Manual m1 s1

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Manual del Modulo 1 submodulo 1

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Manual m1 s1

  1. 1. M1S1La electricidadLa electricidad es una de las formas de energía más empleada por el hombre, hasta tal punto que hoy en díaes difícil pensar en nuestra sociedad sin la electricidad. Con ella iluminamos nuestras viviendas, hacemosfuncionar nuestros electrodomésticos, medios de transporte, sistemas de comunicación, máquinas, procesosindustriales, etc. La electricidad se encuentra presente en nuestra vida cotidiana desde que suena eldespertador hasta que apagamos la luz al acostarnos.El éxito de la electricidad como fuente de energía se encuentra en la facilidad para obtenerla, trasportarla ytransformarla en otros tipos de energía.Pero, para entender bien a la electricidad es necesario conocerla a nivel atómico.Estructura del átomoComo sabemos, la materia está formada por moléculas, y estas a su vez, por átomos. El átomo es, por tanto,la parte más pequeña de la materia. Pero, ¿ de qué está constituido el átomo?Existen tres tipos de partículas subatómicas: el electrón, el protón, el neutrón.El electrón es de carga eléctrica negativa, tiene una masa muy pequeña y se desplazan alrededor del núcleoen trayectorias concéntricas llamadas capas.El protón tiene una masa mucho mayor que el electrón, se encuentra ubicado en el núcleo y una cargaeléctrica positiva. El numero de protones de un átomo recibe el nombre de numero atómico. Por ejemplo si elSilicio tiene un numero atómico de14 significa que tiene 14 protonesen su nucleo.El neutrón no tiene carga eléctrica,tiene una masa igual que protón ytambién se encuentra ubicado en elnúcleo.En su estado natural un átomo decualquier elemento contiene igualnumero de protones y electrones.Como la carga negativa de cadaelectrón es igual a la carga positivade cada protón, las dos cargasopuestas se cancelan, es por esoque decimos que un átomo en estascondiciones es eléctricamente neutro.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 1
  2. 2. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 2
  3. 3. M1S1Sin embargo, los átomos no siempre son neutros, ya que debido a fuerzas externas, puede perder o ganarelectrones procedentes de otros átomos. En el caso de que gane o acepte electrones, se queda con excesode carga negativa (es decir tiene más electrones que protones), por el contrario, cuando pierde o cedeelectrones, se queda con exceso de carga positiva (tiene más protones que electrones).En ambos casos, dicho átomo con exceso de carga (positiva o negativa) se comportará como si fuera élmismo una carga susceptible de moverse, siendo atraído o repelido. Debido a esa capacidad de moverse quetiene ahora ese átomo cargado se le da el nombre de ión.El átomo que ha cedido electrones será pues un ión positivo o catión.El átomo que ha ganado electrones será pues un ión negativo o anión.NIVELES DE ENERGÍA.En un átomo, los electrones están girandoalrededor del núcleo formando capas. En cadauna de ellas, la energía que posee el electrónes distinta, además cada nivel de energíaacepta una cantidad determinada deelectrones. En efecto; en las capas muypróximas al núcleo, la fuerza de atracción entreéste y los electrones es muy fuerte, por lo queestarán fuertemente ligados.Ocurre lo contrario en las capas alejadas, enlas que los electrones se encuentrandébilmente ligados, por lo que resultará másfácil realizarCONDUCTIVIDADCada átomo tiene una cantidad de electrones en su ultimo nivel de energía pero todos los átomos tienden acompletar su última capa con ocho electrones (regla del octete).Por ejemplo, un átomo que tenga siete electrones en la última capa, tendrá fuerte tendencia a captar uno dealgún otro átomo cercano, convirtiéndose en un ion negativo. En cambio, un átomo que tenga sólo un electrónen su última capa, tendrá tendencia a perderlo, quedándose con los ocho de la penúltima capa, yconvirtiéndose en un ion positivo.Y es precisamente esa capacidad de tener electrones libres capaces de desplazarse, se llama conductividad.Basándose en el criterio de mayor o menor conductividad, se pueden clasificar los materiales en tres grupos:CONDUCTORES: Son aquellos con gran número de electrones en la Banda de Conducción, es decir, congran facilidad para conducir la electricidad (gran conductividad). Todos los metales son conductores, unosmejores que otros. Buenos conductores son: la plata, el cobre, el aluminio, el estaño. Malos conductores son:el hierro, el plomo.AISLANTES: Son aquellos cuyos electrones están fuertemente ligados al núcleo y por tanto, son incapaces dedesplazarse por el interior y, consecuentemente, conducir. Buenos aislantes son por ejemplo: la mica, laporcelana, el poliéster, el aire.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 3
  4. 4. M1S1SEMICONDUCTORES:Son un grupo de elementos, o compuestos, que tienen la particularidad de que bajociertas condiciones, se comportan como conductores. Cuando estas condiciones no se dan, se comportancomo aislantes.Coloca el numero atómico de cada elemento dentro del circulo, distribuye los electrones de cada elemento ensus niveles de energía y menciona a que grupo pertenecen. Cu Ag Au He Ne Ar C Si GePrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 4
  5. 5. M1S1La carga eléctricaDebido a que algunos átomos pueden perder electrones y otros pueden ganarlos, es posible provocar latransferencia de electrones de un objeto a otro y se convierten en iones es decir que tiene carga eléctricadefinida (positiva o negativa). Por lo tanto estarán sujetos a la ley de las cargas que dice: Cargas iguales se repelen y cargas opuestas se atraenDiferencia de Potencial (Voltaje)Debido a la fuerza de su campo eléctrico, una carga eléctrica tiene la capacidad de efectuar un trabajo almover a otra carga por atracción o por repulsión. La capacidad de una carga para realizar trabajo se llamapotencial. Cuando dos cargas no son iguales existe entre ellas una diferencia de potencial. En palabrascoloquiales el voltaje es la fuerza que empuja a los electrones .La unidad básica de la diferencia del potencialo voltaje es el Volt (V). El símbolo es V e indica la capacidad de efectuar trabajo para que los electrones semuevan. Menor fuerza impulsa menor cantidad de electrones y por lo tanto hay menos corriente Mayor fuerza impulsa mayor cantidad de electrones y por lo tanto hay mas corrientePrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 5
  6. 6. M1S1 Corriente Eléctrica El flujo de electrones a través de un conductos se conoce como corriente eléctrica. Para producirla los electrones deben moverse debido a la aplicación de algún tipo de energía como voltaje, luz, calor etc. La unidad de la corriente es el ampere (A) y se representa mediante el símbolo I. Resistencia Eléctrica Otro parámetro eléctrico muy importante es la resistencia. La resistencia eléctrica es la propiedad que tiene el material para oponerse al paso de la corriente eléctrica.La resistencia se mide en ohms ( ) y se representa mediante el símbolo R. Cualquier dispositivo o consumidor conectado a un circuito eléctrico representa en sí una carga, resistencia u obstáculo para la circulación de la corriente eléctrica. A.-Electrones fluyendo por un buen conductor eléctrico, que ofrece baja resistencia. B.-Electrones fluyendo por un mal conductor. eléctrico, que ofrece alta resistencia a su paso. En ese caso los electrones chocan unos contra otros al no poder circular libremente y, como consecuencia, generan calor Avancen Deténganse e e e e e e Mientras menor sea esa resistencia, mayor será el flujo de electrones es decir la corriente eléctrica; y mientras mas elevada sea la resistencia menor será la corriente eléctrica.Voltaje Resistencia Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 6
  7. 7. M1S1Potencia EléctricaPara entender qué es la potencia eléctrica es necesario conocer primeramente el concepto de“energía”, que no es más que la capacidad que tiene un mecanismo o dispositivo eléctricocualquiera para realizar un trabajo.De acuerdo con la definición de la física, “la energía ni se crea ni se destruye, solamente setransforma”. En el caso de la energía eléctrica esa transformación se manifiesta en la obtención deluz, calor, frío, movimiento (en un motor), o en otro trabajo útil que realice cualquier dispositivoconectado a un circuito eléctrico cerrado. La potencia eléctrica es la rapidez con que se genera o se consume la energíaPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 7
