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Saber qué es un circuito eléctrico y las partes que lo componen. Conocer cuáles son las magnitudes eléctricas más importantes. Aplicar correctamente la ley de Ohm. Saber qué es un sistema eléctrico monofásico y uno trifásico y la relación entre ambos.

Es necesario sentar las bases teóricas sobre los principales conceptos en electricidad para que el alumno tenga un punto de partida en su formación técnica. Muchos de estos conceptos se trabajan en las unidades siguientes. Otro aspecto a tener muy en cuenta es el relacionado con las tareas de medición sobre los parámetros más empleados en el trabqjo diario del técnico. Este profesional debe estar familiarizado con los diferentes aparatos de medida y la manera correcta de su empleo con seguridad.

Conocer los componentes pasivos y su relación con la corriente alterna. Aprender qué representa la potencia eléctrica y los diferentes tipos de potencias. Saber qué es el factor de potencia y cómo mejorarlo. Conocer los diferentes aparatos de medida de magnitudes eléctricas y cómo se deben emplear. Conocer los principios de seguridad en las mediciones eléctricas.

INSTALACIÓN Y MA

1. ELECTROTECNIA

■

l

.1.EI circuito eléctrico

1.2. Magnitudes eléctricas

Todas las instalaciones eléctricas están formadas por cir­ cuitos eléctricos. Un circuito eléctrico se compone de las siguientes partes: • E l generador de energía eléctrica.

■ ■ 1.2.1. Voltaje eléctrico

• Los receptores. • Los elementos de mando.

Los cuerpos, por sí solos, son eléctricamente neutros. Si a sus átomos se les quita un electrón, entonces adquieren carga positiva y si se les añade un electrón adquieren carga ne­ gativa. Si se tiene un cuerpo cargado positivamente y otro negativamente, entonces entre ellos existe una diferencia de potencial. Al unirlos con un conductor, se establece un movi­ miento de electrones con el objeto de llevar ese material a su estado natural, o sea al estado neutro eléctricamente.

• Los conductores eléctricos. Elem ento de m ando

©

Generador

Receptor

Los circuitos eléctricos se definen mediante una serie de magnitudes eléctricas y entre las más importantes están: el voltaje, la intensidad y la resistencia.

©

Conductor

Figura 1.1. El circuito eléctrico.

E l generador se encarga de proporcionar la energía eléctrica. Los generadores eléctricos más empleados son: los alternadores, las dinamos, las baterías y los paneles fotovoltaicos. Los receptores son los elementos encargados de trans­ formar la energía eléctrica en otra forma de energía, por ejemplo: en energía mecánica, el motor; en energía calorífi­ ca, la resistencia eléctrica; en energía lumínica, la lámpara; etcétera. Los elementos de mando son los encargados de go­ bernar a los receptores. Permiten que la energía eléctrica circule a los receptores a voluntad. Son los interruptores, pulsadores y conmutadores. Los conductores eléctricos son los elementos de unión entre el generador, los receptores y los elementos de man­ do, y por ellos circula la corriente eléctrica. Todos los metales son conductores de la electricidad siendo algunos mejores que otros. Los conductores eléctri­ cos más empleados son de cobre y de aluminio.

La diferencia de potencial (d.d.p.) recibe también otros nombres tales como: tensión eléctrica o voltaje eléctrico. Como se ha visto, para que exista una corriente eléctrica debe existir una diferencia de potencial entre dos puntos del circuito eléctrico. De esta tarea se encarga el generador. Por ejemplo, una batería genera una diferencia de potencial entre sus bornes de 12 voltios. La fuerza necesaria para mover los electrones en el ge­ nerador y así generar la energía eléctrica recibe el nombre de fuerza electromotriz (f.e.m.).

Figura 1.3. F.e.m. de 12 VDC.

RECUERDA La fuerza electromotriz (f.e.m .) se aplica al generador, mientras que en el resto del circuito se em plea el voltaje, tensión o dife­ rencia de potencial.

■

MANTENIMIENTO

1. ELECTROTECNIA

/: intensidad (A ).

E l voltaje o tensión eléctrica se representa por la le­ tra U. Su unidad de medida es el voltio que se representa por la letra V.

S: superficie (mm2).

