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Manuales_practicos_de_refrigeracion_11
Pedro chenga Chenga
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Manuales prácticos de
refrigeración 11
Francesc Buqué
CORRIENTE ELECTRICA
[ PRINCIPIOS DE ELECTRICIDAD I
21.1. NATURALEZA DE LA ELECTRICIDAD
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
Entre todas las ideas que existen sobre la electricidad y su comportamiento, existe una teoría
que nos ayudará mucho a comprender el funcionamiento de todos los componentes eléctricos de
un circuito.
Para explicar esta teoría empezaremos por considerar la molécula. Como ya es sabido una
molécula es la partícula más pequeña de cualquier sustancia. Por ejemplo, una molécula de sal es
la partícula más pequeña que puede existir sin dejar de ser sal. Si llevamos la división más allá,
no tendremos ya sal, sino, un átomo del elemento sodio y otro de cloro.
Hay noventa y dos elementos en total, estando entre ellos el sodio y el cloro juntamente con
otros tan familiares como el hierro, y otros tan raros como el protoactinio. Estos elementos al
combinarse entre si, forman todas las sustancias conocidas. El agua se compone de dos átomos del
elemento hidrógeno y un átomo del elemento oxígeno.
Se cree que cada átomo está formado por un núcleo central, y uno o varios electrones alrededor
de este núcleo central. El núcleo central del átomo permanece fijo en su posición, pero en
determinadas circunstancias pueden separarse de los átomos algunos electrones y vagar sueltos o
asociarse con otros átomos .
. ---~
/ ___ o •
. ' \ \
(~(i) JJ
• _____ o •
'---_./
Se supone que los electrones son partículas de electricidad propiamente dicha. Cuando los
electrones se mueven a través del cuerpo de una sustancia, corno por ejemplo, a través del alambre
de cobre tenemos electricidad en movimiento, o sea, una corriente eléctrica.
La aplicación de una fuerza eléctrica suficiente hará que los electrones abandonen la sustancia
y se desplacen a través del espacio que la rodea. Esto es lo que sucede en los tubos de televisión,
en los tubos de rayos X y en las lamparas fluorescentes.
5
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
Aunque más importante aún que saber lo que es realmente la electricidad, es saber como se
puede controlar, como seleccionar, instalar y conservar la maquinaria eléctrica, y que se debe hacer
cuando algo no marcha bien.
Es importante conocer suficientemente las reglas y las leyes que rigen el comportamiento de la
electricidad con el fin de poder discurrir uno mismo, para resolver cualquier emergencia. Esto no
quiere decir que sea necesario para ello estudiar ingeniería eléctrica, que comprende las matemáticas
elevadas y otras ciencias, pero si quiere decir que hay que estar minuciosamente familiarizado con
la electricidad práctica o aplicada.
Antes de seguir adelante con nuestra clasificación de los aparatos y dispositivos eléctricos, hay
dos cosas que deben entenderse bien, en lo que respecta a la electricidad.
Por de pronto, la energía como ya sabemos puede existir en muchas formas diferentes: mecánica,
química, eléctrica, calorífica, luminosa, física, etc. Según una ley fundamental, esos diferentes
tipos de energía no pueden crearse ni tampoco destruirse, sin embargo, pueden transformarse
fácilmente los unos en los otros.
Primero: el noventa y nueve por ciento, por lo menos, de todas las aplicaciones útiles de la
electricidad, exigen que ésta esté en movimiento. La electricidad estática no es más útil, en lo que
respecta a realizar trabajo, que una correa inmóvil de transmisión entre una máquina y la máquina
que ha de accionar. La electricidad en movimiento recibe el nombre de corriente eléctrica.
Segundo: la electricidad en movimiento, o sea la corriente eléctrica, proporciona el medio más
eficaz para transportar la energía de un lugar a otro, y para cambiar una forma de energía en otra.
El movimiento mecánico, el calor, la luz, la energía química, el sonido y la radiación pueden
producir todos una corriente eléctrica.
6
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.2. ÁTOMO
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
Un átomo está constituido por:
- una parte central y fija que es llamada núcleo.
- una parte exterior donde existen unas partículas que giran a gran velocidad alrededor de la
parte fija.
Las partículas que giran alrededor del núcleo 10 hacen en distintas capas u órbitas, y al conjunto
de todas las capas de un átomo se le llama envoltura.
En el núcleo existen varios tipos de partículas, siendo una de estas partículas el protón, que
tiene carga eléctrica positiva. En la envoltura existe un solo tipo de partícula, que es el electrón,
con carga eléctrica negativa.
A los electrones de la última capa del átomo (la más alejada del núcleo), los llamamos electrones
libres, ya los electrones del resto de las capas los llamamos electrones fijos.
Tendremos en cuenta que los electrones fijos no pueden desplazarse de unos átomos a otros, sin
embargo los electrones libres sí.
Generalmente los átomos tienen igual número de protones en su núcleo que de electrones en su
envoltura, en este caso reciben el nombre de neutros, así pues, si un átomo tiene siete protones
en el núcleo, para que sea un átomo neutro tendrá que tener siete electrones en su envoltura.
Átomo neutro
e
.!f)(±) .. e .. e
e~
Átomo con carga eléctrica negativa.
7
21. Corriente eléctrica. Principios de electricidad
Debido a la facilidad de desplazamiento de los electrones libres, un átomo puede ceder o ganar
electrones. De esta forma, el átomo deja de ser neutro, pasando a ser excitado o que tiene carga
eléctrica.
Si el número de electrones de la envoltura de un átomo es mayor que el de protones de su núcleo,
el átomo tiene carga eléctrica negativa, aunque un átomo también puede perder electrones, en
este caso el número de protones del núcleo es mayor que el de electrones de la envoltura, y en este
caso diremos que el átomo tiene entonces carga eléctrica positiva.
Es decir, la carga eléctrica positiva o negativa no es más que un defecto o exceso de electrones
en un cuerpo.
. ...--...... -_.--..,
Los electrones ltbres se mueven de ~"....?'< )
un lugar con exceso de electrones a éf'--~, \) .,if
otro con defecto. ~>.: . .-._-~_ ~---:::: .. .-.....
(,.~\.') /~/ ~-
~ !,..¿.. . ..-..... (),
~.-. ~
"-' O-~'
La corriente eléctrica es el desplazamiento de electrones libres.
El movimiento de los electrones libres lo podemos comparar al movimiento que se produce
cuando en una fila hecha con fichas de dominó, empujamos la primera de ellas y ese impulso se
transmite a través de todas hasta llegar a derribar la última.
".
-"',,\
• , • , , • • • •
\, " -"'" •
• • .. .. • 11
• , • • ~ • "
Para que esto suceda es necesario que haya fichas intermedias que transmitan el movimiento,
del mismo modo, para que los electrones libres se puedan desplazar, es necesario que encuentren
en su camino otros átomos con nuevos electrones libres.
A los cuerpos capaces de transmitir o conducir la corriente eléctrica se les llama conductores,
aunque hay cuerpos que en sus átomos no tienen electrones libres, yen tal caso reciben el nombre
de aislantes.
8
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.3. CIRCUITO ELECTRICO
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
En todo circuito eléctrico podemos distinguir los tres elementos fundamentales que son:
GENERADOR, CONDUCTORES Y RECEPTOR.
CONDUCTOR
GENERADOR
o::
o
f-
ü
=' o
2
O
Ü
El generador sirve para crear la fuerza electromotriz, que es la causa del establecimientode la
tensión y de la circulación de corriente en el circuito, el camino que recorre la corriente eléctrica
desde donde se produce ( generador), hasta donde va a ser utilizada (receptor), es a través de los
conductores.
El receptor es un aparato que transforma la energía eléctrica que recibe, en otro tipo de energía.
Interruptor
En todo circuito se prevé la posibilidad de interrumpir o establecer la circulación de corriente
a través de un interruptor.
9
21. corriente eléctrica. Principios de electricidad
21.4. INTENSIDAD DE CORRIENTE.
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
La magnitud que nos indica la cantidad de electrones que ha circulado se llama cantidad de
electricidad, pero como el electrón es muy pequeño, en la práctica para medir la cantidad de
electricidad se utiliza como unidad el culombio.
Veamos un ejemplo comparativo que ayude a comprender esta magnitud.
Si decimos que por una carretera han pasado 30 coches, no nos damos idea de la importancia
de la circulación o de la intensidad de tráfico, sin embargo, si decimos que los 30 coches han pasado
en 5 segundos, vemos que la intensidad de tráfico es de 6 coches por segundo.
Si por un conductor circula una cantidad de electricidad de 30 culombios, no nos damos idea de
la importancia de dicha circulación de corriente, en cambio, si decimos que los 30 culombios han
pasado en 5 segundos, si que podemos indicar que la circulación de corriente es de 6 culombios
por segundo.
1 .1
La cantidad de electricidad que circula en la unidad de tiempo se llama intensidad de corriente,
y se representa por la letra ( 1 ). La unidad de intensidad de corriente se llama amperio.
por tanto: 1 amperio = 1 columbia: 1 segundo.
Para medir la intensidad de corriente se utiliza un amperímetro, o bien una pinza amperimétrica.
10
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.5. FUERZA ELECTROMOTRIZ
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
La causa que origina el movimiento de los electrones libres de unos átomos a otros es la fuerza
electromotriz. Esta fuerza electromotriz origina entre dos puntos cualquiera de un conductor un
desnivel eléctrico.
