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• David Rodriguez

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EXPERIMENTO DE LABORATORIO No.1(a) SEGURIDAD Y SUMINISTRO DE POTENCIA OBJETIVOS 1. Aprender las sencillas reglas de seguridad. 2. Aprender cómo usar el suministro de potencia de ca/cd. ANALISIS A LOS ESTUDIANTES Y PROFESORES Conozca la localización del botiquín de PRIMERO AUXILIOS, en el taller o laboratorio. Insista en que toda cortada o contusión reciba atención inmediata, sin importar qué tan leve parezca. Informe al instructor de todo accidente; él sabrá que hacer. Si el estudiante sigue cuidadosamente las instrucciones, no habrá riesgos ni peligros serios en los sistemas en los Sistemas electromecánicos de aprendizaje. Mucha gente recibe shocks fatales al año, al usar la electricidad común de 120 volts que se encuentra en los hogares. Un programa de seguridad completo es un “deber” para quien trabaje con electricidad. La electricidad puede ser peligrosa e incluso fatal para quienes no comprendan y pongan en práctica las sencillas reglas de SEGURIDAD. Se producen muchos accidentes fatales, relacionados con la electricidad, donde intervienen técnicos bien entrenados quienes, ya sea por exceso de confianza o por descuido, violan las reglas básicas de SEGURIDAD personal. La primer regla de seguridad personal siempre es “PIENSE PRIMERO” Esta regla se aplica a todo el trabajo industrial, así como a los trabajadores de la industria eléctrica. Desarrolle buenos hábitos de trabajo. Aprenda a utilizar las herramientas correctamente y con seguridad. Estudie siempre la tarea a realizar y reflexiones siempre acerca de los procedimientos, métodos y aplicación de las herramientas, instrumentos y máquinas, antes de actuar. Nunca permita que lo distraigan, ni nunca distraiga a otras personas que estén concentradas en un trabajo peligroso. ¡No haga bromas! Las bromas suelen ser graciosas, e incluso el hacerlas, pero no cerca de maquinaria que esté funcionando, ni de electricidad. Hay tres clases de accidentes que son los más frecuentes entre los estudiantes y técnicos que trabajan con electricidad. Conocer y estudiar las reglas sencillas de seguridad además de observarlas, harán de usted una persona con quien se pueda trabajar con confianza. Si el estudiante se evitara experiencias dolorosas y caras, lograría vivir hasta una provechosa edad de retiro.

CHOQUE ELECTRICO ¿Qué puede decirse acerca de los choques eléctricos? ¿Son fatales? Generalmente, los efectos fisiológicos de las corrientes eléctricas pueden predecirse por medio de la gráfica como se muestra en la figura 1-1.

Nótese que la corriente provoca el daño. Las corrientes de más de 100 miliamperes, esto significa sólo un décimo de ampere, son fatales. Un trabajador que haya recibido descargas de corrientes de más de 200 miliamperes sobreviviría si recibiera tratamiento inmediato. Corrientes por debajo de 100 miliamperes pueden ser serias y dolorosas. Una regla de seguridad: No se coloque en una posición en la que pueda recibir algún shock. ¿Qué puede decirse acerca del VOLTAJE? De la mano derecha a la izquierda ……. 70k ……. ohms (resistencia) De una mano a un pie ………………………. 50k ……. ohms (resistencia) Humedezca ahora sus dedos y repita las mediciones: De la mano derecha a la izquierda ……. 24k ……. ohms (resistencia) De una mano a un pie ………………………. 20k ……. ohms (resistencia) Por supuesto, la resistencia real varía, dependiendo de los puntos de contacto y, como ha descubierto, de las condiciones de la piel y el área de contacto. Observe como varía su resistencia, al oprimir firmemente las probetas. La resistencia de la piel puede variar entre 250 ohms, cuando está húmeda y el área de contacto es grande, hasta 500,000 ohms para la piel seca. Considerando la resistencia de su cuerpo, previamente medida, y 100 miliamperes como una corriente fatal, ¿qué voltajes podrían resultar fatales? Use la formula: Volts = .1 x ohms. Contacto entre las dos manos (secas): volts