La fuerza electromotriz se representa por la letra E . Su unidad de medida es el voltio que se representa por la letra V. e e'

Tabla 1.1. Tabla de magnitud para voltios.

e

e

e

e

e‘

e

e'

e e'

............ Magnitud

Unidad de medida

; U

í Tensión / voltaje

! V

! Voltio

: e

: Fuerza electromotriz

; v

voltio

] Figura 1.4. Densidad de corriente.

Tabla 1.3. Tabla de magnitud de densidad de corriente.

®

Magnitud

RECUERDA

Unidad de medida

Densidad de corriente

j

Tensión, voltaje, diferencia de potencial: (U) -* voltio: (V).

A/mm2

La fuerza electromotriz: (£) -* voltio: (V).

Actividad resuelta 1.1

1.2.2. Intensidad eléctrica La intensidad eléctrica representa la cantidad de electro­ nes que circula por un conductor por unidad de tiempo.

Por un conductor de un circuito eléctrico cuya sección es de 4 mm2circulan 10 A. ¿Cuál es su densidad de co­ rriente?

Solución: I

10

S

4

./ = — = — t

= 2,5 A/m m 2

/: intensidad (A, amperios).

1.2.3. Resistencia eléctrica

Q : carga eléctrica (Q, culombios). t: tiempo (s, segundos). La intensidad eléctrica también recibe el nombre de corriente eléctrica. Se representa por la letra I. Su unidad de medida es el amperio que se representa por la letra A.

La resistencia eléctrica es la oposición que ofrece un cuer­ po al paso de la corriente eléctrica. Se representa por la letra R . Su unidad de medida es el ohmio que se representa por la letra íí.

Tabla 1.2. Tabla de magnitud de corriente.

Tabla 1.4. Tabla de magnitud de resistencia.

Magnitud /

Intensidad

Unidad de medida A

Amperio

Relacionado con la intensidad eléctrica se encuentra la densidad de corriente eléctrica que se define como la cantidad de corriente que circula por un conductor por uni­ dad de superficie. / ~ ~ ¡T J: densidad de corriente (A/mm2).

Magnitud /?

Resistencia

Unidad de medida Q

Ohmio

La resistencia eléctrica de un conductor depende del material, de su sección, de su longitud y de la temperatu­ ra a la cual se encuentre. Estos valores se reúnen un una magnitud denominada resistividad. Cada material tiene su propia resistividad y cuanto más bajo sea este valor mejor conductor es. La resistividad se representa por la letra p. Su unidad de medida es íí mm2/m.

INSTALACIÓN

1. ELECTROTECNIA

Tabla 1.5. Tabla de magnitud de resistividad. Magnitud

Actividad resuelta 1.2

Unidad de medida

„

n ----

: Resistividad

\ p

mm2 m

i

¿Cuál es la resistencia de un conductor de cobre de 100 m cuya sección es de 2,5 mm2. Y cuya temperatura ambien­ te es de 20 °C ? Solución:

Los valores de resistividad se expresan para una tempe­ ratura dada, normalmente para 20 °C.

L mm2 100 m R = p — = 0,0172 n ------------ = 0,688 Í1 S m 2,5 mm2

Tabla 1.6. Resistividad de algunos materiales. .......................................

Coef. resistividad a 20 °C pK%[0 mm2/m]

Material

E l efecto de la temperatura altera la resistencia, de tal manera que al aumentar la temperatura aumenta la resis­ tencia.

Plata

0,0161

Cobre

0,0172

Oro

0,023

Aluminio

0,028

Estaño

0,12

R:

Hierro

0,13

R.: resistencia inicial (fí, ohmios).

Plomo

0,20

Nicrón (Ni-Cr)

1

Carbón

63

Para corregir la desviación de la temperatura se emplea el coeficiente de temperatura (a). R = R¡ { \ + a A T )

a:

resistencia (fí, ohmios). coeficiente de temperatura del material.

AT: variación de temperatura (°C ).

Actividad resuelta 1.3 Conductor

Si el conductor del ejemplo anterior se calienta hasta si­ tuarse a una temperatura de 80 °C, ¿cuál será ahora su resistencia? Sección

|mm! ) Figura 1.5. Resistividad.