+
Placa de Placa de
cobre .5inc
~ -'- :r. 7'
11~¡¡~~i¡¡1 !
-----------....:-_-----...:-_~---=--
A este desnivel eléctrico lo llamamos tensión o diferencia de potencial ( d.d.p. ), teniendo
como unidad de medida el voltio.
Para medir la tensión entre dos puntos usaremos el voltímetro.
21.6. RESISTENCIA
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
Un material conductor ofrece poca resistencia al paso de la corriente eléctrica. Por tanto, de
aquí se desprende que una de las características esenciales de un conductor es su resistencia, y se
representa con la letra ( R ).
La resistencia de un conductor depende de su longitud, de su sección y de 10 conductor que sea
el material con el que está fabricado ( resistividad ). La resistividad de un conductor se representa
con la letra griega (p) que se lee "ro"
Para expresar la resistencia de un conductor se utiliza como unidad de medida el ohmio (O ).
11
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.7. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA CORRIENTE CONTINUA Y ALTERNA
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
En un circuito alimentado por una corriente continua, la tensión e intensidad no cambian de
valor y la corriente no cambia de sentido.
Intensidad Intensidad
+~A ____ ~c=.c~.~ ____ _
I ~ +
Tiempo Tiempo
La corriente alterna, es una corriente que cambia de valor gradualmente e invierte su sentido de
circulación en periodos regulares de tiempo.
La curva que nos representa una corriente alterna se denomina senoide.
Una onda o senoide tiene una parte con valores positivos y otra parte con valores negativos, y
a cada una de las partes de una senoide se la llama alternancia.
La corriente alterna en cada instante tiene un determinado valor, y la unión de todos los valores
positivos no interrumpidos forman una alternancia positiva, y de la misma forma con los valores
negativos.
En toda representación gráfica de una senoide, a una alternancia positiva le sigue una alternancia
negativa, y al conjunto de dos alternancias seguidas o sea de una onda completa se le denomina
ciclo.
12
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
- Una corriente alterna monofásica se representa por una senoide.
- Una corriente alterna bifásica está formada por dos alternancias monofásicas.
- Una corriente alterna trifásica está formada por tres alternancias monofásicas.
MONOFASICA BIFÁSICA TRIFASICA
Al tiempo que tarda en completarse un ciclo le llamamos periodo. Al número de períodos por
segundo se le llama frecuencia, y a un período por segundo se le llama hertzio, que abreviadamente
se representa Hz.
13
21. corriente eléctrica. principios de electricidad
21.8. CARACTERISTICAS DEL SISTEMA ELÉCTRICO
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
Las características principales de todo sistema eléctrico son el número de fases, la tensión de
servicio y la frecuencia de red.
Respecto al número de fases, los sistemas más utilizados son los trifásicos, mientras que los
monofásicos se emplean solo para instalaciones de baja tensión.
Las tensiones de servicio normalizadas, tanto para el subsistema de transporte como para el de
distribución, son los representados en esta figura, estas tensiones constituyen la característica de
mayor importancia a la hora de diseñar una red de distribución.
Central hidráulica
Central térmica
Alternador
Centrales generadoras
(subsistema
de producción)
400 kV
Líneas de transporte
(subs¡,stema
de transporte)
Abonado media tensión
132/20 kV
380 V
Abonado baja tensión
Redes de distribución
(subsistema
de distribución)
El valor de la frecuencia de servicio para toda Europa y para gran parte del mundo, a excepción
de América, esta normalizado en 50 ciclos o hertzios ( Hz ) por segundo.
El centro de transformación está destinado principalmente a reducir las tensiones de servicio de
la red de distribución ( 11, 15,20,35,45 Kv) a los valores de tensión de consumo en baja tensión
( 380 / 220 ó 220 / 127 V).
14
21. corriente eléctrica. principios de electricidad
21.9. REDES SECUNDARIAS DE DISTRIBUCION
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
Según sea su naturaleza, las redes de distribución se dividen en: redes de distribución por
corriente continua y redes de distribución por corriente alterna.
El estudio de las primeras no es preciso, al ser un sistema de distribución que prácticamente ha
desaparecido por razones económicas y técnicas.
Las redes de distribución por corriente alterna generalmente se realizan a través de sistemas
monofásicos de dos conductores ( fase y neutro ) y sistemas trifásicos a tres ó cuatro conductores.
En el caso de instalaciones eléctricas de baja tensión, las tensiones nominales se normaliza en
los valores siguientes:
Corriente alterna trifásica
127 V entre fase y neutro.
220 V entre fase y neutro220 V entre fases
380 V entre fases
440 V entre fases
220 In
R
s
T
, o No
220 220
BIFÁSICO
380m
I
I
I
I
I
I
1
I
I
I
I
¡
I
220 125 220 220 220
MONOF. MONOFÁSICO
De entre estas tensiones nominales normalizadas se califican como preferentes las de 380 V
entre fases y 220 V entre fase y neutro.
15
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.10. TOMA DE TIERRA
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
En todas las instalaciones de baja tensión, hay que garantizar la seguridad de sus usuarios,
dotándolas de los mecanismos de protección necesarios.
La defensa contra los contactos indirectos es fundamental cuando se trata de instalaciones a las
que se conectan una extensa gama de aparatos eléctricos, que son susceptibles de deterioro desde
el punto de vista eléctrico.
Este sistema de protección se basa principalmente en no permitir tensiones o diferencias de
tensión superiores a los 24 voltios, mediante una instalación conductora paralela a la instalación
de enlace del edificio, capaz de enviar a tierra cualquier corriente de fuga, de derivación, etc., así
como las descargas de origen atmosférico.
o
O
Instalación
de
tierra
Línea de
I Antenas
1---_ .. _-- Ascensores
--~ Montacargas
Pararrayos ~É! Conducto'"' ._ f de protección
->
Líne8 ,
-- secundaria
(j(~ tierra
línea principal de tiene ---1--""
.. - Servicios
Punto de puesta
a tierra
el'l!ace con .......... !----
-----llo~:as
tierra
~~---1~~~~~~--~~_~
ElectlOdos
Esquema de la puesta a tierra de un edificio de viviendas
El color del cable de toma de tierra en cualquier instalación eléctrica siempre se distingue por
las franjas longitudinales con los colores amarillo - verde, y debe tener una sección igual al
conductor de fase.
16
21. Corriente eléctrica. Principios de electricidad
21.11. INSTRUMENTAL DE MEDICION
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Comprobar el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
El instrumental necesario para realizar las diferentes comprobaciones eléctricas comprende: un
tester equipado con voltímetro para la medición en corriente alterna y continua , un ohómetro que
permita la medición de pequeños valores de resistencia, ya que los bobinados del compresor tienen
estas características, y para la medición de intensidades de corriente es conveniente utilizar una
pinza amperimétrica por la rapidez de conexión con respecto al tester.
En el mercado existe un gran surtido de pinzas amperimétricas digitales, que también incluyen
voltímetro y ohómetro.
Los testers convencionales no acostumbran a incorporar escalas de medición para intensidades
en corriente alterna ACA ( amperios corriente alterna ), aunque en caso de llevarla para realizar
la medición tendríamos que instalar el instrumento en serie con una de las líneas de alimentación
eléctrica al aparato, sin tener en cuenta la instalación de las puntas de medición.
Aunque los testers si acostumbran a llevar escala de medición para intensidades en corriente
continua DCA ( amperios corriente directa ), aunque normalmente se usan en esta escala los
submúltiplos del amperio, normalmente el miliampério ( mA).
ACV rv pcv. =
600 V OFF 600 V
20
mADO
200 V
-o
013M.o.
AOV rv pov. =
600 V OHl 600 V
20
IDA PO
-o
olRldD
17
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
El instrumento también lo instalaremos en serie como en el caso anterior, pero acordándonos
cuando se vaya a instalar las puntas de prueba, que la corriente continua tiene polaridad.
En cuanto a la medición de intensidades en corriente alterna a través de la pinza amperimétrica
solo tendremos que colocar el selector en una escala que cubra el valor de la medición, abrir la
boca de la pinza y colocar dentro de su diámetro interior el conductor al que se le quiera comprobar
la intensidad de la corriente en circulación.
Para la medición de voltaje en corriente alterna, las puntas del tester las instalaremos en paralelo
con el componente y por supuesto con la máquina conectada a la red eléctrica y en marcha, sin
tener importancia los colores de las puntas en su instalación a los puntos de control, ya que este
tipo de corriente varía su polaridad 50 veces por segundo.
Según el modelo de tester, la zona destinada a esta medición vendrá señalizada con las letras
ACV (voltaje corriente alterna) o bien con V y la senoide de la corriente alterna.
1M 1K
+0
-o
ACA ollMD
[1 11
Las escalas que encontraremos en esta zona, corresponden al máximo voltaje que podemos medir
según sea la posición del selector. Por supuesto ante la duda de la tensión que podamos encontrar
en la medición, situaremos el selector en la escala más alta.
La zona destinada a la medición de voltaje en corriente continua vendrá señalizada con las letras
DCV ( voltaje corriente directa ó continua) o bien con V y dos líneas, la superior continua y la
inferior discontinua.
En ésta comprobación se tendrá que respetar los colores de las puntas de medición, instalando
la punta roja en el terminal positivo y la punta negra en el terminal negativo, ya que este tipo de
corriente tiene polaridad.
