Download Circuito Eléctrico: Corriente eléctrica: Tensión eléctrica: Resistencia

Apunte Mediciones Eléctricas – 3º Año – Prof. Carlos Fernando Machado
Circuito Eléctrico:
Es un CAMINO CERRADO por donde puede circular la corriente eléctrica. Para que se forme se necesitan una serie de
condiciones:
Un GENERADOR que se encarga de generar una diferencia de cargas o tensión entre sus bornes (pila, batería, etc.)
Un CONDUCTOR que permita que circulen los electrones de una parte a otra del circuito (cables)
Un CONTROLADOR que determine en qué momento se realiza la circulación de corriente y en qué momento detenerla (llaves,
interruptores, pulsadores, etc.)
Un RECEPTOR que aproveche la energía eléctrica y la transforme en otro tipo de energía (calorífica, luminosa, motriz, etc)
Corriente eléctrica:
Debemos recordar que los átomos tienen un núcleo con carga eléctrica positiva (protones) y carga eléctrica negativa
(electrones) que giran alrededor del núcleo. En algunos materiales (llamados CONDUCTORES DE ELECTRICIDAD) hay
electrones llamados “libres” que están ligados débilmente al núcleo y pueden abandonar el átomo para desplazarse a otro. Este
desplazamiento de electrones es lo que llamamos CORRIENTE ELÉCTRICA.
La intensidad de esa corriente eléctrica es la cantidad de electricidad que recorre un circuito por unidad de tiempo, es
comparable al caudal de agua que fluye por una tubería de agua. La intensidad de corriente eléctrica se representa con la letra
mayúscula I y se mide en una unidad llamada AMPERE ó AMPERIO (A).
Tensión eléctrica:
Ahora bien, para que esa corriente comience a circular es necesario que de algún lado haya una energía que haga mover a los
electrones, o sea un GENERADOR encargado de crear una diferencia de cargas, arrancando electrones del polo positivo y
depositarlos en el negativo. En forma similar, un tanque tiene que estar a cierta altura para poder obtener una circulación de
agua. Esa energía se llama TENSIÓN o DIFERENCIA DE POTENCIAL ELECTRICO. Se representa con la letra mayúscula E y
se mide en VOLTIOS (V).
Resistencia eléctrica:
Finalmente, en el circuito, siempre habrá una oposición a la circulación de corriente, como si en el interior de un caño habría
piedras o suciedad que frenen la corriente de agua. Esta oposición se llama RESISTENCIA ELÉCTRICA, se representa con la
letra mayúscula R y se mide en OHMS (Ω). Hay que tener en cuenta que todos los elementos que componen un circuito tienen
resistencia, pero con diferentes valores:
Los elementos que conducen la energía eléctrica
(CONDUCTORES) y la controlan (cables, llaves)
tienen resistencia eléctrica MUY BAJA, (cercana a 0)
Los elementos que reciben la energía eléctrica (lámparas, tienen una resistencia eléctrica de valor MEDIO y se
motores, etc)
puede medir con un OHMETRO.
Los elementos que no conducen la energía eléctrica tienen resistencia eléctrica MUY ALTA (cercana al
(AISLANTES)
valor infinito)
Unidades - Múltiplos y submúltiplos:
Según la magnitud y el tipo de circuito, hay veces que las unidades o son muy grandes, o son muy chicas, por eso utilizamos los
múltiplos y submúltiplos de unidades.
UNIDAD
SUBMÚLTIPLO
MULTIPLO
Miliampere = mA
1/1000 A = 0,001 A = 1x 10 -3 A
AMPERE
Microampere = µA
1/1.000.000 A = 0,000001 A = 1x 10 -6 A
OHM
Kilohm = kΩ
1 kΩ = 1000 Ω = 1x 10 3 Ω
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Corriente continua:
Se caracteriza porque los electrones libres siempre se mueven en UN MISMO SENTIDO y con INTENSIDAD CONSTANTE, o
sea que se mantiene invariable con el paso del tiempo. Es proporcionada por baterías de acumuladores, pilas, dínamos o
células fotovoltaicas, que poseen un polo positivo y un polo negativo. De la misma manera podemos caracterizar a la TENSIÓN
CONTINUA.
Ej: Corriente de +1v
Corriente alterna:
Se caracteriza porque el flujo de electrones se mueve por el conductor en un sentido y en otro momento, por otro y además con
una intensidad variable, alcanzando un valor máximo y un valor cero. Se podría decir en este caso, que el generador
(alternadores, energía eléctrica domiciliaria) produce períodicamente CAMBIOS EN LA POLIRADAD Y EN EL VALOR.
Generalmente la forma de variación es como la función matemática seno, por eso se la conoce como alterna senoidal y se
produce varias veces por segundo (50 veces por segundo en la CA domiciliaria). Como es más fácil de producir, y posee
características que hacen más fácil su transporte, es utilizada en la industria y en los hogares.
Ej: Corriente de 2Vpp (pico a pico) de amplitud.