Por tanto, la resistencia de un conductor viene dada por la expresión: L R =p — y S R: resistencia (O, ohmios). .................. mm2 ). p : resistividad ( i i m L: longitud (m, metros). S: sección (mm2, milímetros cuadrados) De esta expresión se observa que:

Solución: Se calcula su resistencia a 20 °C, sabiendo que la resistivi­ dad del cobre a 20 °C, es de 0,0172 ü mm2/m: L mm2 100 m R = p — = 0,0172 n ------------ = 0,688 fl S m 2,5 mm2 Y se corrige su valor sabiendo que el coeficiente de tem­ peratura (a) para el cobre es de 0,00393: R = R .( 1 + u A T ) = = 0,688 fi (1 + 0,00393 (80 °C - 20 °C ) = 0,85 fl

E l inverso de la resistividad es la conductividad, que se puede definir como la facilidad que ofrece un conductor al paso de la corriente eléctrica. 1

• A mayor longitud, mayor resistencia ofrecerá. • A mayor sección, menor resistencia.

I

Y=-

ÓN Y MANTENIMIENTO m y: conductividad (fí mm2

1. ELECTROTECNIA

Actividad resuelta 1.5 Por una resistencia de 16 fi circulan 6,4 A. ¿Cuál es la di­ ferencia de potencial en bornes de la resistencia?

• . . . . ^ mm2 ).

p: resistividad (O

m Según su resistividad o conductividad, los materiales se clasifican en:

Solución: Se aplica la ley de Ohm: £/ = / x R = 6,4 A x 16 Í1 = 102,4 V

• Conductores. Son buenos conductores de la corriente eléctrica por su alta conductividad (baja resistividad).

• A islantes. Son malos conductores de la corriente eléctrica por su alta resistividad (baja conductividad).

• Sem iconductores. Son materiales que se encuen­ tran entre conductores y aislantes. No son tan buenos conductores ni son tan buenos aislantes. Se emplean en electrónica, siendo los más utilizados el silicio, el germanio, así como materiales compuestos (arseniuro de galio y otros).

Actividad resuelta 1.6 ¿Cuál es la resistencia que ofrece un conductor por el cual circula una corriente de 20 A conectado a un volta­ je de 24 V ?

Solución: Se aplica la ley de Ohm: U 24 V /? = — = ---- = 1,2 a I 20 A

1.3. La ley de La ley de Ohm relaciona las magnitudes de corriente, tensión y resistencia. Dice: en un circuito eléctrico, la co­

rriente eléctrica que circula por él es directamente pro­ porcional a la diferencia de potencial e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica que ofrece. 1=

U R

Existen varios tipos de forma de onda de las corrientes eléc­ tricas. Estas formas de ondas representan cómo se realiza el movimiento de los electrones a través de los conductores.

I : corriente (A, amperios). U : tensión (V, voltios). R : resistencia (O, ohmios). En función de la magnitud en la cual se desee expresar, se obtiene que: U = Ix R

1.4. Corriente continua y corriente alterna

R = JL I

Actividad resuelta 1.4 Calcula la corriente que circula por un circuito eléctri­ co compuesto por una resistencia de 10 O, si la tensión es de 230 V.

Aunque existe una gran diversidad de formas de ondas (cuadrada, triangular, en diente de sierra, etc.), que se em­ plean ampliamente en electrónica, en electricidad solo tie­ nen aplicación dos de ellas, la onda en forma senoidal y la continua.

1.4.1. Corriente continua En este tipo de corriente, el movimiento de los electrones se realiza en un mismo sentido y siempre con el mismo valor, es decir, que sus características se mantienen cons­ tantes a lo largo del tiempo. La corriente continua se expresa de forma abreviada con las letras cc, o bien en lengua inglesa como de.

Solución: Se aplica la ley de Ohm: U 230 V / = — =----- = 23 A R 10 a

Sus conductores eléctricos se llaman positivo y negati­ vo. Para distinguirlos, están codificados mediante un color, siendo el conductor positivo de color rojo y el negativo de color negro.

INSTALACIÓN Y MA

1. ELECTROTECNIA

C orrien te continua

La frecuencia es la cantidad de ciclos por unidad de tiempo. Así, la frecuencia de la onda eléctrica en corriente alterna en Europa es de 50 Hz, es decir que en un segundo un ciclo se repite 50 veces. O bien que un ciclo dura 20 milisegundos.

r Figura 1.6. Onda de corriente continua.