  8. 8. M1S1Formas de Producir ElectricidadOrganizados en equipos los alumnos realizaran una consulta sobre como se produce laelectricidad y realizaran un mapa mental con esta información para exponerlo en clase. Pega aquí la foto de tu mapa mentalPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 8
  9. 9. M1S1 ¿Corriente Alterna y Corriente Directa?Corriente alternaSe denomina corriente alterna (abreviada CA enespañol y AC en inglés, de alternating current) a lacorriente eléctrica en la que la magnitud y el sentidovarían cíclicamente. La forma de oscilación de lacorriente alterna más comúnmente utilizada es la deuna oscilación senoidal (como se muestra en lafigura), puesto que se consigue una transmisión máseficiente de la energía. Sin embargo, en ciertasaplicaciones se utilizan otras formas de oscilaciónperiódicas, tales como la triangular o la cuadrada.Un ciclo completo consta de una onda positiva y una onda negativa. A la cantidad de ciclos que da la señal enun segunda se le conoce como FRECUENCIA y sus unidades son los Hertz.Este tipo de electricidad es la que llega a los hogares y a las empresas. La frecuencia de la electricidad decorriente alterna que llega a nuestros hogares es de 60 Hz. Lo que significa que alterna entre el semiciclopositivo y el semiciclo negativo 60 veces en un segundo.Corriente continuaLa corriente continua o corriente directa (CC enespañol, DC en inglés, de Direct Current) es el flujocontinuo de electrones a través de un conductor entredos puntos de distinto potencial. A diferencia de lacorriente alterna, en la corriente continua las cargaseléctricas circulan siempre en la misma dirección. Esdecir no cambia su polaridad con el tiempo. Este tipo deelectricidad la obtenemos de las baterías, las celdassolares, por reacción química entre otras.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 9
  10. 10. M1S1Reglas de seguridad para trabajar con electricidad La electricidad es una parte tan común de nuestras vidas que es fácil olvidar los peligros asociadoscon su uso. La falta de respeto hacia esos peligros trae como resultado un número elevado de muertes porelectrocución en el trabajo y en el hogar. Los choques eléctricos lo suficientemente fuertes como para matar auna persona ocurren cuando la corriente de la electricidad viaja a través del cuerpo, especialmente cerca delcorazón. El choque eléctrico también puede causar: • Dolor intenso; • Daño a los nervios, músculos o tejidos; • Sangrado interno; • Pérdida de la coordinación y control muscular; y • Paro cardíaco. Cualquier conocimiento de un sistema eléctrico es incompleto si se desconocen las reglas deseguridad elementales.Una persona recibe una descarga eléctrica cuando se convierte en el conductor que cierra un circuitoeléctricamente vivo. Esto puede suceder por ejemplo, cuando toca los polos positivo y negativo de unafuente DC, el vivo y el neutro de la línea de nuestros hogares, el vivo y cualquier elemento conductor quepermita el paso de la corriente. Los choques eléctricos pueden evitarse siguiendo los procedimientos de seguridad.Reglas de seguridad  Nunca trabaje sobre dispositivos energizados.  No asumas nunca que un circuito está desenergizado. Comprueba siempre por ti mismo que no tenga energía.  Si necesita trabajar sobre un circuito energizado, utilice siempre herramientas de mango aislado, así como equipos de protección apropiados  No juegues mientras estés realizando las practicas.  El calzado que usted use, debe garantizar que sus pies queden perfectamente aislados del piso.  No trabaje en zonas húmedas o mientras usted mismo o su ropa estén húmedos. La humedad reduce la resistencia de la piel y favorece la circulación de corriente eléctrica.  Se debe de usar ropa adecuada para este trabajo(gafas, guantes, zapatos, casco, etc.). AdemásNo utilices tampoco prendas sueltas que puedan enredarse. Si usas cabello largo, recógeloPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 10
  11. 11. M1S1  NO usar en el cuerpo piezas de metal, ejemplo, cadenas, relojes, anillos, etc. ya que podrían ocasionar un corto circuito.  Es conveniente trabajar con guantes adecuados cuando se trabaja cerca de líneas de alto voltaje y proteger los cables con un material aislante.  Hacer uso de herramientas adecuadas.  Mantén tus herramientas y demás elementos de trabajo eléctrico limpios y en buen estado.  De ser posible operar el circuito con una sola mano.  No trabajes con bajos niveles de iluminación, ni cuando estés cansado o tomando medicinas que induzcan al sueño.  No utilices agua para combatir incendios de origen eléctrico. Usa únicamente extintores de incendios apropiados, preferiblemente de anhídrido carbónico (CO2). También pueden servir algunas espumas y sustancias halogenadas  Localiza siempre el lugar donde están los dispositivos de desconexiónde los aparatos e instalaciones eléctricas comoenchufes, fusibles e interruptores generales. Si es necesario, márcalos con algún tipo de etiqueta.  No elimines la toma, ni los alambres de tierra de las instalaciones y aparatos eléctricos. Por el contrario, comprueba que estén en buen estado. Las conexiones detierra protegen a las personas de recibir choques eléctricos.  Una persona que no tenga habilidades para utilizar herramientas básicas o seguir instrucciones escritas no debe intentar realizar instalaciones ni reparaciones eléctricas de cierta magnitud.  Recuerda siempre que Cualquier error podría ser fatal o causar daños irreversiblesa ti, la propiedad y (o) a los aparatos eléctricos o electrónicos.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 11
  12. 12. M1S1Sistemas de unidades eléctricasDentro de las unidades de medidas básicas se encuentrael ampere que es la unidad de medida de la corrienteeléctrica, pero también tenemos unidades de medidasderivadas como los volts que la unidad de media de latensión eléctrica, los ohms que es la unidad de laresistencia eléctrica, los watts para medir la potencia, losHertz para medir frecuencia, Faradios para la capacidad,los henrios para la inductancia, entre otras. La siguiente tabla muestra las variables eléctricasmas comunes junto con sus unidades y símbolos. En el estudio de la electricidad y electrónica,algunas unidades resultan demasiado grandes odemasiado pequeñas es por eso que con muchafrecuencia se utilizan prefijos para representar de manera mas conveniente el valor de una variable. Porejemplo, para medir resistencia en lugar de decir 10,000 decimos 10 K ( porque K es el prefijo Kilo ysignifica 1000). En el caso de la corriente muchas ocasiones manejamos corrientes muy pequeñas como0.003 Amp y generalmente decimos 3 mA (porque m es el prefijo mili y significa 0.001)La tabla que a continuación se muestra contienen los prefijos mas comunes y su valor Prefijo Símbolo Valor Exa E 1000000000000000000 Peta P 1000000000000000 Tera T 1000000000000 Giga G 1000000000 Mega M 1000000 Kilo K 1000 mili m 0.001 micro 0.000001 nano n 0.000000001 pico p 0.000000000001 femto f 0.000000000000001 atto a 0.000000000000000001Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 12
  13. 13. M1S1EjemplosSi una resistencia es de 10 M ¿Cuántos ohms tiene?La letra M indica Mega, o sea un millón. Por lo tanto una resistencia de 10 M tiene 10 millones de ohms.Si una planta generadora tiene una potencia de 500,000 watts ¿Cuál es su capacidad en Kw?Sabemos que Kilo representa 1000, por lo tanto la planta generadora tiene una potencia de 500Kw.Notación CientíficaLa notación científica (o potencia de 10) es una manera rápida de representar un número utilizando potenciasde base diez. Esta notación se utiliza para poder expresar muy fácilmente números muy grandes o muypequeños.Los números se escriben como un producto:siendo:a es un número real mayor o igual que 1 y menor que 10, que recibe el nombre de coeficiente.n un número entero, que recibe el nombre de exponente. ×10 a la potencia que mueve el punto decimal donde deberías estar (o sea, que muestra cuántas posiciones se mueve el punto decimal). Potencias de 10Regla 1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 13