Contacto entre una mano y un pie (secos): volts Contacto entre las dos manos (húmedas): volts Contacto entre una mano y un pie (húmedos): volts (ver notas) ¡NO INTENTE PROBAR LO ANTERIOR! Nueve reglas para trabajar con seguridad y evitar los percances eléctricos: 1. Asegúrese de las condiciones del equipo y de los peligros presentes, ANTES DE trabajar. Muchos deportistas se han matado con armas de fuego supuestamente descargadas; muchos técnicos se han matado con circuitos supuestamente “muertos”. 2. NUNCA confíe, por protección propia, en dispositivos de seguridad tales como fusibles, relevadores, y sistemas de trabajo. Pueden no estar funcionando y no brindar protección cuando más se necesita. 3. NUNCA quite la punta de conexión a tierra de un enchufe de tres alambres. Con ello se elimina su característica de estar conectado a tierra y se le convierte en un riesgo de potencial peligro. 4. NO TRABAJE SOBRE UNA MESA REVUELTA. Un montón desorganizado de conductores, componentes y herramientas sólo conduce a actuar con descuido, a cortos circuitos, shocks y accidentes. Desarrolle procedimientos de trabajo sistematizados y organizados. 5. NO TRABAJE SOBRE PISOS MOJADOS. De esta manera se reduce sustancialmente su resistencia de contacto a tierra. Trabaje sobre un tapete de hule o un piso aislado. 6. NO TRABAJE SOLO. El lógico tener a algún compañero cerca para cortar la corriente, dar respiración artificial y llamar a un doctor. 7. TRABAJE CON UNA MANO DETRÁS DE USTED O METIDA EN UNO DE SUS BOLSILLOS. Una corriente que pase por las dos manos cruza por el corazón y puede ser más letal que una corriente que vaya de la mano al pie. Un técnico cuidadoso siempre trabaja con una mano. Observe a un técnico en TV. 8. NUNCA DISTRAIGA A ALGUIEN QUE ESTE TRABAJANDO. No permita que se le distraiga a otros, si están trabajando con equipo peligroso. No provoque accidentes. 9. MUEVASE SIEMPRE CON LENTITUD, cuando esté trabajando cerca de circuitos eléctricos. Los movimientos violentos y rápidos conducen a choques accidentales y a cortos circuitos. QUEMADURAS. Los accidentes causados por quemaduras, aunque por lo común no son fatales, pueden ser muy serios. La disipación de la energía eléctrica produce calor. Cuatro reglas para trabajar con seguridad y evitar quemaduras. 1. Los resistores se calientan mucho, especialmente aquellos que llevan corrientes altas. Tenga cuidado con los resistores de cinco y diez watts. Estos resistores

pueden quemar la piel de sus dedos. Permanezca alejado de ellos hasta que se enfríen. 2. No se confíe jamás de los capacitores, ya que pueden permanecer cargados. No sólo puede recibir usted un choque peligroso, y a veces fatal, también le puede que quemar una descarga eléctrica. Si se excede el voltaje nominal de los capacitores electrolíticos, o si se invierten sus polaridades, pueden calentarse mucho y quemar realmente. 3. Tenga cuidado con el cautín. No lo coloque sobre el banco de trabajo, donde podría tropezar accidentalmente con su brazo. Nunca lo guarde estando aún caliente; alguien, sin saberlo, podría tomarlo. 4. LA SOLDADURA CALIENTE puede ser particularmente dolorosa si entra en contacto con la piel. Espere a que se enfríen las uniones soldadas. Al desoldar uniones no quite con violencia la soldadura caliente porque podría caerle en los ojos, la ropa o su cuerpo o el de sus vecinos. HERIDAS MECÁNICAS. Esta tercer clase de reglas de seguridad se aplica a todos los estudiantes que trabajen con herramientas y maquinaria. Es una de las preocupaciones del técnico aunque las lecciones de seguridad se encuentran en el uso correcto de las herramientas. Cinco reglas para trabajar con seguridad y evitar las heridas mecánicas. 1. Las esquinas metálicas y los bordes afilados en los chasises y tableros pueden cortarse y rebajarse. Límese hasta que queden lisos. 2. Si la herramienta que se elija no es la adecuada para el trabajo que se está realizando puede dañar el equipo y provocarse heridas personales. 3. Use la protección adecuada para los ojos cuando esté usando el esmeril, rebajando o trabajando con metales calientes que podrían salpicarle. 4. Proteja sus manos y ropa cuando trabaje con ácidos para las baterías, abrasivos y fluidos de acabado. ¡Son destructivos! 5. Si no sabe, ¡PREGUNTE A SU PROFESOR!

EL SUMINISTRO DE ENERGÍA. El módulo de suministro de energía EMS 8821 proporciona toda la potencia de ca/cd necesaria, tanto fija como variable, monofásica y trifásica, para realizar todos los Experimentos de Laboratorio que se presentan en este manual. El módulo debe conectarse a un sistema trifásico, 120/208 volts, con cuatro alambres (con tierra en un quinto alambre). La energía se alimenta a través de un conector de cinco patas, con seguro de torsión, que se encuentra localizado en la parte posterior del módulo. Con este fin se proporciona un cable de entrada de energía, con un conector de acoplamiento. El suministro de energía proporciona las salidas siguientes: 1. Se dispone de 120V ca fija, para el uso de los equipos accesorios como osciloscopios y VMT. Esta energía se lleva a un receptáculo estándar conectado a tierra, con salida nominal de 15 A.