0

RECUERDA

El conductor positivo (+) es de color rojo y el conductor negati­

>

[ > Curiosidad

J

En el mundo existen dos tipos de sistemas eléctricos de diferente frecuencia: Europa y su área de influencia don­ de la frecuencia es de 50 Hz; y Estados Unidos y su área de influencia donde la frecuencia es de 60 Hz.

vo (- ) e s de color negro.

En los albores de la electricidad, el tipo de corriente que se empleaba era la corriente continua. Las ciudades y vi­ viendas se electrificaban bajo este tipo de corriente, pero debido a una serie de inconvenientes relacionados con su transporte hizo que dejase paso a la corriente alterna, tal y como la conocemos. Hoy en día, la corriente continua se emplea en dispositivos móviles donde el generador eléctri­ co son las pilas y baterías. Otro campo de aplicación se en­ cuentra en la generación de electricidad mediante módulos fotovoltaicos, donde se genera en corriente continua y si es necesario, se trasforma en corriente alterna.

La corriente continua se expresa de forma abreviada con las letras ca, o bien en lengua inglesa como ac. Sus conductores eléctricos se llaman fase y neutro. Para distinguirlos, están codificados mediante un color, siendo el conductor de fase de color negro, marrón o gris y el neutro de color azul.

ts

RECUERDA

El conductor de fase (L ) puede se r de color negro, marrón o gris, m ientras que el conductor neutro (N ) es de color azul.

■ ■ 1.4.2. Corriente alterna En corriente alterna, el valor de la corriente oscila entre dos puntos (un máximo positivo y un máximo negativo) e inclu­ so en determinados momentos es nulo. Además, el sentido del movimiento de los electrones se invierte periódicamente.

I

1.5. Los sistemas monofásicos y trifásicos Los sistemas de corriente alterna se clasifican en función del número de fases empleadas, obteniéndose los sistemas:

• Sistemas monofásicos. En estos sistemas los conduc­ tores eléctricos son dos. Emplean una única fase (L ) junto con el neutro (N ). Un ejemplo de receptor mo­ nofásico es la lámpara.

Esta oscilación se repite periódicamente siguiendo una onda senoidal, dando lugar a los ciclos y a la frecuencia de Figura 1.8. Circuito monofásico. la onda.

ION Y MANTENIMIENTO

1. ELECTROTECNIA

E l sistema trifásico en España es de 400 V.

t§ RECUERDA En un sistem a trifásico, cad a una de las fases adopta un color (negro, marrón y gris) para poder distinguirlas entre ellas. S i adem ás consta de neutro, este sigue siendo de color azul

Figura 1.9. Onda alterna monofásica.

E l sistema monofásico en España es de 230 V.

E l sistema trifásico es ampliamente utilizado en la in­ dustria mientras que el sistema monofásico es empleado en las instalaciones domésticas. Como ambos sistemas pueden convivir juntos, esto permite tener dos niveles de tensiones.

• Sistem as trifásicos. Es un sistema en el cual se em­ plean tres conductores de fase ( L l , L2 y L3 ). Un ejemplo de receptor trifásico es el motor eléctrico tri­ fásico.

'

.

l

53 RECUERDA En un sistem a trifásico, el valor de tensión se suele dar en dos valores, siendo el m ás bajo el correspondiente a m onofásica y el m ás alto a trifásica. Po r ejem plo, el valor de tensión de 230/400 V indica que la lín ea m onofásica es de 230 V y la tri­ fásica de 400 V.

!

M" X')

© y

Figura 1.10. Circuito trifásico.

1.6. Los componentes pasivos Sistem a trifásico

Ll

0"

120"

Un sistema eléctrico se puede descomponer y simplificar en base a una serie de componentes básicos. En función de la naturaleza de la corriente (continua o alterna), los com­ ponentes básicos son:

L3

L2

240"

Corriente continua

[ Resistencia. - Resistencia.

Corriente alterna

- Condensador. - Bobina.

Figura 1.11. Onda alterna trifásica.

Si junto a los tres conductores de fase se dispone de neutro, el conjunto alberga a los sistemas monofásicos (una de las fases más el neutro) y trifásico (las tres fases). Esta es una de las grandes ventajas de los sistemas trifásicos.

L l L2 L3

Figura 1.12. Sistema trifásico con neutro.