  14. 14. M1S1Regla 2Regla 3Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 14
  15. 15. M1S1Regla 4EquivalenciasExisten las equivalencias entre los prefijos y la notación científica, las cuales se presentan en la siguientetabla Prefijo Símbolo Potencia de 10 12 Tera T X 10 9 Giga G X 10 6 Mega M X 10 3 Kilo K X 10 mili m X 10-3 micro X 10-6 nano n X 10-9 pico p X 10-12Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 15
  16. 16. M1S1EjerciciosExprese cada uno de los valores siguientes en las unidades que se indican (use la notación científicadonde se requiera). 1) 5 600 000 pasar a Megaohms = 2) 2.2 M pasar a ohms = 3) 0.330 M pasar a K = 4) 0.013 Kv pasar a volts = 5) 0.24 A pasar a mA = 6) 20 000 A pasar a Amperes = 7) 0.25 mA pasar a A = 8) 10,000 v pasar a Kv = 9) 4,000,000 w pasar a Mw = 10) 20 nA pasar a Amperes =Expresa las siguientes valores utilizando prefijos y en notación científica Valor Prefijo Notación Científica 1) 0.000,004 A = 2) 50,000,000 W = 3) 18,000 V = 4) 50 000 = 5) 0.450 A = 6) 20,000 W = 7) 45,000 V = 8) 15,000,000 = 9) 0.0034 A = 10) 2,500 W =Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 16
  17. 17. M1S1Ley de OhmEsta ley establece la relación entre la intensidad (I), el voltaje (V) y la resistencia (R)La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico esdirectamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistenciadel mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente fórmula o ecuación:donde, empleando unidades del Sistema internacional de Medidas, tenemos que: I = Intensidad en ampers (A) V = Diferencia de potencial en volts (V) R = Resistencia en ohms ( Ω).A continuación se ilustran estas ecuaciones por medio del triángulo de la ley de Ohm. Si se quiere conocer laecuación para V, I, o R ; sólo debe cubrirse con el dedo la magnitud eléctrica que se desea encontrar.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 17
  18. 18. M1S1 ResistenciaVoltaje Corriente Así o mas sencillo Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 18
  19. 19. M1S1Ejemplo. Encuéntrese la corriente eléctrica ( I ) que circula por el circuito, cuando una pila de 1.5 voltsalimenta una carga cuya resistencia eléctrica es de 20 ohms. Para encontrar la corriente eléctrica ( I ) del circuito, conociendo el voltaje y la resistencia, empleamos la siguiente ecuación: I=V/R Sustituyendo los valores, I = 1,5 V / 20 Ω = 0,075 A Tenemos entonces, que por el circuito circula una corriente de 0,075 amperes, es decir, de 75 mA .Potencia EléctricaLa potencia eléctrica P usada en cualquier parte de un circuito es igual a la corriente (I) Multiplicada por elvoltaje (V). Si formula esEn donde:P= Potencia en wattsI= Corriente en amperesV= Voltaje en voltsOtras formas de calcular la potencia son : R= Resistencia en ohmsConociendo 2 de estas variables, podremos calcular la tercera.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 19
  20. 20. M1S1Ejercicios en binas. 1) Calcula la potencia consumida y la intensidad de la corriente que alimenta a una lavadora de juguete que tiene una resistencia de 10 ohms y funciona con una batería con una diferencia de potencial de 30 V. 2) Calcula el voltaje y la potencia de una plancha, por el que atraviesa una corriente de 4 amperes y presenta una resistencia de 10 ohms. 3) Calcula la resistencia y la potencia de una carga que consume una corriente de 5 amperes y cuando se conecta a un voltaje de 10 volts. 4) Calcula la resistencia y la corriente de una carga que consume 45 w cuando se conecta a una fuente de 15 volts. 5) Calcula la intensidad que lleva una corriente eléctrica y la potencia consumida por un circuito en el que seencuentra una resistencia de 25 ohms y que presenta una diferencia depotencial entre los extremos del circuito de 80 volts.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 20
  21. 21. M1S1 6) Calcula la potencia y el voltajeque alimenta a un refrigerador sitiene una intensidad de 2.5 amperes y una resistencia de 500 ohms. 7) Una resistencia disipa una potencia de 2 kw si su valor es de 5 . Determina el voltaje aplicado y la corriente que circula a través de ella. 8) Una resistencia disipa una potencia de 470.4 w y circula a través de ella una corriente de 8.4 amperes. Determina el voltaje aplicado y el valor de la resistencia. 9) Calcula la potencia consumida y la corriente a través de una resistencia de5 ohms cuando se conecta a una fuente devoltaje de 50 volts. 10) Un motor tiene una potencia eléctrica de 2.2 kw. Cuando se conecta a 110 v. Determina cual es su resistencia y que corriente demanda.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 21
  22. 22. M1S1Ejercicio Individual.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 22
  23. 23. M1S1Ejercicio Individual.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 23
  24. 24. M1S1CIRCUITOS SERIE Y PARALELODependiendo de la forma como estén interconectados los diferentes elementos en un circuito, van a tenercaracterísticas propias de voltaje, corriente y resistencia eléctrica. En las siguientes secciones describiremoslos principales aspectos relacionados con los circuitos serie, paralelo y mixtos.Circuito Serie.Un circuito serie es aquel en el que todos sus componentesestán conectados de forma talque sólo hay un camino para la circulación de la corriente eléctrica. En el circuito serie la corriente eléctrica ( I ) es la misma en todas las partes del circuito, es decir, que la corriente que fluye por R1, recorre R2, R3 y R4 y es igual a la corriente eléctrica que suministra la fuente de alimentación. Con respecto al voltaje ( V ) en un circuito serie, podemos decir que cada elemento del circuito tiene su propio voltaje. Además el voltaje suministrado por los elementos fuente es igual a la suma de los voltajes en los extremos de cada elemento carga.Las formulas para los circuitos en serie son:Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 24
  25. 25. M1S1Ejemplo:Se tiene un circuito resistivo en serie de tres resistencias conectadas a una fuente de voltaje de 120volts. La resistencia 1 es de 30 , la resistencia 2 es de 10 y la resistencia 3 es de 20Para este circuito en serie encuentre el voltaje en cada una de las resistencias y la potencia de cadaelemento del circuito.Procedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt=120 volts R1=30 I1= V1= P1=Rt= R2=10 I2= V2= P2=It= R3=20 I3= V3= P3=Pt=Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 25
  26. 26. M1S1Ejercicios en binas.1.- Se tiene un circuito resistivo en serie de tres resistencias conectadas a una fuente de voltaje. La corrientetotal que circula por el circuito es de 10 A. La resistencia 1 es de 2 , la resistencia 2 es de 3 y laresistencia 3 es de 5Procedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt= R1= 2 I1= V1= P1=Rt= R2= 3 I2= V2= P2=It= 10 A R3= 5 I3= V3= P3=Pt=Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 26
  27. 27. M1S12.-Se tiene un circuito resistivo en serie de cinco resistencias conectadas a una fuente de voltaje de 60 volts.Se sabe que las caídas de voltaje en las resistencias R1, R2, R4 y R5 son 10V, 15v, 8V y 10VrespectivamenteProcedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt= 60 V R1= I1= V1= 10 V P1=Rt= R2= I2= V2= 15 V P2=It= R3= I3= V3= P3=Pt= R4= I4= V4= 8 V P4= R5= I5= V5= 10 V P5=Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 27
  28. 28. M1S13.-Se tiene un circuito resistivo en serie de dos resistencias conectadas a una fuente de voltaje de 120 volts.Se sabe la resistencia 1 es de 5 y su potencia disipada es de 80 wProcedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt= 120 V R1= 5 I1= V1= P1= 80WRt= R2= I2= V2= P2=It=Pt=Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 28
  29. 29. M1S14.-Se tiene un circuito resistivo en serie de tres resistencias conectadas a una fuente de voltaje de 120 volts.La resistencia 1 es de 1.5 K , la resistencia 2 es de 2 k y la resistencia 3 es de 2.5 kProcedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt= 120 V R1= 1.5 k I1= V1= P1=Rt= R2= 2 k I2= V2= P2=It= R3= 2.5 k I3= V3= P3=Pt=Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 29
  30. 30. M1S15.-Se tiene un circuito resistivo en serie de 2 resistencias conectadas a una fuente de voltaje de 10 volts. Laresistencia 1 es de 5 , la resistencia 2 es de 15Procedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt= 10 V R1= 5 I1= V1= P1=Rt= R2= 15 I2= V2= P2=It=Pt=Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 30