18
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
Tendremos que recordar que según el tester, si es analógico o digital, la salida positiva del
instrumento puede estar preparada para instalarse en el polo positivo de la instalación o bien en
el negativo, aunque realizando una simple medición en una pila nos sacará de dudas.
La zona destinada a la medición de resistencias, la encontraremos señalizada con la letra griega
omega ( n ), o bien con la palabra Ohm.
Si el tester es digital la escala donde se sitúe el selector nos indica la máxima resistencia que
podemos medir en esta posición.
Si el tester es analógico usaremos la escala de ohmios de la pantalla y según la posición del
selector multiplicaremos la lectura obtenida por 1, por 10, por 1000 (1K), ó por 10.000 (10 K ).
Para la medición de resistencia tendremos que desconectar la instalación de la red eléctrica, así
como desalojar los terminales eléctricos del componente para evitar la posibilidad de descarga de
los condensadores permanentes o de marcha que podrían dañar al instrumento.
19
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.12. LEY DE OHM (relación entre magnitudes)
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Comprender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
Hemos visto hasta aquí las magnitudes fundamentales que intervienen en el estudio de la corriente
eléctrica, que son la intensidad, tensión y resistencia. Estas tres magnitudes que son las que
intervienen en un circuito eléctrico, se relacionan mediante la LEY DE OHM.
Manteniendo constante la resistencia:
Si la tensión aumenta, la intensidad aumenta en la misma proporción.
Por el contrario, si la tensión disminuye, la intensidad disminuye en la misma proporción.
v
1=---
R
Manteniendo constante la tensión del circuito:
Si la resistencia aumenta, la intensidad disminuye en la misma proporción.
Por el contrario, si la resistencia disminuye, la intensidad aumenta en la misma proporción.
A través de este circulo donde se representan las tres magnitudes, nos será muy fácil poner en
practica la Ley de Ohm, ya que solo tenemos que tapar la magnitud que queremos hallar, quedando
al descubierto la formula a utilizar.
V v
V=R x 1 R = -------- 1=
1 R
20
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.13. POTENCIA ELÉCTRICA
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPODE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
Los datos de las magnitudes eléctricas que aparecen en la placa de características de los
receptores, son el "carnet de identidad" eléctrico de ellos, indicándonos aspectos de los receptores
que debemos de considerar en el momento de conectarlos a la red.
La tensión ( 220 V - 125 V - 380 V, etc. ) nos indica que el receptor hemos de conectarlo
necesariamente a esa tensión para su perfecto funcionamiento, la potencia (1500 W, 500 W, 200 W,
etc) nos indica que el receptor a pleno rendimiento, absorbe de la red una potencia igual a la marcada
en su placa de características.
Veamos ahora de que magnitudes eléctricas depende la potencia de un circuito o de un receptor.
Debemos recordar que cuando en un circuito eléctrico se cierra el interruptor circula una
corriente, esta corriente que circula es capaz de realizar un trabajo, y para un mismo receptor, el
trabajo realizado es tanto mayor cuanto mayor es la intensidad de la corriente.
Por lo que el trabajo eléctrico depende de la intensidad de corriente.
EL trabajo realizado en la unidad de tiempo, es decir en 1 segundo, se denomina potencia.
Otra magnitud que interviene en la potencia desarrollada en un circuito es la tensión.
La unidad utilizada para medir la potencia es el WATIO, y utilizando el circulo con las tres
magnitudes de la misma forma que en el caso anterior nos encontramos que:
W=VxI V=WII I=W/V
21
21. Corriente eléctrica. Principios de electricidad
Combinando todas las posibilidades entre los dos circuitos, para hallar una magnitud se obtiene
este resultado:
22
v ~
R
RxP
V X 1 \V
W
I V
Vi
V
1
R
V
1
Para una misma intensidad en un circuito eléctrico:
Al aumentar la tensión la potencia aumenta.
Al disminuir la tensión la potencia disminuye.
Para una misma potencia:
Al aumentar el voltaje la intensidad disminuye.
Al disminuir el voltaje la intensidad aumenta.
y para una misma tensión:
Al aumentar la intensidad la potencia aumenta.
Al disminuir la intensidad la potencia disminuye.
V
R
V 7-.
'-'- .
W
1 ¡
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.14. APLICACIÓNES DE LA CORRIENTE ALTERNA (magnetismo e inducción)
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
El magnetismo es un fenómeno que se da en los imanes naturales como consecuencia de su
estructura molecular y se caracteriza porque alrededor del cuerpo se crea un campo magnético
definido por la existencia de dos polos denominados Norte y Sur, similar al campo gravitatorio
terrestre, de forma que las líneas de fuerza del campo van desde el Sur al Norte.
Estos imanes naturales no precisan energía exterior y su campo de aplicación en la industria es
muy amplio.
Si enrollamos alrededor de un núcleo de hierro un cable eléctrico, y hacemos circular por él una
corriente eléctrica, el núcleo de hierro se convierte en un imán temporal, denominado electroimán,
y cuya intensidad de campo magnético es directamente proporcional a la intensidad de la corriente
que circula.
Su campo de utilización es muy amplio, siendo en refrigeración la base de funcionamiento de
las bobinas de los contactores, válvulas solenoides, relés de arranque por intensidad, relés de
tensión o potencial etc.
Asimismo, los campos magnéticos se usan en las conversiones de energía mecánica en eléctrica
y viceversa, en los generadores y motores respectivamente.
La inducción electromagnética.
La inversión constante y rápida del sentido de la corriente alterna, provoca fenómenos de
autoinducción. Esta propiedad es muy importante, pues es la base de numerosas aplicaciones
prácticas ( motores alternos, solenoides, transformadores, etc. )
Oersted, sabio danés demostró en 1820 que una corriente eléctrica es capaz de desplazar la
aguja imantada de una brújula.
Faraday, sabio ingles, demostró en 1832 que, reciprocamente, al desplazar un imán ante un
circuito cerrado, se producía una corriente eléctrica.
23
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
Para realizar fácilmente la experiencia de Faraday necesitaremos una bobina, un imán y un
miliamperímetro.
Imón
Mi liamperímetro
Bob¡na
Si se introduce el imán en la bobina, el amperímetro se desvía durante todo el movimiento,
indicando el paso de una corriente en la bobina.
Si se detiene el imán dentro de la bobina, el miliamperímetro vuelve a cero.
Si se saca el imán de la bobina, el miliamperímetro se desvía en sentido contrario, durante todo
el movimiento.
Si se mantiene el imán alejado de la bobina, el mili amperímetro vuelve a cero.
Las corrientes obtenidas durante los desplazamientos del imán se llaman corrientes inducidas.
La bobina se llama bobina inducida ó inducido. El imán es el inductor.
Con esta sencilla experiencia queda demostrada la ley de Faraday que dice :
Cuando se modifica el flujo magnétko que atraviesa un circuito cerrado, se produce en
éste una corriente inducida que tiene la misma duración que la variación del flujo.
También se ha comprobado que el sentido de la corriente inducida varía según el sentido de
deslazamiento del imán.
La ley de Lenz dice :
El sentido de la corriente inducida es tal, que el flujo que produce, se opone a la variación
del flujo inductor que la ha producido.
De este modo el campo magnético producido por la corriente inducida en una bobina se opondrá
siempre a la variación del campo magnético inductor.
24
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
Consideremos ahora un anillo de hierro dulce destinado a concentrar las líneas de fuerza y sobre
el que está enrollada una espira. El anillo puede girar sobre si mismo entre los dos polos de un
electroimán. La espira esta conectada a dos anillos aislados uno del otro y que giran con el inducido.
En estos anillos frotan dos escobillas, conectadas a un miliamperímetro.
Para claridad del croquis, los dos anillos se han dibujado con diámetros diferentes, en realidad
son iguales. Cuando el anillo da una vuelta completa, la espira barre todas las líneas de fuerza.
El flujo en esta espira varía y, por consiguiente, se crea una corriente inducida.
Intensidad de la corriente inducida:
Como no podemos estudiar el fenómeno en cada posición de la espira, pues son muy numerosas,
vamos a estudiar las ocho posiciones indicadas en la figura.
Naturalmente, se trata de la misma espira, representada en las ocho posiciones numeradas de 1
al 8, que ocupa sucesivamente.
Anillos
Flui o
in du etor
25
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
En el curso de la rotación, la intensidad de la corriente inducida no será siempre la misma, ya
que dependerá del número de líneas de fuerza cortadas por la espira en un tiempo dado. Ahora
bien, en las proximidades de las posiciones 3 y 7 el número de líneas de fuerza cortadas es mucho
mayor para un mismo espacio recorrido ( por consiguiente, durante el mismo tiempo, puesto que
la velocidad del inducido se supone constante) que en las proximidades de las posiciones 1 y 5.
Se sigue de ello que la intensidad de la corriente inducida será :
- máxima en las posiciones 3 y 7.
- mínima en las posiciones 1 y 5 ( en éstas será incluso nula).
Es fácil representar por una línea curva los diferentes valores de la corriente inducida en una
espira durante una vuelta completa del inducido.
Para ello, trazaremos dos ejes que se corten en ángulo recto.
En el eje horizontal, indicaremos las posiciones sucesivas de la espira, espaciadas regularmente
y numeradas 1-2-3-4-5-6-7-8-1.
+ I max
En el eje vertical, llevaremos los distintos valores de la corriente inducida, leidos en el
miliamperímetro, en cada posición de la espira los puntos estarán situados :
. por encima del eje horizontal, cuandoel sentido de la corriente sea el que corresponde a las
posiciones 1-2-3-4-5-de la espira .