1.6.1. La resistencia Las resistencias se comportan de igual manera tanto en co­ rriente continua como en corriente alterna. La resistencia en corriente alterna recibe el nombre de impcdancia. La impedancia se representa por la letra Z y su unidad de medida es el oh­ mio (fí). Se representa mediante el símbolo de la Figura 1.13.

Ll ■ L2 • L3 N ■

Receptor trifásico

Cuando estos elementos son situados en un circuito eléc­ trico, cada uno de ellos se comporta de manera diferente.

Receptor monofásico

Figura 1.13. Símbolo de la resistencia.

1. ELECTROTECNIA

INSTALACIÓN Y

Tabla 1.7. Resistencia e impedancia.

mo y al mínimo en el mismo instante. Se dice entonces que

la tensión y la corriente están en fase. Magnitud Comente continua ! Corriente alterna

Unidad de medida

R : Resistencia 1 n

!

Ohmio

i Z i Impedancia ! n

!

Ohmio

Una resistencia cuando es recorrida por una co­ rriente eléctrica, genera un calentamiento. A este efecto se le denomina efecto Joule.

C alor

ut © Figura 1.15.

Tensión e intensidad en fase.

Efecto Joule

Las resistencias e impedancias se pueden asociar en se­ rie, paralelo o de forma mixta. En estos casos se tiene que:

Figura 1.14. Efecto joule.

E l calor generado viene definido por la expresión:

Actividad resuelta 1.7 Q = 0,24 x R x P x t

¿Cuál es la resistencia total de un circuito compuesto por dos resistencias en serie, sabiendo que R . = 15 O y R2= 30 O?

Q: cantidad de calor (cal, calorías). R: resistencia (O, ohmios). /: corriente (A, amperios). t: tiempo (s, segundos). A l observar sobre una resistencia los valores de tensión y corriente, se aprecia (Figura 1.15) que al aumentar la ten­ sión también lo hace la corriente, llegando ambos al máxi-

— O % O— Figura 1.16. Serie.

1

Tabla 1.8. Asociación de resistencias. Asociación

Equivalente

R _ R: x R 2

r Rn Rt - n~T H

fl, + R2

© R

—I

I

I-

rt = r, +

R x R —— 1 r2 + r3

ÓN Y MANTENIMIENTO Solución: Al estar en serie ambas resistencias, la equivalente es la suma de ambas. Rt =

+ R 2 = 1 5 n + 3 0 f í = 45 Í1

Las bobinas se encuentran en muchos tipos de disposi­ tivos eléctricos, como por ejemplo: motores y transforma­ dores.

0

Actividad resuelta 1.8 ¿Cuál es la resistencia total de un circuito compuesto por dos resistencias en paralelo, sabiendo que R = 15 O y

r-C

1. ELECTROTECNIA

D-i

RECUERDA

Una espira es una vuelta com pleta alrededor del núcleo. Con el objetivo de aum entar el efecto de una espira, estas se multipli­ can formando un arrollamiento o bobina. Si aun así, se necesita seguir aumentando su efecto, se cam ­ bia el núcleo de aire por un núcleo de ferrita.

Una bobina se representa por el símbolo de la Figura 1.19 y se expresa por la letra L. Se define por el coeficiente de autoinducción (L ) cuya unidad de medida es el henrio (H ) pero al ser un valor alto se emplea el submúltiplo de milihenrio (mH; Im H = 10'3H).

-o 'V oFigura 1.17. Paralelo.

Solución: Al estar en paralelo ambas resistencias, se obtiene que la resistencia total es: 1 - = f — O L—i D R

1

1

+ ---

R , x R. 15 x 30 /?,.= — 1— * = --------=

io n

Figura 1.19. Símbolo de la bobina.

Tabla 1.9. El componente: bobina. Componente

Se observa (comparado con la actividad resuelta anterior) que la resistencia total es menor que la más pequeña de las resistencias.

1.6.2. La bobina Una bobina está formada por el arrollamiento de un conductor aislado sobre un núcleo. Este conductor está aislado mediante un barniz y como núcleo se emplea el aire o algún material con propiedades ferromagnéticas como la ferrita. Entre las espiras se crea un campo magnético.