  31. 31. M1S1Ejercicios individuales.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 31
  32. 32. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 32
  33. 33. M1S1Circuito Paralelo: En un circuito paralelo dos o más componentes están conectados a los terminales de lamisma fuente de voltaje. Podemos definir cada terminal como un nodo del circuito y decir entonces que en un circuito paralelo todos sus elementos están conectados al mismo par de nodos. Cada camino paralelo es una rama con su propia corriente, en donde la corriente suministrada por los elementos fuente es igual a la suma de las corrientes que circulan por cada elemento carga.El voltaje entre el par de terminales de un circuito paralelo es uno sólo y es igual al voltaje de la fuente dealimentación.Las formulas para los circuitos en serie son: Formula General Cuando son 2 resistencias en paralelo Cuando las resistencias son del mismo valorPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 33
  34. 34. M1S1Ejemplo: Se tiene un circuito resistivo en paralelo de 2 conectadas a una fuente de voltaje de 120 volts. Laresistencia 1 es de 30 , la resistencia 2 es de 20 .Para este circuito en serie encuentre el voltaje en cada una de las resistencias y la potencia de cadaelemento del circuito.Procedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt=120 volts R1=30 I1= V1= P1=Rt= R2=20 I2= V2= P2=It=Pt=Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 34
  35. 35. M1S1Ejercicios en binas.1.- Se tiene un circuito resistivo en paralelo de tres lámpara conectadas a una fuente de voltaje de 110 v. Lacorriente que circula por la lámpara 1 es de 2 amperes, la corriente que circula por la lámpara 2 es de 2 ampy por la tercer lámpara pasa 1 ampere.Para este circuito encuentre las variables restantesProcedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt= 110 Volts R1= I1= 2 A V1= P1=Rt= R2= I2= 2 A V2= P2=It= R3= I3= 1A V3= P3=Pt=Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 35
  36. 36. M1S12.- Un circuito en paralelo consiste de una cafetera de 15 , un tostador de 25 y una sartén electica de 12 conectados a 120 volts. Para este circuito encuentre las variables restantesProcedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt= 120 V R1= 15 I1= V1= P1=Rt= R2= 25 I2= V2= P2=It= R3= 12 I3= V3= P3=Pt= IPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 36
  37. 37. M1S13.-Cuatro lámparas de 60 W cada una de ellas se conecta en paralelo a una fuente de voltaje de 120 volts.Para este circuito encuentre las variables restantes.Procedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt= 120 V R1= I1= V1= P1= 60WRt= R2= I2= V2= P2= 60 WIt= R3= I3= V3= P3= 60 WPt= R4= I4= V4= P4= 60 WPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 37
  38. 38. M1S14.-Se tiene un circuito resistivo en paralelo de tres resistencias conectadas a una fuente de voltaje.La corrientetotal que sale de la fuente es de 2 amperes. La resistencia 1 es de 20 , la resistencia 2 es de 30 y laresistencia 3 es de 40 . Para este circuito encuentre las variables restantes.Procedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt= R1= 20 I1= V1= P1=Rt= R2= 30 I2= V2= P2=It= 2 Amp R3= 40 I3= V3= P3=Pt=Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 38
  39. 39. M1S15.-Se tiene un circuito resistivo en paralelo de 5 resistencias conectadas a una fuente de voltaje de 20 volts.La R1 es de 5 , la R2 es de 15 , la R3 es de 20 , la R4 es de 50 , la R5 es de 40 . Para este circuitoencuentre las variables restantes.Procedimiento1.- Dibuja el circuito y coloque los datos2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos3.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt= 20 V R1= 5 I1= V1= P1=Rt= R2= 15 I2= V2= P2=It= R3= 20 I3= V3= P3=Pt= R4= 50 I4= V4= P4= R5= 40 I5= V5= P5=Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 39
  40. 40. M1S1Ejercicios individuales.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 40
  41. 41. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 41
  42. 42. M1S1Circuito Mixto Es una combinación de elementos tanto en serie como en paralelos. Para la solución de estos problemas se trata de encontrar la resistencia equivalente de este circuito, reduciendo los elementos que se encuentran en serie y en paralelo hasta que nos quede una sola resistencia.. Ejemplo Determine los parámetro faltantes de este circuito 2.- Selecciona las formulas a utilizar y realiza los cálculos Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 42
  43. 43. M1S13.- Registra tus resultados sin olvidar indicar las unidades de cada variableVt= 50 V R1= 3 I1= V1= P1=Rt= R2= 7 I2= V2= P2=It= R3= 4 I3= V3= P3=Pt= R4= 6 I4= V4= P4= R5= 12 I5= V5= P5=Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 43
  44. 44. M1S1Elementos de las instalaciones eléctricasPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 44
  45. 45. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 45
  46. 46. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 46
  47. 47. M1S1 Tubería a PVC PoliductoPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 47
  48. 48. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 48
  49. 49. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 49
  50. 50. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 50
  51. 51. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 51
  52. 52. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 52
  53. 53. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 53
  54. 54. M1S1Símbolos en instalaciones eléctricasLa importancia de los símbolos eléctricos es que te permite adaptarte a unas leyes de comunicaciónadecuada al sistema, esto quiere decir que la simbología eléctrica es fundamental para un eléctrico ya que sino sabe estas normas no podrá trabajar bien con los demás.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 54
  55. 55. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 55
  56. 56. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 56
  57. 57. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 57
  58. 58. M1S1Alambrado y Diagramas de conexionesPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 58
  59. 59. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 59
  60. 60. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 60
  61. 61. M1S1Componente Conductores 2 Conductores 1 Neutro y 1 Retorno 2 Conductores 1 Viva y 1 Retorno 2 Conductores 1 Neutro y 1 Viva 3 Conductores Uno de los apagadores lleva 2 Puentes y 1 Viva El otro lleva 2 Puentes y 1 Retorno 2 Conductores 1 Viva y 1 Retorno 2 Conductores 1 Neutro y 1 Retorno 5 Conductores Llegan 1 Viva y 1 Neutro Salen 1 Viva , 1 Neutro y 1 tierra 2 Conductores Entra 1 Viva Sale 1 Viva Entran 2 conductores 1 Viva y 1 Neutro Salen Varios conductores Varias Vivas y 1 NeutroPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 61
  62. 62. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 62
  63. 63. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 63
  64. 64. M1S1Dibuja el plano de tu casa, coloca los símbolos de los elementoseléctricos y realiza el diagrama de cableado.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 64
  65. 65. M1S1 ¿Qué es electrónica? La electrónica es la rama de la física que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente. En este curso nos enfocaremos a la electrónica analógica. La electrónica analógica es una parte de la electrónica que estudia los sistemas en los cuales sus variables; tensión y corrientevarían de una forma continua en el tiempo.¿Recuerdas que son los ¿Semiconductores? semiconductores? ……mmmmm SEMICONDUCTORES: Los semiconductores son materiales que tienen la particularidad de que bajo Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 65