. por debajo del eje horizontal, cuando el sentido de la corriente sea el que corresponde a las
posiciones 5-6-7 -8-1-de la espira.
Llevando para cada posición de la espira las intensidades correspondientes, obtenemos un cierto
número de puntos que, unidos los unos a los otros forman una curva.
Se puede observar en esta curva que la intensidad de la corriente inducida :
- es nula en las posiciones 1 y 5.
- es máxima en las posiciones 3 y 7 ( + 1 max ó - 1 max.)
Sabemos que el fenómeno se reproduce en cada vuelta del inducido, y al cabo de dos vueltas y
media obtendremos la curva de la figura.
Esta curva se llama sinusoide. El sonido, la luz, las ondas de radio están representadas
gráficamente por curvas análogas.
Esta curva podría continuarse más lejos, repitiendo la misma forma. El tiempo necesario a la
corriente para volver a tomar un mismo valor en el mismo sentido como ya sabemos se llama
periodo.
26
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
La denominación Hertzio para el periodo por segundo, a sido fijada por las reglas generales de
normalización de casi todos los paises.
El número de periodos durante un segundo o Hertzios es la frecuencia de la corriente. La
corriente alterna industrial es en general como se ha indicado anteriormente, de una frecuencia de
50 Hertzios, y acostumbra a ir indicada en la placa de características de los motores.
Período Período
Algunas corrientes utilizadas en radio tienen una frecuencia que puede alzanzar 200.000 Hertzios
( corrientes de alta frecuencia).
27
21. Corriente eléctrica. Principios de electricidad
21.15. TRANSFORMADORES Y AUTOTRANSFORMADORES
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
Los transformadores son máquinas estáticas que tienen la misión de transferir, mediante un
campo electromagnético alterno, la energía desde un sistema con una determinada tensión a otro
sistema con la tensión deseada.
Consta de dos arrollamientos aislados entre sí que van montados sobre un núcleo común de
hierro. El arrollamiento primario se conecta a la red de alimentación, y al circular corriente a través
de él, crea en el núcleo de hierro un campo magnético que se transfiere al arrollamiento secundario.
\ \ I , . \ \
I I I \ 1 \ \ \ , ,
\ I \ t I I \ \ 1 1 •
\ 1 ¡ , I l' 1
~ P I I I " I I I , 1 , ¡
I I ¡ ¡ I I I f 1 I I 1 I , I , • f I I I I : I 1 / I
1 I , I I I
\ I I f I I
I , I • • /
\
I
I /
\ .,- I
\ / .. -_.-'
'--
El diferente numero de espiras de ambos arrollamientos, dará el valor requerido de tensión, y
el estado en cuanto a continuidad de cada arrollamiento se puede comprobar a través del ohómetro.
Un transformador trifásico esta formado por la asociación de tres monofásicos, a los que se
conecta cada una de las fases. Tanto el primario como el secundario pueden estar conectados en
estrella o en triángulo.
Los autotransformadores se emplean cuando las tensiones entre sí no difieren mucho
( aproximadamente del 25 al 30% ), y se utilizan porque se ahorra material al no estar separados
eléctricamente los circuitos primario y secundario.
28
21. corriente eléctrica. principios de electricidad
En su comprobación con el ohómetro, debemos encontrar cierta resistencia eléctrica entre todos
sus terminales, ya que están conexionados en serie, siendo el de máximo valor el correspondiente
a los extremos del arrollamiento, y distintos valores entre las salidas intermedias y cualquiera de
los extremos.
Ejemplo:
UM<l
ptlmOiria¡
A
8
Líoeo
$<:'CI.IIl<:l ari 0:,
A
\..í n e.Q
st.CIJ ndClt"lo
Supongamos un autotransformador de 220 V a 125 V., que consta hipotéticamente de un
arrollamiento de 220 espiras, en la que se ha realizado una salida a las 125 espiras, y que cada
espira tiene un valor de 1 Ohm.
Al realizar las mediciones con el ohmetro encontraríamos los siguientes valores ficticios :
1 - 2 = 125 Ohms.
1 - 3 = 220 "
2 - 3 = 95
29
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.16. PROPIEDADES DE LA CORRIENTE ALTERNA (desfases entre tensión e intensidad)
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos, cometido de los sistemas de
arranque en los motores y sus diferentes instalaciones.
Intensidad eficaz de la corriente alterna :
En el curso de un ciclo, la intensidad de la corriente alterna varía cada instante, siendo dos veces
nula y dos veces máxima ( pero de sentido opuesto + 1 max y - 1 max ).
+1 max
-1 max
Período
La intensidad eficaz de una corriente alterna es igual a la de la corriente continua que en iguales
condiciones produce los mismos efectos caloríficos. Todos los amperímetros utilizados para medir
la intensidad de las corrientes alternas están graduados para indicar la intensidad eficaz.
Diferencia de potencial eficaz de la corriente alterna :
La diferencia de potencial de una corriente alterna varía a cada instante. Como para la intensidad,
se mide en corriente alterna la diferencia de potencial eficaz.
Si se designa por E max. la diferencia de potencial máxima aplicada a un circuito de resistencia
R, recorrida por una corriente de intensidad máxima 1 max., se puede escribir según la ley de 01un:
+ E max
-E max
Período
Emax=R X Imax
Emax = R x Imax
Todos los voltímetros utilizados para medir la diferencia de potencial de las corrientes alternas
están graduados para indicar la diferencia de potencial eficaz.
30
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
El calefactor eléctrico ( resistencias) en corriente alterna :
Los fenómenos observados en un calefactor eléctrico, son semejantes a los del circuito alimentado
con corriente continua. El valor de la intensidad y la tensión leídos en el amperímetro y voltímetro
son valores eficaces. La ley de ohm permite escribir :
Tensión eficaz en voltios
Intensidad eficaz en amperios = ----------------
Resistencia del calefactor en ohmios
Podemos deducir de ello que, para una tensión dada, la intensidad eficaz de una corriente alterna
que recorre un circuito exclusivamente resistente es la misma que la intensidad de la corriente
continua que recorre el mismo circuito.
Por esto la potencia a desarrollar es también idéntica.
Potencia en watios = Tensión eficaz en voltios x Intensidad eficaz en amperios
Representación gráfica de la tensión y la intensidad:
La tensión y la intensidad de una corriente alterna pueden ser representados por curvas
sinusoidales.
Cuando el valor de la tensión U aumenta, el de I aumenta también, si la tensión U pasa de O a
+U max, la intensidad 1, pasa de O a +1 max.
-+- Umax ---
-+- I max
o U
1
-I max
-Umax
Cuando el valor de U disminuye, el valor de I disminuye también, si la tensión U pasa de
+ U max a O, la intensidad I pasa de + I max a O.
Las dos curvas alcanzan pues sus valores máximos y sus valores nulos en el mismo instante,
se dice que están en fase.
En lugar de representar la tensión y la intensidad por curvas, podemos indicar sus valores por
dos flechas o vectores, que parten de un punto común O. La longitud de estos vectores debe ser
proporcional a los valores de la tensión y de la intensidad.
En el caso actual de un circuito exclusivamente resistente, estos dos vectores tienen la misma
dirección y el mismo sentido. Indican que la tensión y la intensidad están en fase.
31
21. Corriente eléctrica. Principios de electricidad
La bobina en corriente alterna:
Las variaciones de intensidad de la corriente alterna crean en la bobina una corriente de
autoinducción que, según la ley de Lenz, tiende a oponerse al paso de la principal.
Esta oposición, que es evidentementeproporcional a la importancia del número de espiras de la
bobina y al número de variaciones de la corriente por segundo ( frecuencia ), se llama reactancia
del circuito. Se parece a una resistencia y se evalúa en ohmios.
Representación gráfica de la tensión y la intensidad :
En realidad, la corriente inducida de auto inducción no impide que la corriente principal atraviesa
la bobina, sino que la dificulta y la retarda.
+ Umax
+ Imax
o u
o
-tmax
1
-Umax
de periodo
Se sigue de ello que la corriente se desfasa sobre la tensión y que las dos curvas que representan
la tensión y la intensidad no están ya en fase.
Cuando la tensión U es nula, la intensidad es 1 max.
Cuando la tensión es + U max, la intensidad es nula.
Cuando la tensión es nula de nuevo, la intensidad es +1 max, etc.
La curva que representa la intensidad ( 1 ) toma entonces sus valores nulo y máximo, un cuarto
de periodo más tarde que la curva que representa la tensión.
Se dice que la intensidad está desfasada en retraso respecto a la tensión en un cuarto de
ciclo o 90 grados.
La tensión y la intensidad pueden ser representadas por vectores que formen entre sí un ángulo
recto, encontrándose la intensidad retrasada con respecto a la tensión.
32
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
El condensador en corriente alterna:
Contrariamente a la bobina, el condensador no se opone al paso de la corriente alterna, sino que
lo facilita.
Esta facilidad es tanto mayor cuanto más elevada sea la capacidad del condensador y más
importante la frecuencia de la corriente. Se llama capacitancia y se expresa en ohmios.
Representación gráfica de la tensión y la intensidad :
El condensador por sus descargas repetidas, dos por periodo, desplaza la intensidad en avance
con respecto a la tensión.
+Umax 1
+Imox
o u
- J mo>c
-Umox
1/4
de período
Las curvas representativas de la tensión y de la intensidad no están ya en fase.