2. Se cuenta con una salida de energía de 120/208 volts fija, 3Ø, con cuatro terminales, marcadas 1, 2, 3 y N. Puede obtenerse 208 volts fija, 3Ø, de las terminales 1, 2 y 3. Es posible obtener 208 volts ca fija, entre las terminales 1 y 2, 2 y 3 ó 1 y 3. Entre cualquiera de las terminales 1, 2 ó 3 y la terminal N se tienen 120 volts ca fija. La corriente nominal de esta fuente es de 15 A por fase. 3. Se lleva potencia de 120/208 volts variable, 3Ø, hacia cuatro terminales, marcadas 4, 5, 6 y N. Pueden obtenerse 0-208 volts variable, 3Ø, de las terminales 4, 5 y 6. Es posible obtener 0-208 volts ca variable, entre cualquiera de las terminales 4, 5 ó 6 y la terminal N. La corriente nominal de esta fuente es 5 A por fase. 4. Por las terminales 8 y N se tiene 120 V cd fija. La corriente nominal de este suministro es 2 A. 5. Se tiene 0-120 V cd de variable por las terminales marcadas 7 y N. La corriente nominal de este suministro es 8 A. No puede usarse simultáneamente la corriente nominal completa de las diversas salidas. Si se usa más de una salida a la vez, debe reducirse la corriente. Todas las terminales neutrales N están conectadas entre sí y unidas al alambre neutral de la línea de energía de ca. No se tiene energía alguna en las salidas, cuando el disyuntor está apagado (off) (palanca del disyuntor hacia abajo). PRECAUCIÓN: ¡Aun queda energía en la parte posterior del módulo, con el disyuntor desconectado! Nunca se desconecten los cables de la consola sin desconectar primero el cable de entrada de energía, de la parte posterior del módulo. Las salidas de ca y cd variables se controlan por medio de una sola perilla que está al frente del módulo. El voltímetro interconstruido indicará todos los voltajes de salida, de ca variable y de cd variable y fija, de acuerdo con la posición de la llave selectora del voltímetro. La fuente de energía está completamente protegida contra sobrecargas y otros circuitos. Junto con el disyunto principal de 15 A, 3 Ø, que se encuentra en el frente del tablero, todas las salidas tienen su propio ruptor de circuito. Todos estos disyuntores pueden reconectarse mediante un botón común localizado en el tablero del frente. La salida nominal de corriente puede excederse de manera considerable durante cortos periodos, sin dañar la fuente ni disparar los interruptores automáticos. Esta característica es particularmente útil en el estudio de los motores de cd, bajo condiciones de sobrecarga o de arranque, donde pueden circular corrientes hasta de 200 A. Se pueden usar simultáneamente todas las fuentes de potencia,, siempre que la corriente total que se consuma no exceda a la entrada nominal del disyuntor de 15 A por fase. Esta fuente de energía funcionará durante años sin problemas y no presentará peligro alguno, si se maneja adecuadamente. INSTRUMENTOS Y COMPONENTES. Módulo de suministro de potencia Módulo de medición de CA (250 V) Conductores

EMS 8821 EMS 8426 EMS 9128

EXPERIMENTOS Precaución: ¡En este Experimento de Laboratorio se manejan altos voltajes! ¡No haga conexión alguna en la energía conectada! Debe desconectarse (poner el interruptor en la posición de apagado) la potencia después de completar cada medición individual. 1. Examine la construcción del módulo del suministro de potencia EMS 8821. Sobre el tablero del frente del módulo, identifique lo siguiente: a. El interruptor de tres polos del circuito. b. Las tres luces que indican el funcionamiento de cada fase. c. El voltímetro de ca/cd. d. La llave selectora del voltímetro de ca/cd. e. La perilla de control de la salida variable. f. El receptáculo de 120 V ca fija. g. Las terminales de la salida de 120/208 volts variables (marcadas 1, 2, 3 y N) h. Las terminales de la salida de 0-120/208 volts variable (marcadas 4, 5, 6 y N). i. Las terminales de la salida de cd fija (marcadas 8 y N). j. Las terminales de la salida de cd variable (marcadas 7 y N). k. El botón común de reconexión. 2. Diga cuál es el voltaje de ca o cd y la corriente nominal para cada una de las terminales siguientes: a. Terminales 1 y N ____ V ____ A ca b. Terminales 2 y N. ____ V ____ A ca c. Terminales 3 y N. ____ V ____ A ca d. Terminales 4 y N. _______ V ____ A ca e. Terminales 5 y N. _______V_______A ca f. Terminales 6 y N. _______V______ A ca g. Terminales 7 y N. _______V_______A cc h. Terminales 8 y N. _______V_______A cc i. Terminales 1, 2 y 3. ______ V_______ A ca j. Terminales 4, 5 y 6. _______V_______A ca k. El receptáculo. ______ V _______A ca