I Bobina

L

Unidad de medida H

: Henrio

En corriente continua, al aplicar tensión, la bobina, como es solo un conductor eléctrico con muy baja resis­ tencia, se comporta como un cortocircuito, y por tanto no tiene especial interés. Sin embargo, en corriente alterna, la bobina presenta una resistencia en función de la frecuencia llamada reactancia inductiva y cuyo valor viene determi­ nado por la expresión:

X = co x L = 2 x n x f x L X : reactancia inductiva (fí, ohmios). f.

frecuencia (Hz, hercios).

L: coeficiente de autoinducción (H, henrios). Además, la bobina afecta al circuito provocando un re­ traso de la corriente respecto a la tensión de 90° (con­ siderando la bobina como ideal o con resistencia nula), o lo que es lo mismo, un adelanto de la tensión respecto a la corriente.

I

INSTALACIÓN Y

1. ELECTROTECNIA

©

- f

1-

90"

i L»c

Figura 1.20. Desfase en la bobina.

Las bobinas se pueden asociar en serie, paralelo o de forma mixta. En estos casos tenemos que: Tabla 1.10. Asociación de bobinas. Asociación

Equivalente

Valor ;

Lr = L ^ L 2

/J=1

Lr

' ,

¿, +

L.t

¿i >< (l2+ y ¿1 + (¿2 + y

Actividad resuelta 1 .9

Actividad resuelta 1 .1 0

¿Cuál es el coeficiente de autoinducción total del circui­ to serie de la figura, sabiendo que L, = 5 henrios y L 2= 3 henrios?

¿Cuál es el coeficiente de autoinducción total del circui­ to paralelo de la figura, sabiendo que L, = 5 henrios y L 2 = 3 henrios?

—O % O— % oFigura 1.21. Serie. Figura 1.22. Paralelo.

Solución: Solución: A l estar en serie ambas bobinas, se suman sus respectivos coeficientes de autoinducción. ¿ r = L | + L, = 5 H + 3 H = 8 H

A l estar en paralelo ambas bobinas, se obtiene que: 1

—

Lt

vÁ 1

= > —

=—

1

Z,

1

+— ;

l2

l

L, x L„

5x3

L, + L 2

5+3

t =-

= 1,875 H

Se observa (comparado con la actividad resuelta anterior) que el coeficiente de autoinducción es menor.

I

ÓN Y MANTENIMIENTO

1. ELECTROTECNIA

1.6.3. El condensador E l condensador está formado por dos placas conductoras de la electricidad, una enfrente de la otra y separadas por un aislante llamado dieléctrico. Como dieléctrico se suele emplear: aire, papel, mica, etc. Entre las placas o armadu­ ras del condensador se crea un campo eléctrico.

Figura 1.24. Símbolo del condensador.

Tabla 1.11. El componente: condensador. Componente

Unidad de medida

Condensador

C

i

F

Faradio

En corriente continua, al aplicar tensión al condensa­ dor, este se carga y una vez cargado se comporta como un circuito abierto impidiendo el paso de la corriente, y por tanto no tiene especial interés. Sin embargo, en corriente alterna, el condensador se carga y descarga en función de la variación de la tensión, además presenta una resistencia en función de la frecuencia llamada reactancia capacitiva y cuyo valor viene determinado por la expresión: l cü x

1 C

2x jtx fx C

X ■reactancia capacitiva (fl, ohmios). Figura 1.23. El condensador.

Un condensador se representa por el símbolo de la Figura 1.24 y se expresa por la letra C. Se define por la capacidad (Q cuya unidad de medida es el faradio (F), pero al ser un valor muy alto se emplean los submúltiplos de milifaradio (mF; 1 mF = 10'3 F ) y microfaradio (pF; 1 pF = 10'6F).

f.

frecuencia (Hz, hercios).

C: capacidad (F, amperios). Además, el condensador afecta al circuito provocando un retraso de la tensión respecto a la corriente de 90° (considerando el condensador como ideal o con resistencia nula), o lo que es lo mismo, un adelanto de la corriente respecto a la tensión.

‘

u,

G

90"

Figura 1.25. Desfase en e¡ condensador.

Actividad resuelta 1.11

NOTA TÉCNICA Existe una gran diversidad de tipos de condensadores. La ma­ yoría de ellos se em plean en electrónica. Los que se em plean en electricidad son de gran tam año debido a que trabajan a mayores tensiones.

Calcula la reactancia capacitiva de un condensador de 33 pF conectado a una red eléctrica de 50 Hz.