Cuando la tensión U es nula, la intensidad es +1 max.
Cuando la tensión es + U max, la intensidad es nula.
Cuando la tensión es nula de nuevo, la intensidad es - 1 max, etc.
La curva que representa la intensidad toma entonces sus valores nulos y máximos antes que la
curva que representa la tensión.
Se dice que la intensidad está desfasada en adelanto respecto a la tensión un cuarto de ciclo
ó 90 grados.
33
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
Importancia práctica del coseno de phi ( <p )
Se encuentran en la práctica circuitos que se pueden considerar como exclusivamente resistentes
(alumbrado, calefacción). Pero no existen prácticamente circuitos exclusivamente inductivos, pues
bobinas están constituidas por hilos que tienen siempre una cierta resistencia.
La mayor parte de los circuitos son resistentes e inductivos al mismo tiempo, por ejemplo los
circuitos que comprenden los motores.
- El circuito es resistente: Hay gasto de energía en forma de calor. Una parte de la corriente
total 1, se utiliza para permitir este gasto de energía. Sea i 1 ésta corriente que está en fase con la
tensión U.
- El circuito es inductivo: Utiliza una parte de la corriente total I para entretener al campo
magnético. Sea i 2 esta corriente. No corresponde a ningún gasto de energía, pero está desfasada
en retraso respecto a la tensión U, en un cuarto de ciclo.
Es evidente pues que la corriente total I que recorre el circuito está desfasada en retraso con
respecto a la tensión no ya un cuarto de ciclo sino una fracción más pequeña que varía según la
importancia respectiva de i 1 e i 2, es decir, según la importancia de la resistencia con respecto
a la de la bobina.
El valor de la corriente 1 no es ya, como en corriente continua :
U U
1=--- sino 1=---
R z
Z se llama impedancia del circuito. Esta impedancia varía según Los valores de la resistencia
R y de la reactancia L del circuito.
Representación gráfica de la tensión :v la intensidad
Como en los casos anteriores, se pueden representar la tensión y la intensidad por vectores :
- U es el vector que representa la tensión.
- i 1 el vector que representa la intensidad en fase con la tensión, intensidad que corresponde
a un gasto de energía en calor, debido a la resistencia del circuito.
- i 2 el vector que representa la intensidad, desfasado un cuarto de ciclo en retraso respecto a
la tensión, intensidad que conserva el campo magnético de la bobina y que no gasta ninguna energía.
34
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
El vector 1, que representa la corriente total que recorre el circuito, se obtiene por un trazado
geométrico sencillo. Es suficiente construir la diagonal del rectángulo cuyos lados son iguales a i 1
e i 2.
Se comprueba que la corriente 1 está desfasada, en retraso con respecto a la tensión U, en
un cierto ángulo <p ( phi)
Es evidente que el ángulo <p aumenta en la medida en que la intensidad i 2 (de la inductancia
) es importante con respecto a i 1 ( de la resistencia).
o
Valor de la potencia:
I
I
I
I
I
I
--y
u
La fórmula: Potencia = tensión x intensidad, que da la potencia en corriente continua, no es
aplicable en corriente alterna.
El producto del valor de la intensidad 1 ( del amperímetro ) por el valor de la tensión U ( del
voltímetro), no corresponde al de la potencia leída en el vatímetro. Esta última es menor que la
primera.
El producto U x 1 es la potencia aparente del circuito, y se expresa en voltios-amperios.
Potencia real
La relación --------de un circuito se llama factor de potencia de este circuito.
Potencia aparente
Varía entre O y 1, como el coseno de un ángulo. Este ángulo no es otro que el ángulo <p que
hemos trazado para la representación por vectores de las intensidades.
Se designa el factor de potencia por cos <p ( coseno de fi )
Potencia real
= cos <p
Potencia aparente
Potencia real = Potencia aparente x cos <p
Puesto que la potencia aparente P = U x 1, se obtiene:
Potencia real = U x 1 x cos <p
35
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
Circuitos compuestos de resistencias, inductancias y capacidades en corriente alterna :
Después de lo expuesto anteriormente sabemos que :
. la resistencia del circuito utilizará una parte de i 1 de la corriente total 1 que estará en fase con
la tensión U .
. la inductancia utilizará una parte de i 2 de la corriente total 1 que estará desfasada, en retraso
con respecto a la tensión U, en un cuarto de periodo .
.la capacidad utilizará una parte i 3 de la corriente total 1, que estará desfasada, en avance con
respecto a la tensión U, en un cuarto de periodo.
Según los valores de i 1, i 2 e i 3, la corriente total 1 que recorre el circuito estará desfasada
en atraso o en adelanto con respecto a la tensión, y podrá incluso, cuando i 2 sea igual a i 3, estar
en fase con ella.
U
En un circuito tal, el valor de la corriente 1 = -----
z
La impedancia Z del circuito tiene un valor que es función de la resistencia R del circuito, de
su reactancia L ro y de su capacitancia 1 I C ro
Representación gráfica de la tensión y la intensidad:
Como en los casos anteriores, se pueden representar la tensión y la intensidad por vectores :
- U el vector que representa la tensión.
- i 1 el vector que representa la intensi.dad en la resistencia, en fase con la tensión U.
- i 2 el vector que representa la intensidad en la inductancia, desfasado un cuarto de periodo
en retraso con respecto a la tensión.
- i 3 el vector que representa la intensidad de la capacidad, desfasada en un cuarto de periodo
en avance con respecto a la tensión.
Las intensidades i 1 e i 2 dan una primera resultante 1 1, que es la diagonal del rectángulo que
tiene i 1 e i 2 como lados.
La resultante 1 se obtiene construyendo la diagonal del paralelogramo que tenga 1 1 e i 3 como
lados.
36
21.17. CONDENSADORES ELÉCTRICOS
OBJETO DE ESTUDIO:
21. corriente eléctrica. principios de electricidad
Introduccióna diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
Los condensadores están formados por dos placas conductoras o armaduras A y B, separadas
por un material aislante D llamado dieléctrico. Según la teoría de la constitución de la materia, en
el dieléctrico se encuentran una multitud de electrones en estado de equilibrio.
Si aplicamos a las dos armaduras A y B una diferencia de tensión o potencial eléctrico, se romperá
el equilibrio de los electrones en el dieléctrico D orientándose en la dirección de la diferencia de
potencial eléctrico, y siendo negativa la carga de electrones, éstos serán atraídos por el polo positivo,
moviéndose hacia la armadura A y manteniéndose en ella mientras no haya variación en la tensión
o diferencia de potencial entre las dos armaduras, suponiendo siempre que la diferencia de potencial
sea lo suficientemente fuerte para romper las líneas de atracción que unen los electrones a los
átomos del dieléctrico y perforarlo.
D (dieléctrico)
Armadura A ~ ArmaduraB
---
.. //
U C()Hlcnte¡ de carga Electrones
\ \ ~>
Al retirar el voltaje aplicado a las armaduras, los electrones quedaran en la misma posición y
el condensador queda cargado, lo que quiere decir que los electrones no están en posición de
equilibrio neutro, sino que están más apiñados hacia la armadura A que ha sido positiva, existiendo
una diferencia de potencial entre las dos armaduras A y B del condensador.
En estas condiciones si unimos mediante un conductor, las dos armaduras del condensador, se
establecerá un flujo instantáneo de corriente para anular la diferencia de potencial, volviendo los
electrones por elasticidad a su posición primitiva de equilibrio neutro. Si en vez de unir las dos
armaduras por medio de un conductor las conectamos a un generador de corriente continua a través
de un interruptor, irán adquiriendo carga eléctrica, de acuerdo al terminal que estén conectadas.
El proceso continuará hasta que la diferencia de potencial entre ambas placas sea igual a la del
generador, momento en que se interrumpirá la circulación de corriente. Así pues, el condensador
tiene la propiedad de almacenar energía eléctrica.
Cuando el voltaje es máximo ( está cargado ), la corriente es nula, y la intensidad y el voltaje
están desfasados 90° . Si el condensador está instalado en un circuito de corriente alterna, se cargará
y descargará a la misma frecuencia de red.
La unidad de capacidad es el Faradio, utilizándose los submúltiplos, nano (nF ), pico (pF ) Y
microfaradio ( p,F ), y el tipo de condensador que más se utiliza en refrigeración es el electrolítico
sin polaridad y capacidades expresadas en ( p,F ) .
37
21. Corriente eléctrica. Principios de electricidad
21.18. CONEXIONADO DE CONDENSADORES EN SERIE Y EN PARALELO
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
Si conectamos dos condensadores en serie, la capacidad total será de un valor más pequeño que
el de menor capacidad:
Como ejemplo instalaremos dos condensadores ,Cl de 10 y C2 de 20 microfaradios de
capacidad.
38
+u L..-__ <> ~ 0-----'
10 x 20 200
Capacidad total = ------ 6,6 Microfaradios.
10 + 20 30
Conexionado de condensadores en paralelo
Si conectamos dos condensadores en paralelo, la capacidad total será la suma de sus capacidades.
Capacidad total = C 1 + C2
C,
Cz
+u -'-----o jo- 0----'
10 + 20 = 30 Microfaradios.
