Conceptos Generales y Mediciones Electricas

UNIDAD 1.- Conceptos Generales y Mediciones Electricas

1.1. Ley de Ohm- Leyes de Kirchhoff.

El ohmio (también ohm) es la unidad de medida de la resistencia que oponen los materiales al paso de la corriente eléctrica y se representa con el símbolo o letra griega Ω (omega).

Esta ley relaciona los tres componentes que influyen en una corriente eléctrica, como son la intensidad (I), la diferencia de potencial o tensión (V) y la resistencia (R) que ofrecen los materiales o conductores.

La Ley de Ohm establece que "la intensidad de la corriente eléctrica que circula por un conductor eléctrico es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia del mismo", se puede expresar matemáticamente en la siguiente fórmula o ecuación:

donde, empleando unidades del Sistema internacional de Medidas , tenemos que:

I = Intensidad en amperios (A)

V = Diferencia de potencial en voltios (V)

R = Resistencia en ohmios (Ω).

Leyes de Kirchhoff

Las leyes de Kirchhoff son dos igualdades que se basan en la conservación de la energía y la carga en los circuitos eléctricos. Fueron descritas por primera vez en 1845 por Gustav Kirchhoff. Son ampliamente usadas en ingeniería eléctrica.

Ambas leyes de circuitos pueden derivarse directamente de las ecuaciones de Maxwell, pero Kirchhoff precedió a Maxwell y gracias a Georg Ohm su trabajo fue generalizado. Estas leyes son muy utilizadas en ingeniería eléctrica e ingeniería electrónica para hallar corrientes y tensiones en cualquier punto de un circuito eléctrico.

Primera ley de Kirchhoff o regla de los nudos: La suma algebraica de las intensidades en un nudo es cero

Para aplicar esta ley debemos fijar arbitrariamente un sentido positivo, por ejemplo, consideramos positivas las intensidades de entrada al nudo. De esta forma el nudo dibujado anteriormente quedaría de la siguiente forma:

O lo que es lo mismo:

Esta regla se puede resumir diciendo que la suma de corrientes que llega a un nudo es igual a la suma de corrientes que salen de dicho nudo.

Segunda ley de Kirchhoff o regla de las mallas: La suma algebraica de las fuerzas electromotrices aplicadas a una malla es igual a la suma de las caídas de tensión en dicha malla.

Veamos como se obtiene esa expresión. Si consideramos la malla BCDEB de la red anterior y aplicamos en cada una de las ramas de dicha malla la ecuación:

(La diferencia de potencial entre dos puntos será igual a la caída de tensión producida en las resistencias mas/menos la fuerza electromotriz existente entre esos puntos)

Sumando ambas ecuaciones resulta:

Que sería lo mismo que teníamos al principio:

1.2. Circuito serie, circuito paralelo, circuito serie paralelo.

Circuitos en serie

En un circuito en serie los receptores están instalados uno a continuación de otro en la línea eléctrica, de tal forma que la corriente que atraviesa el primero de ellos será la misma que la que atraviesa el último. Para instalar un nuevo elemento en serie en un circuito tendremos que cortar el cable y cada uno de los terminales generados conectarlos al receptor.

Circuito en paralelo

En un circuito en paralelo cada receptor conectado a la fuente de alimentación lo está de forma independiente al resto; cada uno tiene su propia línea, aunque haya parte de esa línea que sea común a todos. Para conectar un nuevo receptor en paralelo, añadiremos una nueva línea conectada a los terminales de las líneas que ya hay en el circuito.

Circuitos serie-paralelo

De los circuitos serie y paralelo surge una tercera modalidad: los circuitos serie- paralelo. En este caso, el flujo de corriente puede tener múltiples caminos, y puede ser más o menos complejo dependiendo del diseño de que se trate. No obstante, la gran mayoría de circuitos serie-paralelo pueden ser simplificados en otros tipo serie o paralelo mediante la aplicación de la ley de Kirchoff, permitiendo así un cálculo más sencillo de las corrientes y caídas de tensión que intervienen en cada parte o elemento del circuito.

La disposición más básica de un circuito serie-paralelo es la que está compuesta por una fuente, una resistencia en serie y dos resistencias en paralelo, tal como se muestra en el ejemplo.

Circuito básico serie-paralelo: se puede observar que la corriente total (It) pasa por la carga en serie R1, pero se bifurca en el punto a para circular a través de otras dos cargas en paralelo R2 y R3, uniéndose ambas corrientes (I2 e I3) de nuevo en el punto b.