  66. 66. M1S1ciertas condiciones, se comportan como conductores. Cuando estas condiciones no se dan, se comportancomo aislantes. Los materiales semiconductores nos interesan porque con ellos se fabrican los dispositivoselectrónicos. Los semiconductores más importantes, utilizados actualmente, son el germanio (Ge) y el silicio (Si),ambos tienen cuatro electrones de valencia. (Ver pagina 4) DOPAJE La técnica del dopaje consiste simplemente en alterar la estructura interna de un semiconductor,añadiendo dentro de él una pequeñísima cantidad de átomos de otro elemento bastante similar al original. Aldopar un semiconductor se produce un gran aumento de su permisividad al paso de la corriente. Lapresenciadedeterminadas impurezas enlaestructu- adel r átomopuedemodificardemodoradicalsucomportamientoeléctricoydarorigenamateriales con excelentespropiedadesparalafabricacióndedispositivoselectrónicos.Los elementos extraños que se utilizan para realizar el -dopaje son Boro o Fósforo Materiales Tipo P Cuando al dopar introducimos átomos contres electrones de valencia en un elemento deátomos con cuatro estamos formando unsemiconductor tipo P, viniendo su nombre delexceso de carga positiva que tienen estoselementos. Estos átomos "extraños" que hemosañadido se recombinan con el resto pero nosqueda un "hueco" libre que produce atracciónsobre los electrones que circulan por nuestroelemento. Material tipo PPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 66
  67. 67. M1S1 Material tipo N Sin embargo, si los átomos añadidos tienen cinco electrones en su última capa, el semiconductor sedenomina de tipo N, por ser más negativo que uno sin dopar. En este tipo de materiales tenemos un quintoelectrón que no se recombina con los demás y que, por tanto, está libre y vaga por el elemento produciendocorriente. Material tipo N DIODOS RECTIFICADORES Los diodos rectificadores sondispositivos semiconductores de dos terminalesla terminal positiva llamada ánodo y la terminalnegativa llamada cátodo, una de las principales características "prácticas" de los diodos es facilitar el paso dela corriente continua en un único sentido (polarización directa).El diodo esta formado por una parte de material tipo P y otra parte de material tipo NPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 67
  68. 68. M1S1 En la región de la unión ydebido a la ley de las cargas loselectrones del material tipo N cruzan launión y pasan al material tipo N dejandohuecos en su lugar. A estarecombinación de huecos y deelectrones en el área en donde serealiza la unión se le llama barrera de potencial Si conectamos una batería en losterminales extremos de la unión p-n de maneraque el terminal negativo de la batería estáconectada al lado p de la unión, y el positivo allado n, la polaridad de la unión será tal quetenderá a llevar los huecos del tipo p y loselectrones del tipo n a alejarse de la unión por lotanto, la corriente será cero, a esto se le conocecomo polarización inversa Si polarizáramos directamente la unión p-n quedaría el tipo p con tensión positiva y el tipo ncon potencial negativo. Al aplicar una tensióndirecta al diodo, se reduce la barrera de potencialen la unión por lo tanto, los "huecos" y loselectrones atravesarán la unión, creándose unacorriente que circulará a través de ambas regionesen un solo sentido. Caída de tensión directa: Se dageneralmente para dos valores de corrientedirecta. los valores típicos son: para diodos desilicio, 0,7 V; y 0,3 V para diodos de germanio.APLICACIONES DE LOS DIODOSLos diodos tienen varias aplicaciones como son: Rectificación RegulaciónPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 68
  69. 69. M1S1 VisualizaciónRectificadores El primero de los rectificadores que vamos a ver es el llamado RECTIFICADOR DE MEDIA ONDA. Es el más sencillo de todos los rectificadores y también el más barato pero, como nadie es perfecto, el rectificador de media onda es uno de los menos usados cuando se requiere eficacia y buen rendimiento, pero el más utilizado si lo que se requiere es un bajo costo. Este circuito rectificador está formado por un solo diodo. La tensión de entrada al circuito es tensiónde corriente alterna. Durante el ciclo positivo el ánodo del diodo es más positivo que el cátodo y la corrientepuede circular a través del diodo. Pero cuando estamos en el ciclo negativo, el diodo se abre porque sepolariza inversamente. La onda de salida ha quedado reducida a la mitad y de ahí viene el nombre derectificador de media onda. Una tensión de corriente alterna tiene dos "mitades", una positiva y otra negativa, en el caso anterior,hemos usado el rectificador para anular la parte negativa y nos hemos "quedado" con la positiva. Perotambién podemos "quedarnos" con la negativa, simplemente con cambiar el sentido del diodo dentro delcircuito rectificador. El rectificador de onda completa Es el rectificador más usado.La gran diferencia con el rectificadorde onda media es que, en este caso,obtenemos a la salida tensión en todoinstante y no tenemos intervalos de tiempo con una tensión nula como ocurría con el otro rectificador. Es unpoco más caro ya que está constituido por un número mayor de componentes pero merece la pena dada sumayor eficacia. Estos rectificadores están constituidos principalmente por dos diodos y un transformador con tomacentral. En este circuito tenemos dos diodos y cada uno de ellos va a permitir el paso a la corriente en un casoopuesto. Así, uno circulará cuando la tensión de corriente alterna de entrada se encuentre en el ciclo positivoy, el otro, cuando se encuentre en el negativo. Rectificador puente Con este tipo derectificadoresnecesitamoscuatro diodos, por lo que elPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 69
  70. 70. M1S1costo de este tipo de circuitos es superior a los vistos anteriormente. El rectificador en puente está formado por cuatro diodos que forman un "puente" entre la entrada yla salida. Si el ciclo de tensión de la corriente alterna es el positivo, circula corriente por los diodos 1 y 2,obteniendo en la salida una tensión igual que la de entrada. Si el ciclo de entrada es negativo, circula corrientepor los diodos 3 y 4, y obtenemos a la salida una tensión igual en amplitud que la de entrada pero positiva envez de negativa. Por tanto, en cada ciclo estamos obteniendo en la salida una tensión de corriente continuapositiva y de igual amplitud que la de entrada. FUENTES DE ALIMENTACIÓN Los diodos son dispositivos electrónicos cuyo funcionamiento consiste en permitir el paso de lacorriente en un sentido y oponerse en el opuesto. Vamos a ver una de las aplicaciones de los diodos gracias aesta característica. Las fuentes de alimentación son usadas para suministrar corriente eléctrica a nuestrosaparatos electrónicos, pero como parten de una corriente alterna es necesario transformarla a corrientecontinua. El proceso se divide en distintas etapas bien diferenciadas, como puede verse en la ilustracióncorrespondiente. La corriente eléctrica en "bruto" viene como corriente alterna y con tensión variable; sinembargo, tras atravesar la fuente de alimentación, obtenemos corriente continua con tensión constante... yesta es la que nos interesa pues es la que vamos a conectar a nuestros dispositivos.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 70
  71. 71. M1S1 Claro que si. Existen varios mas. Acontinuacion ¿Existen otr veremos tipos de diod Algunos de ellosPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 71
  72. 72. M1S1DIODO ZENEREs un tipo especial de diodo, que diferencia del funcionamiento de los diodos comunes, como el diodorectificador en que esta diseñado para trabajar en polarización inversa. Si el diodo zener se polariza ensentido directo se comporta como un diodo rectificador común.Funcionando en polarizacióninversa el diodo zener mantiene entre sus terminales una tensión de valorconstante.Los diodos zener se utilizan en circuitos reguladores de voltaje, los cuales mantienen el voltaje de salidaconstante sin importar el consumo de corriente en la carga o las variaciones de la línea de alimentacióncomercial. En la siguente figura se muestra su símbolo.EL DIODO EMISOR DE LUZ (LED)Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 72