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.19. COMPROBACIÓN DE LOS CONDENSADORES
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
Para la comprobación del estado de un condensador a través de un tester analógico, actuaremos
de la siguiente forma:
+ +
En primer lugar le desconectaremos del circuito eléctrico y puentearemos sus dos terminales
para descargarlo, a continuación situaremos el selector del tester en la posición de ohmios y en la
escala más alta que dispongamos.
Seguidamente instalaremos las puntas del tester en los terminales del condensador, y tendremos
que ver que la aguja se desplaza hasta cierto valor y vuelve a su posición inicial o sea a infinito,
quedando cargado a través de la pila del instrumento.
Seguidamente y sin descargarlo invertiremos las puntas del tester en los terminales, y de estar
bien la aguja se tendrá que desplazar más allá que la vez anterior.
Si la aguja se desplaza hasta el mismo valor anterior, el condensador es defectuoso.
En el caso de que al instalar las puntas del tester la aguja no se moviera, sería señal que el
condensador esta abierto.
Si al instalar las puntas del tester la aguja se desplaza a cero y no retrocede el condensador esta
cruzado.
Si la aguja se desplaza y no vuelve totalmente a infinito el condensador esta falto de capacidad.
y por último si entre uno de los terminales y la carcasa metálica exterior existe continuidad, el
condensador esta comunicado.
39
21. Corriente eléctrica. Principios de electricidad
21.20. CONDENSADORES DE ARRANQUE, Y PERMANENTES O DE MARCHA
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
El condensador de arranque aumenta la potencia inicial de los devanados de arranque de un
motor de inducción (obteniéndose pares de arranque del orden de 2,5 a 3 veces el normal ), y
siempre suele ir instalado a través de un relé de intensidad ó de tensión que lo desconectará del
circuito una vez arrancado el motor.
Sus capacidades más normalizadas son:
47 - 56 Microfaradios ( ¡tF )
64 - 77 "
72 - 88 "
Condensadores permanentes ó de marcha
El condensador de marcha incrementa la potencia del motor y el devanado de arranque no se
desconecta cuando el motor alcanza su velocidad de régimen, pero junto con el condensador de
marcha constituyen un devanado auxiliar.
Los condensadores permanentes se usan para el accionamiento de ventiladores centrífugos o
axiales y en algunos tipos de compresores cuando van acoplados directamente al árbol del motor.
Sus capacidades más normalizadas son;
1,5 - 2 - 2,5 - 4 - 5 - 6 - 8 - 10- 11 - 12 - 14 - 16 - 18 - 24 - 30 - 40 Microfaradios (¡tF).
40
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.21. CÁLCULO DE LA SECCIÓN DE LOS CONDUCTORES
OBJETO DE ESTUDIO:
Introducción a diferentes conocimientos básicos sobre electricidad.
CAMPO DE APLICACIÓN:
Entender el funcionamiento de los componentes eléctricos y sus diferentes instalaciones.
El cálculo eléctrico de la sección de los conductores empleados en las instalaciones eléctricas
de baja tensión se puede efectuar de dos formas diferentes: por el método de la capacidad térmica,
también denominado de la densidad de corriente, y también por el método de la caída de tensión.
En este apartado solamente calcularemos secciones por el método de la capacidad térmica.
El cálculo basado en la capacidad térmica consiste en elegir una sección que admita la intensidad
que pasa a través del conductor, sin producir un excesivo calentamiento que pudiera deteriorar el
aislante.
Este método se emplea en líneas o conductores que tienen poca longitud, donde la caída de
tensión es despreciable, como en líneas interiores de viviendas, fábricas, acometidas, etc.
Para realizar el cálculo de la sección de los conductores de una línea, por el método de la
capacidad térmica, se efectúa tal como se indica a continuación:
, Al aire o directamente empotrados -----r-- Bajo tub~-;'--::~~ducto (4) --'---1
_._ .. ~--.... -:--_ .. ~ .. __ ................ ·_·· .. _ .. ·1·.... · ........ · .. ···· .......... ~ ....... : ........................... ,........ ..................... ....!
?~5f1~ ~-1 .. -~r 50;0 ct~""-l-' _"I-i~iO: cab/~._1-t--l·~~;~o~p~:·_·I···+_ .. 2~~r~l~ caiJle: .......1
1
!
Unipolar ¡Bipolar ¡ Tripa/ar (1) Unipolares: Un/polares (3)..j..~njPOlar (2) i Bipo/ar 1 Tripo/ar (liuniPolar~.; Unip~l~es (3)..j
7,5 0,5 i
0,75; 10
1
1 1,5
I \ 2,5
13
17
23
31
40
1 " I I 5,5 5 i 6 5,5 i 7 5 4,5 I 5,5 5 I
8 6,5 ¡ 8,5 7 9 7 P 7,5 6,5 I
10,5. 9,5 ¡ 12 9 12 8,5: 7,5 9,5 8,5 I
~: ~~ ~~ ~~ ~~~: I ~~ ~~ ~~ ,1
25 23 28 23 28 22 19 23 20 I
32 29 36 29 34 28 24 29 26 I l:
16
25
35
:; .. : ~ :: ~ :::; r: ~ :: I
1
120
. 145
97 88 110 87 110 83 72 88 78 I I
50
70
95
120
150
1
185
l
· 225
260
300
: 115
140
166
105 130
120 165
145 200
235
270
110
140
180
210
130
160
200
230
98 85 110 95
;118
140
100 I 135
120 1I 165 190
120
145
170
265 . ¡ 220 195 240
__ L........_~ __ ~ __ -..-l __ .. __ .... _-.....J
(11 1..05 mismos valores se aplican a los cables de 4 conductores, constituidos por tres fases y neutro, o tres fases y protección, y a
los de 5 conductores, constituidos por tres fases, neutro y protección.
(2) Sólo aplicable para corriente continua en cualquier clase de tubo o para corriente alterna en tubos de material no ferromagnético.
(3) 1..05 mismos valores se aplican al agrupamiento de 4 Ó 5 conductores para suministros trifásicos con neutro ylo protección.
(4) Ver apartado 2.1.4 «Factores de corrección».
(5) No todas las secciones nominales son de fabricación normal para todas las composiciones de cables en ambos tipos de aislamiento.
Véanse las normas UNE 21 02.7 1,' R. Y 21 031.
41
21. corriente eléctrica. principios de electricidad
1 ° Se calcula la intensidad nominal que pasaría por el conductor.
2°Se consulta la tabla del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión ( RBT ), referente al
tipo de línea, a la clase de conductor ( cobre o aluminio) y a la tensión nominal de aislamiento del
conductor. También es útil consultar las tablas de los catálogos de conductores eléctricos.
3 ° Mediante la consulta de estas tablas se halla el valor de la sección, teniendo en cuenta el tipo
de canalización, el número de conductores y la clase de aislante.
Debido al objetivo de este libro, solamente hallaremos la seCClOn de los conductores en
instalaciones interiores, cuya tensión nominal de aislamiento sea igualo inferior a 750 V.
por ello únicamente utilizaremos las tablas de la Instrucción Complementaria MIE BT 017 del
reglamento citado, sin emplear coeficientes correctores.
EJEMPLO:
Calcular la sección de un cable bipolar flexible de corta longitud que alimenta a un aparato de
aire acondicionado de 3K w de potencia eléctrica y de 220 V de tensión nominal.
Primero se calcula la intensidad nominal mediante la formula conocida:
w 3000w
I 13,6 Amperios.
V 220 v
Consultando la tabla observaremos que debemos elegir una sección mínima de 1,5 mlm 2 , pues
la intensidad nominal del aparato es de 13,6 A, valor comprendido entre 13,5 y 16 A. Por lo tanto
el cable tendrá una sección de :
S == 2 x 1,5 mlm 2
42
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
21.22. SIMBOLOS GRÁFICOS PARA ESQUEMAS ELÉCTRICOS
-
Símbolos Designación
o Corriente continua
-~---
ru Corriente alterna
~ Corriente ondulada (o rectificada)
--- Conductor eléctrico
Ilti
TII/ o I
{ «n» conductores (representación unifilar)
+ Conductor neutro
-fe- Conductor de protección
I Conductor a tierra
-
mk Conductor unido a la masa
O • Borne. Conexión de conductores
+ Cruce de dos conductores sin conexión eléctrica
43
,¡:,.
,¡:,.
Símbolos
\;----
~----
I
il
9 -O-
~
~
~1
?