Solución: 1 X c =

w xC

1

2 x jix fx C

1

-=46,81 n 2 x ;rx 50x 68 x 10"6

I

INSTALACIÓN Y

1. ELECTROTECNIA

Los condensadores se pueden asociar en serie, paralelo o de forma mixta. En estos casos tenemos que: Tabla 1.12. Asociación de condensadores. Asociación

Equivalente

_rl HP

HP

HHHP

HP

HP HP

HP

HP-

Valor

;

/j=i

'

1;

A

c,

Q

ct = c, + c

2

C,= C' * C‘ b e + , c,

C1X(C 2+

Q

+ (C2 + Cj)

Actividad resuelta 1 .1 2

Solución:

¿Cuál es la capacidad total del circuito paralelo de la fi­ gura, sabiendo que C, = 75 pF y C2= 50 pF?

A l estar en serie ambos condensadores, se obtiene que:

HP HP

1 Vi 1 — =)

P

— o % o— Figura 1.26. Paralelo.

Solución: A l estar en paralelo ambos condensadores, sus capacida­ des se suman:

- P

1

P

1

c2

P =

C, x C ,

75 x 50

C, + C2

75 + 50

= 30 pF

E l condensador no se emplea tanto como las resisten­ cias o las bobinas, sin embargo se utiliza para contrarrestar los efectos de las bobinas ya que actúan en sentido contra­ rio a estas. S i se emplea el condensador adecuado se puede conseguir que un circuito compuesto de resistencias bobi­ nas y condensadores pueda tener un desfase entre la tensión y la corriente nulo, consiguiendo que ambas magnitudes estén en fase.

C = C, + C = 75 pF + 50 pF = 125 pF

■ ■ Actividad resuelta 1 .1 3 ¿Cuál es la capacidad total del circuito serie de la figura, sabiendo que C, = 75 pF y C2= 50 pF?

ip ir

1.6.4. Los circuitos en corriente alterna

En corriente alterna los circuitos eléctricos se pueden resu­ m ir por sus componentes básicos, o sea, resistencias, bobi­ nas y condensadores.

2

®

RECUERDA

En los com ponentes id eales el d esfase era de 9 0 °, pero en los

---- o % o Figura 1.27. Serle.

I

reales, el d esfase d epende p ara la bobina de su valo r de resis­ ten cia y d e su coeficien te de autoinducción, m ientras que para el cond ensad or depende de su resistencia y su cap acid ad .

ÓN Y MANTENIMIENTO

1. ELECTROTECNIA

Figura 1.28. Circuito de impedancias.

En función de la frecuencia de la red eléctrica, el circui­ to se puede traducir a sus impedancias. Si estos valores se trasladan a un diagrama vectorial se obtiene un triángulo llamado triángulo de impedancias.

P = U xI P: potencia (W, vatios). U: tensión (V, voltios).

/: corriente (A , amperios). Otras formas de expresar la potencia en función de la resistencia, son: P = I2 x R

p =

U2 R

Figura 1.29. Triángulo de impedancias.

Actividad resuelta 1.14 Z: impedancia (fí).

Por un receptor circulan 4,5 A el cual está conectado a una fuente de tensión de 24 V. ¿Cuál es la potencia de este receptor?

R: resistencia (fí). X: reactancia (fí). x =x L- x c

Solución: P = U x I = 24 V x 4,5 A = 108 W

1.7.2. La potencia en corriente alterna monofásica

Figura 1.30. Cálculo de reactancias.

En este triángulo se obtiene un ángulo rp, llamado factor de potencia, que representa el desfase entre la tensión y la corriente.

Como se ha estudiado, en corriente alterna se da un desfase entre la tensión y la corriente. Este desfase (rp) influye en el cálculo de la potencia. P = U x I x eos rp

1.7. La potencia eléctrica

P:

La potencia eléctrica de un circuito se define como el pro­ ducto de la tensión por la corriente que circula. En función de la naturaleza de la corriente, la potencia se expresa de las siguientes maneras.

■ ■ 1.7.1. La potencia en corriente continua La unidad de potencia es el vatio, que se representa por la letra W , aunque para unidades grandes se emplea el kilova­ tio (kW, 1 kW = 103W ).

potencia (W , vatios).

U:

tensión (V, voltios).

/:

corriente (A, amperios).