  73. 73. M1S1El LED es un diodo que cuando está en conducción (polarizacióndirecta) libera energía en forma de radiación electromagnéticavisible, es decir enciende de un determinado color.Se fabrican como pequeñas lámparas,encapsulando el semiconductor en plásticotransparente que puede ser de distintoscolores. (rojo, amarillo, naranja, verde etc.)Para identificar las terminales de un LED podemos utilizar la siguiente regla. La patilla mas larga es el Ánodo (+) La mas corta, y el chaflán del encapsulado corresponden al Cátodo (-)La corriente que soportan los LED esal rededor de los 20 mA, y se pueden conectar acualquier valor de tensión siempre y cuando respetemos esta intensidad máxima.NOTALos LED`s si no se protegen se queman, es por eso que siempre esnecesario proteger a los led colocando una resistencia limitadora. (Unaresistencia de 330 Ω por cada 5 volts estará muy bien)TRANSISTORES BIPOLARES Los transistores son unos de los dispositivos más importantes. Están construidos con materialessemiconductores pero con estructuras más complejas que los diodos. Son la base de la electrónica y uno delos objetivos actuales es ir reduciendo su tamaño continuamente. El transistor es un dispositivo semiconductor de tres capas que consiste de dos capas de materialtipo n y una capa tipo p, o bien, de dos capas de material tipo p y una tipo n. al primero se le llama transistorNPN, en tanto que al segundo transistor PNP. Cada una de las tres secciones que forman el transistor recibe un nombre:emisor que emite portadoresColector que los recibe o recolectabase modula el paso de dichos portadoresPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 73
  74. 74. M1S1El transistor es un amplificador de corriente, esto quiere decir que la corriente que circula por el "colector" esfunción amplificada de la que se inyecta en la “base”, pero naturalmente, el transistor sólo gradúa la corrienteque circula a través de El, desde una fuente de corriente continua conectada al "emisor" y circula hacia lacarga por el "colector". El factor de amplificación logrado entre corriente de base y corriente de colector, sedenomina β (beta) del transistor. Este factor se llama y es un dato propio de cada transistor.A este tipo de transistores también se les conoce como BJT por su abreviatura en ingles Bipolar JunctionTransistor (transistor bipolar de unión) Cuando a un transistor se le polariza es decir se conectan fuentes de energía a sus terminales elcircuito consta de 2 etapas (etapa de entrada y etapa de salida) Esto ocaciona que surgan 3 configuraciones diferentes en que se puede conectar el transistor.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 74
  75. 75. M1S1Base común (BC).Emisor común (EC).Colector común (CC).Configuración de Base Común La terminología de la base común se deriva del hecho de que la base es común tanto a la entradacomo a la salida de la configuración.Con un circuito de base común no vamos a conseguir ganancia en lacorriente. La característica principal de estos circuitos es que tienen mucha ganancia de tensión, es decir, latensión de salida va a ser mucho mayor que la tensión de entrada.Configuración de Emisor ComúnLa terminología del Emisor común se deriva del hecho de que el Emisor es común tanto a la entrada como ala salida de la configuración. La configuración de emisor común es la más usada. En él, el transistor actúacomo un amplificador de la corriente y de la tensión. Aparte de los efectos de amplificación, también invierte latensión de señal, es decir, si la tensión es tendente a positiva en la base pasa a ser tendente a negativa en elcolector.Configuración de colector ComúnLa terminología del Colector común se deriva del hecho de que el Colector es común tanto a la entrada comoa la salida de la configuración. A esta configuración se la suele llamar seguidor de emisor. Con este tipo decircuitos no vamos a conseguir una amplificación de tensión, pero son muy buenos amplificadores de lacorriente y de ahí viene su utilidad. La entrada de señal se produce por la base y la salida por el emisor, envez de por el colector como en el resto de los circuitos.Cuando el transistor se comporta como un amplificador la corriente de colectar depende directamente de lacorriente aplicada a la base y de la ganancia (β) IC * IBCuando el transistor se comporta como interruptor puede estar cerrado o abierto.TRANSISTOR BIPOLAR COMO INTERRUPTORCuando un transistor se utiliza como interruptor o switch la corriente de base debe tener un valor para lograrque el transistor se abra y otro paraque se cierre- Un transistor abierto tiene unacorriente de colector (Ic) mínima(prácticamente igual a cero) y unatensión colector emisor (VCE)Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 75
  76. 76. M1S1máxima (casi igual a la tensión de alimentación).- Un transistor cerrado tiene una corriente de colector (Ic) máxima y una tensión colector emisor (VCE) casinula (cero voltios). Para lograr que el transistor se abra, el valor de la corriente de base debe ser bajo o mejor aún, cero.Para lograr que el transistor se cierre, el valor de la corriente de base debe calcularse dependiendo de lacarga que se esté operando entre encendido y apagado (funcionamiento de interruptor) Si se conoce cual es la corriente que necesita la carga para activarse (se supone un bombillo o foco),se tiene el valor de corriente que habrá de conducir el transistor cuando este cerrado y con el valor de lafuente de alimentación del circuito, se puede obtener la recta de carga.EJEMPLO DE DISEÑOCalcular el valor de Rb (resistencia de base) que ha de utilizarse, para que el circuito funcione como uninterruptorDatos:- La tensión de alimentación es de 12 Volts- Lámpara de 12 volts, 1.2 watts- El B (beta) mínimo del transistor es de 200Para poner el transistor cerrado.Obtener Ic:Potencia de la lámpara= P = V x I, despejando II = Ic = P / V = 1.2 watts / 12 volts = 100 mASe escoge el B menor (200) para asegurar de que el transistor se cierre.Corriente de base = Ib = Ic / B = 100 mA / 200 = 0.5 mA.Esta es la corriente de base necesaria para que el transistor se sature y encienda la lámpara.Para calcular Rb se hace una malla en el circuito de la base:12 V = Rb x Ib – VbeRb = (12 – 0.7 ) / Ib = 11.3 V. / 0.5 mA = 2260Ω . Para efectos prácticos Rb = 2.2 KΩPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 76
  77. 77. M1S1- Para poner el transistor abierto.Para que la lámpara se apague, basta que lacorriente que pase a través de él (Ic) sea cero.Para lograrlo se pone la resistencia de base atierra.EL RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILICIO (SCR)El SCR es un interruptor semiconductor unidireccional de 3 terminales que se utiliza primordialmente paracontrol de energía de ca y cd. El SCR tiene 4 capas de material semiconductor dispuestas en una estructuraPNPN. Las terminales del ánodo y cátodo se conectan a las capas externas P y N. Se conecta una terminalde compuerta a la capa P interna, que sirve para disparar al SCR al estado de conducción.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 77
  78. 78. M1S1FUNCIONAMIENTO El SCR se comporta de forma muy parecida a un diodo, es decir solamente conduce cuando estapolarizado directamente, sin embargo el SCR tiene una tercera terminal llamada compuerta (gate) que tiene lafunción de controlar el disparo del SCR. Para que un SCR se ponga en conducion se deben de cumplir las siguientes condiciones: 1. Debe de estar polarizado directamente 2. El voltaje entre ánodo y cátodo deberá ser mayor que el voltaje de mantenimiento (VH). 3. Deberá de haber momentáneamente un pulso en la compuerta (I GT 20 mA). (Una vez puesto en conducción el SCR no es necesario que se mantenga la corriente en la compuerta) Para sacar de conducción aun SCR bastara con reducir la corriente entre ánodo y cátodo por debajode la corriente de mantenimiento (IH). Esto generalmente ocurre cuando el voltaje de alimentación pasa a cerovolts. Otra forma de sacar de conducción al SCR es aplicar momentáneamente un pulso negativo a lacompuerta (este método es menos utilizado que el anterior)APLICACIONES DEL SCRUna aplicación muy frecuente de los SCR es el control de potencia en alterna en reguladores de lámparas(dimmer), calentadores eléctricos y motores eléctricos.En la Figura 10.8 se muestra un circuito de control de fase de media onda y resistencia variable. Entre losterminales A y B se aplican 120 V (AC). RL representa la resistencia de la carga (por ejemplo un elementocalefactor o el filamento de una lámpara). R1 es una resistencia limitadora de la corriente y R2es unpotenciómetro que ajusta el nivel de disparo para el SCR. Mediante el ajuste del mismo, el SCR se puededisparar en cualquier punto del ciclo positivo de la onda en alterna entre 0 y 180º, como se aprecia en laFigura 10.8.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 78