Corriente alterna trifásica
La generación trifásica de energía eléctrica es la forma más común y que provee un uso más eficiente de los conductores. La
utilización de electricidad en forma trifásica es común mayormente para uso en industrias donde se necesitan potencias
eléctricas altas.
La corriente trifásica está formada por un conjunto de tres formas de onda, desfasadas una respecto a la otra 120 grado, según
el diagrama que se muestra a continuación.
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Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas sobre tres
sistemas de piezas polares equidistantes entre sí. El retorno de cada uno de estos circuitos o fases se acopla en un punto,
denominado neutro, donde la suma de las tres corrientes es cero, con lo cual el transporte puede ser efectuado usando
solamente tres cables.
El sistema trifásico también es utilizado para la distribución domiciliaria, cuando solo se necesita suministro de una sola fase.
Como la red de distribución es trifásica, esta consta de cuatro conductores, uno por cada fase y otro para el neutro.
En este caso lo que se hace es ir repartiendo la conexión de los diferentes hogares entre las tres fases, de forma que las cargas
de cada una de ellas queden lo más igualadas posible (equilibradas), cuando se conectan muchos consumidores.
Por motivos de seguridad, a menudo se conecta un quinto hilo entre el interruptor principal o caja de fusibles del edificio y los
aparatos eléctricos en el interior de cada hogar, este hilo es conocido como hilo de tierra. El hilo de tierra está conectado a una
barra o pica de cobre clavada en el suelo en un lugar donde pueda ser humedecida convenientemente a fin de facilitar el mejor
contacto con el terreno circundante. La legislación electrotécnica prohíbe, por seguridad, que esta toma de tierra se efectúe a
través de tuberías de agua o gas.
En caso de avería, por contacto accidental de una fase con la carcaza de un aparato, el hilo de tierra debe poder soportar la
corriente necesaria para fundir el fusible y aislar el circuito averiado, evitando de esta forma que el usuario pueda sufrir daño por
electrocución.
En adición a este sistema de protección, la legislación actual obliga a efectuar la conexión del suministro a cada hogar a través
de una caja de protección que consta, como mínimo, de un interruptor diferencial y uno o varios interruptores magneto térmicos.
¿Qué es la potencia eléctrica?
Es la energía eléctrica generada, transferida o usada en la unidad de tiempo. Dá una idea del ritmo con que se disipa la energía
eléctrica. Generalmente es expresada en vatios ó watt (W). Eléctricamente, es igual al producto de la tensión aplicada por la
corriente que circula:
Potencia = Tensión x Corriente
P=VxI
¿Qué es la energía eléctrica?
Es el producto de la potencia eléctrica (W) por el tiempo, normalmente expresado en horas (h). Como la energía eléctrica se
mide con grandes potencias, usualmente, la medida se indica en kilowatts-hora (kWh):
Energía consumida = Potencia x Tiempo
1000
Por ejemplo, tengo dos lámparas de distinta potencia (40 w y 75 w). Si a las dos la tengo encendida dos horas, tengo que la
primera me consume:
Energía cons= 40 w x 2 hs / 1000 = 0,08 kwh
Y la segunda:
Energía cons= 75 w x 2 hs / 1000 = 0,15 kwh
Por lo tanto concluímos que la mayor potencia me consume mayor energía dentro de un mismo lapso de tiempo.
Ejemplo de potencias de distintos artefactos eléctricos:
Estufa de cuarzo (dos velas)
Heladera chica sin freezer
Heladera mediana con freezer
Acondionador de aire 1800 frig.
1200 w
200 w
360 w
1320 w
Televisor color
Plancha automática
Calefón eléctrico 12 litros
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80 w
1000 w
1200 w
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LEY DE OHM
La ley de Ohm define la relación entre las tres magnitudes principales (Corriente, Tensión y Resistencia).
Se podría enunciar como: "La tensión proporciona la fuerza necesaria para vencer la resistencia y generar un flujo de corriente"
V=RxI
o también: “La corriente que circula por un circuito varía en forma directamente proporcional a la tención e inversamente
proporcional a la resistencia”
Expresado en fórmula:
V
I=
R
también se puede expresar:
R=
V
I
Ejemplo: para una resistencia de 100 Ω, a la que se le aplican 200 v, la corriente que circulará por ella será:
I=
V
R
=
200 v
100 Ω
=
2A
También podemos observar que la resistencia es inversamente proporcional a la corriente, es decir: si la resistencia sube, la
corriente baja de valor y viceversa.
Por otro lado, la tensión es directamente proporcional a la corriente, es decir: si la tensión sube, lo mismo hará la corriente, y
viceversa.
El multímetro
Los instrumentos de medición destinados a la medición de magnitudes eléctricas principalmente son:
• Voltímetros – mide diferencia de potencial eléctrico en voltios o submúltiplos.
• Amperímetros – mide intensidad de corriente eléctrica en ampere o submúltiplos.
• Ohmetros – mide la resistencia eléctrica en Ohms (W) o submúltiplos.