1.3. Medición de Voltaje a través de un voltímetro.

Voltímetro

Un voltímetro es un instrumento que sirve para medir la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico.

Para efectuar la medida de la diferencia de potencial el voltímetro ha de colocarse en paralelo, esto es, en derivación sobre los puntos entre los que tratamos de efectuar la medida. Esto nos lleva a que el voltímetro debe poseer una resistencia interna lo más alta posible, a fin de que no produzca un consumo apreciable, lo que daría lugar a una medida errónea de la tensión

Podemos clasificar los voltímetros por su funcionamiento mecánico, siendo en todos los casos el mismo instrumento:

• Voltímetros electromecánicos

• Voltímetros electrónicos

• Voltímetros vectoriales

• Voltímetros digitales

1.4. Medición de corriente a través de un amperímetro.

Se conoce como amperímetro al dispositivo que mide la intensidad de corriente eléctrica. La corriente es una de las cantidades más importantes que uno quisiera medir en un circuito eléctrico.

MEDICION DE LA CORRIENTE ELECTRICA A TRAVES DE UN AMPERIMETRO La corriente que se va a medir debe pasar directamente por el amperímetro, debido a que éste debe conectarse a la corriente. Los alambres deben cortarse para realizar las conexiones en el amperímetro. Cuando use este instrumento para medir corrientes continuas, asegúrese de conectarlo de modo que la corriente entre en la terminal positiva del instrumento y salga en la terminal negativa. + - Motor 50V

1.5. Medición de resisitencia con un ohnmetro y megger.

DEFINICION OHMETRO Aparato que mide el valor de las resistencias, y que de forma obligatoria hay que colocar en paralelo al componente estando éste separado del circuito (sin que le atraviese ninguna intensidad). Mide resistencias en Ohmios (Ω).

DEFINICION MEGGER: El Megger o Megohmetro, es un instrumento con el cual se realiza el análisis del aislamiento de un cable o de un devanado de un transformador o de un motor para conocer la existencia o no de corrientes de fuga a través del aislamiento medido. También sirve para medir la resistencia del suelo y analizar los electrodos de la tierra. Mide resistencias en Ohmios (Ω).

1.6. Medicion de potencia con un watthorimetro.

Instrumento eléctrico que mide y registra la integral con respecto al tiempo, de la potencia activa del circuito en que se conecta. Esta integral de potencia es la energía consumida por el circuito durante al intervalo de tiempo en que se realiza. La energía eléctrica es especificada en Watts-hora debido a que es de uso común en la industria, aunque en el sistema internacional de unidades la unidad de energía eléctrica es el joule. 1 W hr = 3 600 j Mide potencia eléctrica en watts x hora (Whr).

1.7. Medicion de facortes de potencia con wattorimetros y varhormetros.

El principio de funcionamiento de un watthorimetro de inducción se basa en que las formas de onda, tanto del voltaje como de la corriente, son totalmente senoidales. Por considerar un ejemplo la operación de un watthorimetro de inducción se basa en la figura, pero la realidad, como ya se ha visto es muy diferente.

Voltaje y corriente de uan carga

En la figura muestra el error que presenta un watthorimetro de inducción para cuando se tiene una carga resistiva a través de un tiristor el cual interrumpe el paso de la corriente

VARHORIMETRO.

Es un instrumento de medición que mide la potencia reactiva de un sistema eléctrico VAR (volt ampére reactivos consumido en una unidad de tiempo) VARH, al igual que el Watthorimetro que te mide los watts hora que consumes en una unidad de tiempo.

Potencia reactiva no tiene el carácter realmente de ser consumida y sólo aparecerá cuando existan bobinas o condensadores en los circuitos. La potencia reactiva tiene un valor medio nulo, por lo que no produce trabajo necesario. Por ello que se dice que es una potencia desvatada (no produce vatios), se mide en voltiamperios reactivos (var) y se designa con la letra Q.

Unidad 2.- Generacion y distribucion de corriente electrica

2.1. Generadores de energia electrica

A medida que el hombre aprendió acerca de la electricidad, por medio de la observación fue capaz de identificar los principios para generarla.

Un generador eléctrico es un aparato capaz de mantener una diferencia de cargaseléctricas entre dos puntos (es decir, voltaje), transformando otras formas de energía en energía mecánica y posteriormente en una corriente alterna de electricidad(aunque esta corriente alterna puede ser convertida a corriente

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