3. Examine la construcción interior del módulo. Identifique los artículos siguientes: a. El autotransformador variable 3Ø. b. Los capacitores filtros. c. Los disyuntores termomagnéticos. d. Los diodos rectificadores del estado sólido. e. Los disipadores de calor de los diodos. f. El conector de cinco patas con seguro de torsión. 4. Introduzca el módulo de suministro de energía en la consola. Asegúrese de que el interruptor está en la posición de apagado y que la perilla de control de la salida está girada por completo en sentido contrario al movimiento de las manecillas del reloj, para tener una salida mínima. Introduzca el cable de energía, a través del hoyo que está en la parte posterior de la consola, en el conector del módulo con seguro de torsión. Conecte el otro extremo del cable de energía en una fuente de 120/208 volts, 3Ø. 5. a. Coloque la llave selectora del voltímetro en su posición7-N y encienda la fuente de energía, colocando el interruptor en su posición “encendido”. b. Gire la perilla de control del autotransformador 3Ø y observe que el voltaje de cd aumenta. Mida y anote el valor mínimo y máximo del voltaje de salida de cd, según lo indique el voltímetro interconstruido. (Ver notas) Vcd máximo = Vcd mínimo = . c. Regrese el voltaje a cero, haciendo girar la perilla de control por completo en sentido contrario a las manecillas del reloj. 6. a. Coloque la llave selectora del voltímetro en su posición 4-N. b. Gira la perilla de control y observe que el voltaje de ca aumenta. Mida y anote el valor del voltaje de salida de ca, mínimo y máximo, según lo indique el voltímetro interconstruido. Vca mínimo = Vca máximo = . c. Regrese el voltaje a cero y apague la fuente de potencia, colocando el interruptor en su posición “apagado”. 7. ¿Cuáles otros voltajes son afectados al girar la perilla de control? Terminales = . Terminales = . = . Terminales 8. Para cada una de las siguientes condiciones a. Conecte el medidor de 250Vca a través de las terminales especificadas b. Encienda la fuente de energía. c. Mida y anote el valor del voltaje. d. Apague la fuente de energía.

Terminales 1 y 2 = Terminales 2 y 3 = Terminales 3 y 1 = Terminales 1 y N = Terminales 2 y N = Terminales 3 y N =

. . . . . .

e. ¿Son afectados cualquiera de estos voltajes por el giro de la perilla de control? . 9. a. Ponga la llave selectora del voltímetro en su posición 8-N. b. Encienda la fuente de energía. c. Mida y anote el valor del voltaje. Terminales 8 y N = Vcd. (ver notas) d. ¿Es afectado este voltaje por el giro de la perilla de control? e. Apague la fuente de energía.

.

10. Para cada una de las posiciones de la llave selectora del voltímetro: a. Encienda la fuente de energía y gire la perilla de control hasta su posición máxima en el sentido del movimiento de las manecillas del reloj. b. Mida y anote el valor del voltaje. c. Regrese el voltaje a cero y apague la fuente de energía. Terminales 4 y 5 = Terminales 5 y 6 = Terminales 6 y 4 = Terminales 4 y N = Terminales 5 y N = Terminales 6 y N =

. . . . . .

ANALISIS

Un circuito consistente de dos resistencia iguales R1 = R2 = R y de una capacitancia Xc–R puede ser usado como detector de secuencia de fases cuando sus terminales 1-2-3 estarán conectadas a las terminales de una fuente trifásica A-B-C. Cuando ELN= voltaje de la línea a neutro en la fuente, se puede demostrar que para la secuencia de fase A-B-C, ‫ܧ‬ோଵ = 1.5‫ܧ‬௅ே ‫ܧ‬ோଶ = 0.4‫ܧ‬௅ே Cuando ‫ܧ‬௅ே = 120ܸ, ‫ܧ‬ோଵ = 180ܸ ‫ܧ ݕ‬ோଶ = 48ܸ En consecuencia, la secuencia de fases ocurre en el orden: alto voltaje-bajo voltajecapacitor. Si las resistencias R1 y R2 son sustituidas por lámparas de neón, la lámpara L2 no se encenderá. Si la secuencia de fases es cambiada a A-C-B, se encenderá L2 y L1 se apagará. Este tipo de detector de fases está incorporado en el módulo autotransformador regulador EMS 8349. Este módulo puede ser usado también para verificar la secuencia de fases del procedimiento indicado en 2-3.