Los amperímetros y voltímetros pueden ser utilizados para mediciones en corriente continua o alterna, o
ambas.
Los tres instrumentos antes mencionados pueden presentarse en forma independiente o agrupados en
un solo instrumento llamado Multímetro o, como se lo denomina comúnmente, Tester.
Hay dos tipos de multímetros: los analógicos y los digitales.
Los multímetros analógicos son fáciles de identificar por una aguja que al moverse sobre una escala
indica del valor de la magnitud medida
Multímetro digital
Multímetro analógico
Los multímetros digitales se identifican principalmente por un panel numérico para leer los valores
medidos, la ausencia de la escala que es común el los analógicos.
Lo que si tienen en común es:
un selector de función y
un selector de escala (algunos no tienen selector de escala pues el tester la determina
automáticamente), generalmente en un solo selector central.
La lectura de la medida realizada dependerá del tipo de instrumento utilizado, analógico o digital.
En los analógicos, las lectura se indica en una escala graduada y el órgano indicador
está compuesto por una aguja
En los digitales, la lectura se realiza directamente por medio de un display indicador.
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Selector de escalas y de función:
En cualquiera de los casos, los instrumentos poseen un selector de escalas, a los efectos de
seleccionar el rango de medición. Este nos permite seleccionar la escala que mejor se adecue al valor de
la magnitud a medir. Esto es, el valor a medir quedará comprendido entre el cero y un valor máximo,
denominado Alcance o fondo de escala.
En resumen, el selector sirve para establecer la medida máxima que se podrá visualizar.
Si no se tiene una idea de la magnitud a medir, se debe empezar por el rango más grande. Se escoge
siempre un rango superior al de la magnitud que se mide.
El selector además es de función o sea, sirve para escoger el tipo de medida que se realizará.
Ejemplo:
Voltaje A.C.
ACV
V
Voltaje D.C.
DCV
V
Tensión Alterna ó Voltaje que genera
corriente alterna (en voltios)
Tensión Continua ó Voltaje que genera
corriente continua (en voltios)
Corriente D.C.
DCA
A
Corriente Continua ó directa (en
miliamperios)
Resistencia
Ω
Resistencia (en ohmios / ohms)
Como medir Tensión ó Voltaje:
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Revisar que los cables rojo y negro estén conectados correctamente: Rojo en VAΩ y negro en
Com.
Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, el tipo de tensión (alterna o continua).
Luego, el rango que corresponda al valor a medir. Si no lo conozco, ubico el rango más alto.
Se conecta el multímetro a los extremos del componente (se pone en paralelo) y se obtiene la
lectura en la pantalla. Si la lectura es negativa significa que el voltaje en el componente medido
tiene la polaridad al revés de la que supusimos.
Como medir corriente
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•
Revisar que los cables rojo y negro estén conectados correctamente: Rojo en VAΩ y negro en
Com .
Recordemos que en el multímetro medimos corriente en miliamper (mA) y continua (DCA)
Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la zona que corresponde (DCA). Se
selecciona la escala adecuada, (si no tenemos idea de que magnitud de la corriente que vamos
a medir, escoger la escala mas grande).
IMPORTANTE: Para medir una corriente con el multímetro, éste tiene que ubicarse en el paso
de la corriente que se desea medir. Para esto se abre el circuito en el lugar donde pasa la
corriente a medir y conectamos el multímetro (lo ponemos en "serie"). Si la lectura es negativa
significa que la corriente en el componente, circula en sentido opuesto al que se había supuesto,
(Normalmente se supone que por el cable rojo entra la corriente al multímetro y por el cable
negro sale)
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Como medir una resistencia
Se selecciona, en el multímetro que estemos utilizando, la zona que corresponde (Ω). Se selecciona la
escala adecuada, (si no tenemos idea de que magnitud, escoger la escala mas grande).
El elemento a medir (una resistencia en este caso) no debe estar conectada a ninguna fuente de poder
(V).
Para medir una resistencia con el multímetro, éste tiene que ubicarse con las puntas en los extremos del
elemento a medir (en paralelo) y se obtiene la lectura en la pantalla.
Medición de continuidad en cables y resistencia en bobinados:
En muchos casos es necesario averiguar si un cable o un bobinado están cortados o no.
Si el cable está en buen estado, su resistencia será cercana a 0Ω (cero ohm). Por lo tanto, decimos que
el cable tiene continuidad. En la mayoría de los multímetros esta operación se realiza con un zumbador
que nos indica cuando el cable es continuo.
Los bobinados son enrollamientos de cable de cobre esmaltado alrededor de una barra de material
ferromagnético. Se utilizan en electroimanes, motores eléctricos, timbres, relés, etc. Los bobinados
presentan una resistencia baja (no cero) del orden entre aproximadamente 50 a 800 ohm, si están en
buen estado.
En cambio, si el cable está CORTADO, su resistencia sería infinita. Si está en CORTO, (cuando se
pierde la aislación) por lo que la corriente recorre un corto camino, su resistencia es 0 ohm.
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