~
~
é o U 11
9 o ~
Designación
Mando por palanca (accionamiento rectilíneo)
Mando por palanca (accionamiento circular)
Flotador
Mando electromecánico (símbolo general)
Dispositivo térmico que actúa sobre una unión
mecánica
a) de calentamiento eléctrico directo
b) de calentamiento eléctrico indirecto
Dispositivo magnético
Dispositivo magneto térmico
Válvula magnética
Transformador monofásico con
dos bobinas separadas
Autotransformador monofásico
Símbolos
+
I
~
-c::::J- o SU1JLr
-1~
-1J~
->:
-----. o
~
---'\1---
es
o
Designación
Cruce de dos conductores con conexión
eléctrica
Derivación
Bobinado de una máquina o aparato
Resistencia no reactiva
Condensador
Condensador electrolítico no polarizado
Par termoeléctrico, termopar
Conexión mecánica
Dispositivo de enganche (rearme manual)
Cierre entre aparatos por medios mecánicos
Excéntrica, leva
Excéntrica con indicación de los ángulos
de accionamiento
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Símbolos
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W
Designación
Contacto de apertura retardado en el cierre
Contacto de dos direcciones (apertura
antes del cierre) I
Contacto con dos cierres
Interruptor de dos direcciones con posición
media de apertura
Órgano de mando con una bobina
Órgano de mando con dos bobinas
Seccionador
Seccionador con fusible incorporado
Contactor
Discontactor
Disyuntor
Fusible
Símbolos
~ ,
~
i
é
~
~
(
E~
)-~
E1
Designación
Motor monofásico asíncrono con rotor
en cortocircuíto
Motor trifásico asíncrono con rotor
en cortocircuito (representación unifilar)
(representación multifilar)
Motor trifásico asíncrono con rotor
bobinado anular
Motor monofásico síncrono
Interruptor
Contacto de cierre
Contacto de apertura
Contacto de cierre con retardo en el cierre
Contacto de cierre con retardo en la apertura
Contacto de apertura retardado
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Símbolos
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Designación
Ventilador accionado por motor trifásico
asíncrono
Lámpara incandescente
Visor luminoso
Avisador sonoro
Timbre
Pletina de conexiones
Reloj, Símbolo general
Reloj con dispositivo de marcha por motor
eléctrico
Interruptor tripolar cerrado de 18 a 23 horas
con reloj de mando accionado
por motor eléctrico
Auxiliar automático de mando conectado
a la magnitud física "x"
Símbolos
m
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®
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\ 1/ ~i
® ,
®
® o o
Designación
Interruptor tripolar
Discontactor tripolar con relés magnetotérrnicos
Botón pulsador con cierre y retomo automáticos
Botón pulsador con apertura y retomo automáticos
Conmutador rotativo eje dos posiciones (*)
Conmutador rotativo de cuatro posiciones (*)
Conmutador rotativo de tres etapas y
cuatros posiciones con diagrama de posición (*)
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¡:;'
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C.
21. Corriente eléctrica. principios de electricidad
Designación
Órgano de mando de un relé con apertura
(puesta en reposo) retardada
Órgano de mando de un relé de cierre (puesta
en marcha) retardado
Órgano de mando de UD relé con apertura
(puesta en reposo) y cierre (puesta en marcha)
retardados
Dispositivo accionado por la temperatura
Dispositivo accionado por la presión
Dispositivo accionado por el nivel de nn fluido
Dispositivo accionado por una serie de factores
(o mandado por contador)
Dispositivo accionado por la presencia
de UD caudal
Dispositivo accionado por un caudal gaseoso
Dispositivo accionado por la humedad relativa
47
COMPONENTES ELECTRICOS
I MOTORES, SISTEMAS DE ARRANQUE Y PROTECCIÓN I
22.1. MOTORES ELÉCTRICOS, PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.
En este apartado trataremoslos motores de corriente alterna por ser éstos los que se utilizan casi
exclusivamente en las instalaciones de refrigeración y climatización.
Supongamos una espira de un material conductor dentro del campo magnético creado por un par
de polos (N - S ), como se muestra en la figura. Si estos giran con una velocidad angular (Lp.m.
Ó revoluciones por minuto ), inducirán en la espira una fuerza electromotriz ( tensión) que hará
circular una corriente eléctrica ( 1 ) por ella.
ESPIRA
El efecto de esta corriente ( 1 ) dentro del campo magnético es la aparición de una fuerza ( F )
sobre la espira, haciendo que ésta gire siguiendo el movimiento de los polos magnéticos. Este tipo
de motor se denomina de inducción.
En un motor existen dos partes, el rotor o parte que gira y el estator que permanece fijo y estará
unido a la carcasa, mediante un sistema de sujección.
En el estator se crea el campo magnético giratorio mediante unos bobinados también llamados
devanados o arrollamientos, fabricados con hilos de cobre aislados eléctricamente ente sí, que
estarán alimentados con una tensión alterna.
El rotor puede ser de dos tipos :
- bobinado, si está formado por unas bobinas similares a las del estatoL
- jaula de ardilla, en las que unas barras desnudas de cobre, bronce o aluminio están conectadas
en cortocircuito en sus dos extremos, como se indica en la figura, este tipo de rotor es el más
utilizado por su simplicidad y economía.
49
22. Componentes eléctricos. Motores. Sistemas de arranque y protección
En este tipo de motores, el rotor nunca puede girar a la misma velocidad que el campo magnético,
dado que si lo hiciese, en la espira no habría variación del campo magnético que la atraviesa yen
consecuencia no se induciría ninguna fuerza electromotriz ( tensión) que haga circular la corriente
( 1 ) que origina la fuerza ( F ).
Por este motivo estos motores reciben el nombre de asíncronos, ( porque no giran a la misma
velocidad que el campo magnético rotativo de sus estatores), llamándose deslizamiento a la
diferencia de velocidad entre el campo magnético y el rotor (espira), según el sistema de la tensión
de alimentación, existen motores monofásicos y trifásicos, aunque a partir de aproximadamente
una potencia de 1 K w, todos los motores acostumbran a ser trifásicos porque resultan más
compactos, económicos y con mejor rendimiento.
El deslizamiento de un motor variará según la carga. Aumentando la carga se reduce algo la
velocidad del rotor y esto hace que el campo magnético corte a los conductores del rotor más
rápidamente y que, por consiguiente, se produzca en el rotor la corriente inducida más intensa
necesaria para mantener el par motor qut: ha de aumentar con la carga mayor.
El deslizamiento de los diferentes motores de inducción, suele variar entre el 2 y el 8 %, según
el tamaño y el tipo de motor, y según la carga conectada a él. Los motores grandes tienen menos
deslizamiento que los pequeños.
El término par motor se refiere al esfuerzo giratorio desarrollado por un motor. El par motor
se expresa y se mide en metros-kilogramo, o sea, un par de veinte metros-kilogramo es igual a un
esfuerzo de tracción de 20 Kg. aplicado a un radio de un metro, o un esfuerzo de 10 Kg. aplicado
a un radio de 2 metros etc.
También hay que saber que los periodos importantes del par motor que hay que tener en cuenta
al elegir los motores de características apropiadas son: el par de arranque, el par de plena carga y
el par de agarrotamiento.
50
22. Componentes eléctricos. Motores. Sistemas de arranque V protección
El par de plena carga de un motor se toma como base, y el par de arranque y el de agarrotamiento
se comparan con él y se expresan en forma de un cierto porcentaje del par de plena carga. Por
ejemplo, si un motor tiene un par de plena carga de 2 m/Kg. y un par de arranque de 4 m/Kg. el
par de arranque es dos veces el par de plena carga, o sea, el 200 %.
Los compresores utilizados en refrigeración normalmente siempre arrancan con carga, por lo
tanto es necesario que los motores eléctricos que los accionan puedan vencer en el arranque la
inercia de la máquina por un lado, y por otra parte, la presión existente en el circuito de alta de la
instalación, debido a la igualación correcta de las presiones que se debe efectuar en los paros por
termostato, ya que de encontrar el motor en el momento del arranque una presión de alta demasiado
alta dificultaría la puesta en marcha del motor.
El valor del par de arranque debe ser como mínimo de 1,8 a 2, y algunas veces de 2,5 a 3 en
los motores pequeños.
51
22. Componentes eléctricos. Motores. Sistemas de arranque y protección
22. 2. MOTORES ASINCRONOS MONOFASICOS
Son aquellos que funcionan con una tensión monofásica y tienen dos devanados en el estator,
uno auxiliar para el arranque y desplazado 90° geométricos respecto al devanado principal, ya que
éste solo por si mismo no puede crear un campo magnético giratorio, que es como hemos visto el
principio de funcionamiento de los motores de inducción.
Tecnológicamente se basa en el mismo principio que el motor trifásico, la diferencia estriba en
que aquí se obtiene el tercer conductor mediante un condensador.
Para que la corriente que recorre el devanado auxiliar o de arranque S ( Start ) esté desfasada
respecto a la que recorre el bobinado principal o de marcha R ( Run), se alimenta al primero a
través de un relé de intensidad, o bien, con la combinación de un relé de intensidad y un
condensador, que como hemos visto anteriormente este último desfasa la corriente que 10 recorre
90° en el tiempo respecto a la tensión que se le aplica. Lo ideal sería lograr un desfase de 120°
como en los trifásicos.
MARCHA
lo--~---?O---:------;:::::l ROTOR
RELE
ARRANQUE . ___ _
ESTATOR ----~
N~ ____ ~~C--------~
~ ..
COMUN
Aunque en el devanado secundario o de arranque no se produce un desfase de 90° exactos,
debido a la inductancia del mismo, éste es suficiente como para producir un campo magnético
giratorio que permita el arranque del motor. Una vez alcanzada una cierta velocidad de giro el
condensador puede desconectarse normalmente a través de un relé y el motor seguirá girando.
En otro tipo de motores es normal dejar conectado el condensador ( permanente o de marcha)
con lo que el régimen es más estable y se mejora el factor de potencia.
En los terminales del motor o bien en los componentes de arranque la denominación habitual
para sus bornes de conexión son: C para e:l común, S para el secundario, auxiliar o arranque y R
para el principal, marcha o rotor.
Por su sencillez y amplio desarrollo tecnológico en su fabricación, estos motores no requieren
mantenimiento, siempre que se mantengan sus condiciones propias de funcionamiento ( tempera-
tura, humedad, u otras sustancias, etc.) Se utilizan para potencias pequeñas hasta 1 Kwaproxima-
damente.
