio tiene dos ruletas por canal, una para ajustar el voltaje y otro para el tiempo mostrados por cada división, pues la pantalla tiene ocho divisiones en vertical y en horizontal.
En la del voltaje (Volts/Div) se puede seleccionar como máximo 20 V (muestra hasta 160 V en total) y como mínimo 5 mV (muestra hasta 40 mV en total). Se usa para ver bien la onda dependiendo de su ``tamaño´´.
En la del tiempo (Time/Div) se puede seleccionar como máximo 0,2 s y como mínimo 0,1 ns.
para saber el tiempo que queremos ver usamos la formula t = c / f ( t es tiempo, c es el número de ciclos y f la frecuencia), porque f = 1xT, por lo tanto c ciclos en una frecuencia f tardan en completarse T segundos.

DIODO

 

En todo aparato electrónico que se enchufa a la corriente hay una fuente de alimentación, en el que se reduce el voltaje y se pasa de corriente alterna a corriente continua.

Una de las aplicaciones de un diodo es lo denominado ``rectificar la corriente´´, es decir, convertir la corriente alterna en continua. En la fuente de alimentación esto se usa para obtener corriente continua de la alterna.

Si usamos un único diodo rectificaremos media onda.

para rectificar la onda completa usaremos cuatro diodos.

Aquí los dos diodos de arriba (polarización directa) dirigen la carga positiva por la derecha y la negativa por la izquierda. Pero para terminar el circuito tenemos que colocar otros dos diodos como barrera (polarización imbersa) e impedir que las cargas se ``vallan´´ por donde no deben

TRANSISTOR

¿De que están hechos los microprocesadores de los ordenadores y demás aparatos electrónicos?
De transistores, pero para hablar de ellos antes tenemos que hablar de las uniones PN.

Los transistores y los diodos están hechos y funcionan de forma similar, pero el diodo es más simple, asi que lo explicaré con el diodo.
Están hechos de materiales semiconductores (generalmente silicio) y se puede dopar para ser positivo (P) o negativo (N). Cuando se juntan la P (el ánodo) y la N (el cátodo) se crea un espacio neutro.
Funcionan de una forma muy simple. Si se conecta en polarización directa (P al positivo y N al negativo),  la corriente ``salta´´ la zona neutral a partir de determinado voltaje (generalmente 0,6V).

Pero si se conecta en polarización inversa, lo que ocurre es que la zona neutra se amplia.

POLIMETRO

El polímetro o multímetro es un aparato que, como indica su nombre, mide varias cosas (voltaje, amperaje, resistencia ...).

Para hacer la medición se colocan dos sondas, una con un cable negro y otra con un cable rojo.
El cable negro se conecta a la borna com (común), también llamado neutro o tierra, necesario siempre como referencia, y el rojo al correspondiente.

TRANSFORMADOR

Este vídeo explica como funciona un transformador, que es un elemento que sirve para cambiar el voltaje de una corriente.

Ahora lo explicaré por si alguien no lo ha entendido.
Los transformadores están formados por dos bobinas y un trozo de metal. la primera bobina induce magnetismo al metal y este a la segunda bobina.

La relación entre V e I (V x I) se llama potencia, que se mide en bateos (W). Como la potencia es la misma si V sube I tiene que bajar, si V baja I tiene que subir.

Para saber cual es el cambio de voltaje tenemos la formula de Faraday:

N1/N2=V1/V2

Donde N es el número de bueltas de la bobina.

Por lo tanto en cuanto menor sea N mayor será el grosor del cable.