  79. 79. M1S1Figura 10.8: (a) Conducción durante 180º (b) Conducción durante 90ºCuando el SCR se dispara cerca del principio del ciclo (aproximadamente a 0º), como en la Figura 10.8 (a),conduce durante aproximadamente 180º y se transmite máxima potencia a la carga. Cuando se dispara cercadel pico positivo de la onda, como en la Figura 10.8 (b), el SCR conduce durante aproximadamente 90º y setransmite menos potencia a la carga. Mediante el ajuste de RX, el disparo puede retardarse, transmitiendo asíuna cantidad variable de potencia a la carga.Cuando la entrada en AC es negativa, el SCR se apaga y no conduce otra vez hasta el siguiente disparodurante el ciclo positivo. Es necesario repetir el disparo en cada ciclo como se ilustra en la Figura 10.8.Figura 10.8: (a) Conducción durante 180º (b) Conducción durante 90ºCuando el SCR se dispara cerca del principio del ciclo (aproximadamente a 0º), como en la Figura 10.8 (a),conduce durante aproximadamente 180º y se transmite máxima potencia a la carga. Cuando se dispara cercadel pico positivo de la onda, como en la Figura 10.8 (b), el SCR conduce durante aproximadamente 90º y setransmite menos potencia a la carga. Mediante el ajuste de RX, el disparo puede retardarse, transmitiendo asíuna cantidad variable de potencia a la carga.Cuando la entrada en AC es negativa, el SCR se apaga y no conduce otra vez hasta el siguiente disparodurante el ciclo positivo. Es necesario repetir el disparo en cada ciclo como se ilustra en la Figura 10.9. Eldiodo se coloca para evitar que voltaje negativo en AC sea aplicado a la gate del SCRPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 79
  80. 80. M1S1TRIAC (Control de potencia en corriente alterna)El Triac es un dispositivo semiconductor que pertenece a la familia de los dispositivos de control tiristores. El triac es en esencia la conexión de dos SCR´s en paralelo pero conectados en sentido opuesto y compartiendo la misma compuerta. El triac puede conducir en ambas direcciones. Cualquiera que sea la polarización del dispositivo, para que cese la conducción hay que hacer disminuir la corriente porPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 80
  81. 81. M1S1debajo de la corriente de mantenimiento IH. El triac sólo se utiliza en corriente alterna y al igual que el SCR, se dispara por la compuerta. Como el triac funciona en corriente alterna, habrá una parte de la onda que será positiva y otra negativa. La parte positiva de la onda (semiciclo positivo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de arriba hacia abajo (pasará por el SCR que apunta hacia abajo), de igual manera: La parte negativa de la onda (semiciclo negativo) pasará por el triac siempre y cuando haya habido una señal de disparo en la compuerta, de esta manera la corriente circulará de abajo hacia arriba (pasará por el tiristor que apunta hacia arriba) Para ambos semiciclos la señal de disparo se obtiene de la misma patilla (la puerta o compuerta). Lo interesante es, que se puede controlar el momento de disparo de esta patilla y así, controlar el tiempo que cada SCR estará en conducción. (recordar que un SCR sólo conduce cuando ha sido disparada (activada) la compuerta y entre sus terminales hay un voltaje positivo de un valor mínimo para cada tiristor) Entonces, si se controla el tiempo que cada SCR está en conducción, se puede controlar la corriente que se entrega a una carga y por consiguiente la potencia que consume. Ejemplo: Una aplicación muy común es el atenuador luminoso de lámparas incandescentes (circuito de control de fase). El triac controla el paso de la corriente alterna a la lámpara (carga), pasando continuamente entre los estados de conducción (cuando la corriente circula por el triac) y el de corte (cuando la corriente no circula) Si se varía el potenciómetro, se varía el tiempo de carga de un capacitor causando que se incrementePrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 81
  82. 82. M1S1 o reduzca la diferencia de fase de la tensión de alimentación y la que se aplica a la compuerta Notas: - La diferencia de fase o la fase entre dos señales u ondas se define como el ángulo (diferencia de tiempo) que existe entre los dos orígenes de las mismas.AplicaciónDimmer (Control de potencia a una carga de corriente alterna)Si se desea controlar el nivel de iluminación del dormitorio o controlar la velocidad de un taladro o unventilador (motores de corriente alterna), este es el circuito que busca. El triac controla el paso de la corriente alterna a la carga conmutando entre los estados de conducción (pasa corriente) y corte (no pasa corriente) durante los semiciclos negativos y positivos de la señal de alimentación (110/220 VAC), la señal de corriente alterna que viene por el tomacorrientes de nuestras casas. El triac se disipará cuando el voltaje entre el capacitor y el potenciómetro (conectado a la compuerta del TRIAC) sea el adecuado. Hay que aclarar que el capacitor en un circuito de corriente alterna (como éste) tiene su voltaje atrasado con respecto a la señal original. Cambiando el valor del potenciómetro, se modifica la razónPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 82
  83. 83. M1S1 de carga del capacitor, el atraso que tiene y por ende el desfase con la señal alterna original. Esto permite que se pueda tener control sobre la cantidad de corriente que pasa a la carga y así la potencia que en ésta, se va a consumir. Lista de componentes:2 Resistencias de 47 KΩ,1 Resistencia de 100Ω,1Potenciómetro de 100KΩ3 Capacitores de 0.1 uF.1 TRIAC de 2 amperes1 Cable con clavija1 Socket y un foco de 75 wattsIdentifica Y Describe Componentes Electrónicos Aspecto Fisico Descripción SímboloPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 83
  84. 84. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 84
  85. 85. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 85
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  89. 89. M1S1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 89
  90. 90. M1S1 PracticasPractica 1 Código de colores y Ley deOhmPractica 2 Circuito Resistivos en SeriePractica 3 Circuitos Resistivos en ParaleloPractica 4 Instalaciones EléctricasPractica 5 RectificadoresProyecto “Fuente de voltaje regulable”Practica 6 El transistor como interruptorProyecto “Luz Nocturna automática”Practica 7 El SCRPractica 8 El TRIACProyecto “ Control de potencia de corriente alterna con tiristores”Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 90
  91. 91. M1S1PRACTICA # 1 CODIGO DE COLORES Y LEY DE OHMNOMBRE DEL ALUMNO:________________________________________ N° LISTA:_____ EQUIPO:______ MATERIALR1 RESISTENCIA DE 1000 1 MINILABR2 RESISTENCIA DE 4700 1 MULTIMETROR3 RESISTENCIA DE 10000OBJETIVOEl alumno identificara el valor nominal de varias resistencias por medio del código de colores, asi comotambién comprobara la ley de Ohm y realizara mediciones de voltaje y corriente en circuitos resistivos enserie y en paralelo.MEDIDAS DE SEGURIDAD1.- Los niveles de energía ya sea por voltaje o por corriente pueden llegar a causar lesiones graves opermanentes2.- Cumplir con el reglamento de laboratorio y las normas de seguridad establecidas3.- Manejar los instrumentos de medición con extremo cuidad.4.- Desenergizar el circuito antes de hacer cualquier modificaciónINTRODUCCIONCódigo de coloresConsiste en unas bandas que se imprimen en el componente y que nos sirven para saber el valor de éste.George Simon Ohm estableció por primara vez la relación que existe entre la corriente ( I ), el voltaje ( V ) y laresistencia ( R ) en la ley que lleva su apellido.Ley de ohm.La corriente que pasa por un circuito cerrado es directamente proporcional al voltaje e inversamenteproporcional a la resistencia.Este concepto se expresa mediante la siguiente figura E R IPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 91