52
22. Componentes eléctricos. Motores. Sistemas de arranque y protección
22.3. DISTRIBUCION DE BOBINADOS
Para verificar la situación de las bobinas de arranque y trabajo en un motor monofásico,
empezaremos por nUmerar los terminales del motor y efectuar la medición de resistencia con todas
las combinaciones posibles entre ellos, así mediremos entre:
1
1 y2 = 13 Ohms.
o
ly3=7 "
2 Y 3 = 20
o o
2 3
Después de las mediciones podemos asegurar que entre los terminales 1 y 3 se encuentra la
bobina de trabajo, ya que es resultado más pequeño de las tres mediciones efectuadas.
Entre los terminales 1 y 2 se encuentra la bobina de arranque por ser el valor intermedio, y que
el tercer resultado de 20 Ohms. que hemos medido entre los terminales 2 y 3 corresponde a la suma
de los dos valores anteriormente citados, ya que en este caso medimos a las dos resistencias de
los dos bobinados en serie.
1
130hms. 7 Ohms.
2 3
Para determinar cual de los tres terminales es el común a las dos bobinas solo bastará comprobar
que terminal se repite entrelas dos mediciones con valores más pequeños, y comprobaremos que
en este caso es el terminal 1.
Otra forma de localizar el terminal común del motor, sería comprobando entre que terminales
se ha encontrado la medición más alta de resistencia correspondiente a la suma de valores de las
dos bobinas, en nuestro caso es entre los terminales 2 y 3, pues el terminal que no figura es el
común del motor.
53
22. Componentes eléctricos. Motores. Sistemas de arranque y protección
22.4. COMPROBACIONES ANTE A VERlAS
Si al realizar las mediciones de los bobinados de un compresor, solo encontramos resistencia en
una de las combinaciones, deberíamos reemplazar el compresor ya que tenemos una bobina cortada.
Pero si realizamos las tres mediciones y la que corresponde a la suma de las dos bobinas tiene
su valor alterado, debemos desconfiar del motor ya que lo más probable es que las bobinas estén
comunicadas en algún punto.
1
130hms. 7 Ohms.
2 3
Una vez comprobados los bobinados del motor, su alimentación de la red eléctrica se efectuará
a través de diferentes sistemas de protección y arranque.
54
22. Componentes eléctricos. Motores. Sistemas de arranque y protección
22.5. MOTORES DE VENTILACIÓN
El tipo de motor normalmente empleado para la ventilación en instalaciones de refrigeración
son los de inducción, bien sean monofásicos con condensador permanente ó bien trifásicos.
La diferencia de fase en los motores monofásicos también se consigue con dos devanados, ambos
incorporados en el estator, empleando muchas espiras de hilo delgado en el devanado de arranque
para obtener una elevada resistencia y el devanado de trabajo que está compuesto por menos espiras
de hilo más grueso que ofrecen menor resistencia.
OFF FAN COOUNG
<> ,@ @ ®®
BLUE GRAY -
BLUE
/\
MA1HSWITCH
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YEU.OW
BLUE YELLOW1GREEN
BLACK
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I:! 1
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BLACK
BLUE CAPAClTOR
--il """
CAPACITOR
COMP. WIRINQ
Resistance of Fan Motor windings and
rated Capacitor
BLUE·YELLOW
YELLQW.QRANGE
REO-YELLOW
Resistance of Compressor windings and
rated Capacitor
[~R
~s
3.406
4.707
Las diferentes velocidades se obtienen, intercalando bobinas de diferentes valores de resistencia
entre la alimentación de red y el punto común de las bobinas de trabajo y arranque, consiguiéndose
a mayor resistencia menor velocidad y viceversa.
55
22. Componentes eléctricos. Motores. sistemas de arranque y protección
Ventilador de tipo helecoidaI
La hélice es de tipo convencional formada normalmente por tres o cuatro palas, que soplan en
el sentido del eje del motor, por lo que reciben el nombre de axial y que a su vez pueden ser de
plástico o de aluminio.
Con las hélices de plástico se consiguen niveles sonoros más bajos que con las de metal, ya que
el plástico recupera siempre su forma primitiva en caso de deformación por golpe o uso indebido
(transporte, almacenamiento, etc. )
Este tipo de ventilador lo encontraremos en unidades condensadoras montadas al aire libre
exterior ( sin conductos ).
Ventilador centrífugo
Llamado también radial, esta formado por paletas rectangulares y alargadas, dispuestas
paralelamente entre sí, formando entre ellas un cilindro.
En este caso el ventilador sopla en el sentido de los radios del cilindro ( perpendicularmente al
eje del motor ), por lo que recibe el nombre de radial o centrífugo. Normalmente se construyen
los rodetes en chapa de acero galvanizado, por estampación.
El ventilador centrífugo en general tiene más presión disponible que el axial, y gira a un numero
de revoluciones mayor
Su aplicación es la de colocarle en conductos para canalizar la entrada y salida del aire. El motor
en ambos casos es del tipo de inducción.
56
22. Componentes eléctricos. Motores. sistemas de arranque y protección
22.6. MOTORES ASINCRONOS TRIF ASICOS
Estos motores instalan tres devanados en el estator, desplazados en 120° geométricos entre sí,
que al series aplicado un sistema trifásico de tensiones (con un desplazamiento de 120° eléctricos)
crean un campo magnético (CM) constante y giratorio que arrastra el motor.
E NlREH1ERRO
Z \
F1=Lx
ROIOR
v
57
22. componentes eléctricos. Motores. Sistemas de arranque y protección
Prácticamente están constituidos por:
- Una corona estatórica de chapas magnéticas aisladas entre sí, ranuradas, prensadas y sujetas
a una carcasa de hierro.
- Un devanado trifásico alojado en las ranuras del estator.
- Una corona rotórica de chapas apiladas, directamente sobre el eje en muchos casos.
- Un devanado polifásico en las ranuras del rotor que ha de estar cerrado en cortocircuito.
Paquetes de chapas del estator
Corona estatórica de chapas magnéticas lJ .l~JJl
Ranuras estatóricas
eje
chavetero - ____ "...v
Rotor
Bobinado trifásico del estator
58
22. Componentes eléctricos. Motores. Sistemas de arranque y protección
Para la formación de un campo rotatorio puro ( un circulo ) se requieren básicamente 2
condiciones :
1 ° En el estator debe haber regularmente distribuidos tres juegos de bobinas distanciadas entre
sí 120°, o sea, idéntica distribución que para los alternadores trifásicos.
2° Por las tres fases debe circular corriente alterna de onda senoidal. Las tres están desfasadas
entre sí 120°, o sea 1 / 3 de periodo. Es decir, que se trata de corriente trifásica, como la que
generan los alternadores trifásicos.
-+1 ---
-1
Creación de un campo giratorio :
I -----h
. / 1 V.lor
-+- _ Posici6n elel ampo
oir.a1o"¡n rt...1 o1H:1l11tnr
, rN.imo
El campo giratorio se forma como suma de los campos alternos de las tres fases de una corriente
alterna trifásica. El valor y el sentido instantáneos de estas corrientes en los lados de las bobinas,
modifican la posición de la polaridad del campo giratorio. La inducción y el flujo permanecen
constantes, por serlo la suma de las intensidades de las tres fases y su efecto magnético.
El campo gira en el sentido de las agujas del reloj, porque las corrientes evolucionan en sucesión
correlativa, R, S, T, según el orden en que se mueven las agujas del reloj.
Si se cambia ésta correlación de fases mediante la inversión de dos conductores de conexión, el
campo giratorio se desplaza en el estator en sentido contrario al de las agujas del reloj. Esto permite
invertir con facilidad el sentido de giro de los motores eléctricos trifásicos.
En la figura se observa como el campo rotatorio de dos polos del estator da durante 1 periodo
1 vuelta al estator. Con una frecuencia de 50 Hz dará 50 rev / s ó 3000 rev / minuto ( r.p.m.).
Este número de revoluciones es el mismo que da la rueda de polos del alternador de alimentación,
o sea que la velocidad de giro del campo rotatorio es una velocidad síncrona con la frecuencia.
59
22. Componentes eléctricos. Motores. Sistemas de arranque V protección
La velocidad del campo rotatorio la determinan la frecuencia y la polaridad ( número de pares
de polos)
- 3000 r.p.m. y 1 par de polos originan en un alternador 50 Hz.
- 50 Hz y 1 par de polos originan en un motor un campo rotatorio de 3000 r.p.m.
Con una frecuencia de 50 Hz se obtienen los valores siguientes :
La velocidad máxima que se puede obtener con 50 Hz es 3000 r.p.m .. Cuando se requieren
velocidades mayores debe recurrir se al empleo de frecuencias mayores ( se utilizan frecuencias de
100 a 500 Hz ).
En la siguiente tabla se relacionan los valores de intensidad media absorbida por motores
trifásicos y monofásicos respectivamente, en función de las potencias de los mismos y las tensiones
de alimentación.
60
Motores trifásicos Motores monofásicos
Potencia del Potencia del
motor Intensidad absorbida, A motor Intensidad absorbida, A
220 V 380 V 415 V 550 V 660 V 220 V
kW cv 240 V 400 V 440 V 460 V 550 V 575 V 6QOV 690 V kW cv 100 V 115 V 200 V 240 V
0,25 1/3 1,4 0,88 0,76 0,58 0,59 0,58 0,56 0,09 1/8 3,3 2,8 1,65 1,4
0,37 1/2 1,8 1,03 0,99 0,84 1 0,84
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