  92. 92. M1S1PROCEDIMIENTOPARTE A CÓDIGO DE COLORES1.- ANOTE EL CÓDIGO DE COLORES DE LA RESISTENCIA 1BANDA 1__________ BANDA 2____________ BANDA 3___________ BANDA 4_________RESISTENCIA NOMINAL: RESISTENCIA MAXIMA RANGO DE RESISTENCIA TOLERANCI RESISTENCIA REAL: MINIMA ALA RESISTENCIA REAL ESTA DENTRO DEL RANGO DE TOLERANCIA______________2.- ANOTE EL CÓDIGO DE COLORES DE LA RESISTENCIA 2BANDA 1__________ BANDA 2____________ BANDA 3___________ BANDA 4_________RESISTENCIA NOMINAL: RESISTENCIA MAXIMA RANGO DE RESISTENCIA TOLERANCIA RESISTENCIA REAL: MINIMALA RESISTENCIA REAL ESTA DENTRO DEL RANGO DE TOLERANCIA______________3.- ANOTE EL CODIGO DE COLORES DE LA RESISTENCIA 3BANDA 1__________ BANDA 2____________ BANDA 3___________ BANDA 4_________RESISTENCIA NOMINAL: RESISTENCIA MAXIMA RANGO DE RESISTENCIA TOLERANCIA RESISTENCIA REAL: MINIMAPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 92
  93. 93. M1S1LA RESISTENCIA REAL ESTA DENTRO DEL RANGO DE TOLERANCIA______________PARTE B LEY DE OHM1.- ARMA EL CIRCUITO DE LA FIGURA 1 A 12 volts R12.- TEÓRICAMENTE DETERMINA LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE QUE PASARA POR EL CIRCUITO.V= 12 VOLTSR= ___________I = ___________ (Calculada)3,. MIDE CON EL AMPERÍMETRO LACORRIENTE QUE CIRCULA POR EL CIRCUITO.I = ___________ (Medida)4.- ¿LAS CORRIENTES MEDIDAS Y CALCULADAS SON APROXIMADAMENTE IGUALES?5.- ARMA EL CIRCUITO DE LA FIGURA 2 A 9 volts R16.- TEÓRICAMENTE DETERMINA LA INTENSIDAD DE LA CORRIENTE QUE PASARA POR EL CIRCUITO.V= 9 VOLTSR= ___________I = ___________ (Calculada)7,. MIDE CON EL AMPERÍMETROLA CORRIENTE QUE CIRCULA POR EL CIRCUITO.I = ___________ (Medida)8- ¿LAS CORRIENTES MEDIDAS Y CALCULADAS SON APROXIMADAMENTE IGUALES?9.- ANOTA TUS CONCLUSIONESPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 93
  94. 94. M1S1PARTE C1.- ARMA EL CIRCUITO DE LA FIGURA A2.- TEÓRICAMENTE DETERMINA LA INTENSIDAD DE LACORRIENTE QUE PASARA POR EL CIRCUITO A LOSSIGUIENTES VALORES DE VOLTAJE R2 VOLTAJE 0 VOLTS 3 VOLTS 6 VOLTS 9 VOLTS 12 VOLTS CORRIENTE3.- ANOTA EN LA SIGUIENTE TABLA LOS VALORES MEDIDOS DE CORRIENTE PARA CADA UNO DELOS VALORES DE VOLTAJE VOLTAJE 0 VOLTS 3 VOLTS 6 VOLTS 9 VOLTS 12 VOLTS CORRIENTE4.- ¿EXISTE DIFERENCIA ENTRE LOS DATOS TEÓRICOS Y LOS PRÁCTICOS?_____________5.- EN CASO DE EXISTIR DIFERENCIA ¿A QUE SE DEBE ESTA?6.- GRAFICA EN EL PLANO 1 LOS VALORES OBTENIDOS EN EL PUNTO 10 mA PLANO 1 VOLTSPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 94
  95. 95. M1S1 LISTA DE COTEJO (Evaluación del producto) PRÁCTICA # 1 CÓDIGO DE COLORES Y LEY DE OHM Nombre del alumno: ______________________________________________________________ Instrucciones: A continuación se presentan los criterios que han de ser verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. De la siguiente lista marque con una  aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante el desempeño. N° Desarrollo Si No N/A PARTE A 1 Obtuvo el valor nominal, el valor real y el rango de la resistencia 1 2 Obtuvo el valor nominal, el valor real y el rango de la resistencia 2 3 Obtuvo el valor nominal, el valor real y el rango de la resistencia 3 PARTE B 11 Armo el circuito de la figura 1 12 Calculo la corriente que circula por el circuito. 13 Midió la corriente que circula por el circuito. 14 Armo el circuito de la figura 2 15 Calculo la corriente que circula por el circuito. 16 Midió la corriente que circula por el circuito. PARTE C 17 Armo el circuito de la figura 3 18 Realizo los cálculos teóricos de corriente para los distintos valores de voltaje 19 Midió los distintos valores de corriente para los distintos valores de voltaje 20 Grafico los valores obtenidos 21 Obtuvo sus conclusiones en cada parte de la practica ObservacionesInstructor: ING. ROBERTO G. ADAN SANCHEZ Hora de inicio:_______ Hora de termino:________ Evaluación:______ Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 95
  96. 96. M1S1GUÍA DE OBSERVACIÓN (evaluación de desempeño)INSTRUCCIONES: Observe si la ejecución de las actividades que se enuncian las realiza el estudiante que seestá evaluando y marcar con una “X“ el cumplimiento o no en la columna correspondiente, así mismo esimportante anotar las observaciones pertinentes. Nombre de la Codigo de Colores y Ley de Ohm Practica N° 1 practica Nombre del alumno: A continuación se presentan los criterios que van a ser verificados en el desempeño del alumno mediante la observación del mismo. Instrucciones: De la siguiente lista marque con una  aquellas observaciones que hayan sido cumplidas por el alumno durante su desempeño Si No No Desarrollo Aplica 1. Preparó el equipo a emplear, los instrumentos de medición, las herramientas y los materiales en las mesas de trabajo. 2. Analiza los diagramas de los circuitos propuestos por el docente. 3. Realiza los cálculos matemáticos para validar los valores de los componentes. 4. Consulta manuales del fabricante para verificar características de los componentes a emplear. 5. Propone la forma de armar el circuito en equipo, estableciendo los pasos a seguir. 6. Arma un circuito propuesto y realiza las mediciones pertinentes 7. Anoto los resultados obtenidos en la practica 8. Al finalizar la practica anoto sus propias conclusiones 9. Aplicó las medidas de seguridad e higiene en el desarrollo de la práctica. 10. Guardó apropiadamente los instrumentos, herramientas y materiales utilizados en la práctica. 11. Limpió su área de trabajo. 12. Participó de manera activa en las estrategias de construcción del aprendizaje recomendadas. 13. Realizo la práctica con responsabilidad, limpieza, seguridad y trabajo en equipo.Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 96
  97. 97. M1S1 Observaciones: DOCENTE: Roberto Gerardo Adán Sánchez Hora de Hora de Evaluación: inicio: término:PRACTICA # 2CIRCUITOS RESISTIVOS EN SERIENOMBRE DEL ALUMNO:________________________________________ N° LISTA:_____ EQUIPO:______ MATERIALR1 RESISTENCIA DE 1000 1 MULTIMETRO DIGITALR2 RESISTENCIA DE 10000 1 MINILABR3 RESISTENCIA DE 4700OBJETIVOEl alumno armara circuitos resistivos en serie y calculara sus parámetros principales para despuéscompararlos contra los parámetros que obtendrá mediante mediciones y así sacar sus propiasconclusiones.MEDIDAS DE SEGURIDAD1.- Los niveles de energía ya sea por voltaje o por corriente pueden llegar a causar lesiones graves opermanentes2.- Cumplir con el reglamento de laboratorio y las normas de seguridad establecidas3.- Manejar los instrumentos de medición con extremo cuidad.4.- Desenergizar el circuito antes de hacer cualquier modificaciónINTRODUCCIÓNUN CIRCUITO EN SERIE ES AQUEL EN DONDE LA CORRIENTE TIENE SOLAMENTE UN CAMINO PARAFLUIR. LOS DISPOSITIVOS EN UN CIRCUITO EN SERIE ESTAN CONECTADOS UNO DETRÁS DE OTRO.LAS FORMULAS PARA LOS CIRCUITOS RESISTIVOS EN SERIE SON LAS SIGUIENTES: R1Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 97 R2 R3
  98. 98. M1S1Rt = R1 + R2 + R3 + RnVt = V1 + V2 +V3+ VnIt = I1 + I2 + I3 + InPT = P1 + P2 + P3 + PnPROCEDIMIENTO1.- MIDA CON EL MULTÍMETRO EL VALORE DE CADA UNA DE LAS RESISTENCIAS EN FORMAINDEPENDIENTE Y REGISTRE SU VALOR.RESISTENCIA VALOR INDICADO VALOR EXISTE DIFERENCIA ENTRE ESTOS 2 MEDIDO VALORES? A QUE SE DEBE?R1 1000R2 10000R3 47001.- ARMA EL CIRCUITO DE LA FIGURA 1 R1 R2 R32.- EN BASE A LA FORMULA DE RESISTENCIA TOTAL CUAL DEBE DE SER LA Rt TOMANDO ENCUANTA LOS VALORES MEDIDOSRt Calculada ____________________3.- AHORA MIDA CON EL MULTÍMETRO LAS TRES RESISTENCIAS EN SERIERt Medida ____________________4.- COLOQUE EL AMPERÍMETRO EN SERIE CON EL CIRCUITO ENCIENDA LA FUENTE, AJÚSTELA A 15VOLTS Y REGISTRE LOS SIGUIENTES VALORES DE CORRIENTEPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 98
  99. 99. M1S1 A A R1 R1 R1 R2 R2 R2 R3 R3 R3 AI1 = ________________ I2 = ________________ I3 = ________________5.- ANOTA TUS CONCLUSIONES6.- APAGUE LA FUENTE, QUITE EL MULTIMETRO Y PONGALO EN LA FUNCION DE VOLTAJE, MIDA LOSSIGUIENTES VOLTAJES. V R1 R1 R1 V R3 R2 R2 R2 R3 R3 R3 VV1 = ________________ V2 = ________________ V3 = ________________7.- SUMA LOS VOLTAJES V1, V2 Y V3 QUE VALOR DE VOLTAJE OBTUVISTE? ______________8.- CUAL ES EL VOLTAJE AL QUE ESTA AJUSTADA LA FUENTE? ________________9.- SON IGUALES? ______________10.- ANOTA TUS CONCLUSIONESPrueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 99
  100. 100. M1S1PUNTOS IMPORTANTES¿Como se obtiene la resistencia total en un circuito en serie?¿Qué pasa con el voltaje de la fuente de alimentación en un circuito en serie?¿Como son las corrientes que circulan en un circuito en serie?¿Qué pasa si se abre una resistencia en un circuito en serie?Prueba circuitos eléctricos y electrónicos parasistemas de control Página 100

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