Para generar corriente, se emplea una excitatriz conectada a un alternador, el cual a su vezz esta conectado a una maquina motriz como puede ser una tirbina. a veces se prescinde de la excitatriz por un rectificador.
GENERADOR TRIFÁSICO CON TRES DEVANADOS ESTATÓRICOS
AL haber 3 bobinas hay 3 tensiones. Dependiendo de cómo se conecten pueden ser ESTRELLA O TRIÁNGULO.
En conexión triángulo Vf=Vl Il=3^1/2 If
En estrella VL= 3^1/2 Vf Il=If
TRANSFORMADOR
El transformador es una maquina estatica que transforma la tension de un circuito ode entrada, llamado primario, a otro de salida, llamado secundario, y que su funcionamiento se basa es las leyes de inducción electromagneticas. La particularidad de esta maquina es que transforma la tension elevandola o reduciendola, alterando los parametros V e I, pero sin alterar la potencia.
El principio de funcionamiento es muy simple. A uno de los devanados se le aplica una tensión que produce una corriente, que a su vez origina un flujo magnético en el núcleo. Ese flujo magnético inducirá tensiones en los devanados primario y secundario. La relación de espiras de cada devanado(N1, N2) fijara la relación entre la tensión de entrada y salida.
N1 • I1 = -N2 • I2; N1/N2 = V1/V2 = I2/I1 = m o relación de transformación(rt)
TRANSFORMADOR EN VACIO:
Hay tensión en la salida, pero no corriente en el secundario. La tensión en el primario nunca cambia, y provoca una corriente(Io) y una fuerza electromotriz inducida(E1) variable, opuesta 180º a la tensión.
E1 = -N1 • A0/AT
En el secundario se creara una f.e.m(E2) de mismo sentido que E1.
E2 = -N2 • A0/AT
E1/E2 = N1/N2 = m o relación de transmisión.
TRANSFORMADOR EN CARGA:
Actua una impedancia en el secundario, donde se crea una V2. Produce que se cree una corriente(I2) que provoca una magnetomotriz(N2 • I2)
k = Flujo = N1 • I1 + N2 • I2
P1 = P2, ya que: V1/V2 = I2/I1; V1 • I1 = V2 • I2
IMPORTANCIA DE LA TOMA DE TIERRA
La toma de tierra es un elemento fundamental de cualquier instalación eléctrica. Según el
Reglamento Electrotécnico de Baja Tensión español:
“Las puestas a tierra se establecen principalmente con objeto de limitar la tensión que, con
respecto a tierra, puedan presentar en un momento dado las masas metálicas, asegurar la
actuación de las protecciones y eliminar o disminuir el riesgo que supone una avería en los
materiales eléctricos utilizados” (Instrucción Técnica Complementaria 18).
Por lo tanto, las tomas de tierra protegen tanto a los equipos como a las personas de diferencias
de potencial peligrosas.
Los objetivos de un sistema de puesta a tierra en baja tensión son
los siguientes:
· Proveer seguridad a las personas limitando la tensión de contacto.
· Proteger las instalaciones dando un camino de baja impedancia.
· Mejorar la calidad de la señal minimizando el ruido
electromagnético.
· Establecer un potencial de referencia equipotencializando el
sistema.
Para obtener una toma de tierra eficaz es fundamental conseguir
una resistencia de tierra baja, usando conductores con una sección adecuada para transportar la
corriente esperada. Además deben poseer una alta resistencia a la corrosión.
El valor de la resistencia eléctrica de la toma de tierra se debe medir aislada de todo elemento de
naturaleza conductora, por lo que es necesario la utilización de elementos seccionadores para
separar la toma de tierra del resto de la instalación durante la medición.
Otros factores determinantes a la hora de diseñar una toma de tierra son los siguientes:
· Para poder medir la resistencia de la toma de tierra de forma habitual es necesario colocar un
registro de inspección.
· La humedad del terreno reducirá la resistencia de tierra.
· Los compuestos mejoradores de tierra reducen la resistividad del terreno.
· Se debe conocer las instalaciones eléctricas o de gas enterradas para separarse la distancia de
seguridad especificada en cada caso.
· Se debe conocer las tuberías o depósitos de agua enterrados para unir la toma de tierra
equipotencialmente a ellos.
Para obtener una resistencia de puesta a tierra adecuada en terrenos con resistividad elevada
deben utilizarse electrodos especiales para terrenos de baja conductividad, electrodos profundos
o anillos conductores perimetrales.
Consideraciones específicas para protección contra el rayo
En particular, en un sistema de protección contra el rayo la toma de tierra es un elemento
imprescindible, ya que en ella tiene lugar la dispersión de la corriente del rayo. Cada conductor
de bajada debe tener una toma de tierra, constituida por los elementos conductores en contacto
con el terreno capaces de dispersar la corriente del rayo en éste.
Una buena toma de tierra de un sistema de protección contra el rayo debe ser capaz de soportar
corrientes de rayo y dispersarlas rápidamente en el terreno.
Para cumplir estos requisitos la primera especificación marcada por las normativas es la de tener
una resistencia exclusiva de la toma de tierra del pararrayos inferior a 10Ω. Por otra parte, debe
tenerse en cuenta que el rayo es una corriente impulsional, por lo que es importante que la
impedancia de la toma de tierra no sea elevada. Por lo tanto, no es aconsejable utilizar un único
elemento de gran longitud. La utilización de electrodos profundos es interesante si la resistividad
de la superficie es particularmente elevada y existen estratos inferiores del terreno más húmedos.
Para la dispersión del rayo las configuraciones tipo radial en triángulo o en pata de ganso son
adecuadas.
Estas consideraciones para mejorar la impedancia deben tenerse en cuenta al realizar la toma de
tierra, ya que habitualmente las medidas posteriores se realizan con un medidor de tierra
convencional (telurómetro), que registra únicamente la resistencia de la toma de tierra, esto es,
su comportamiento en el caso de que la corriente fuese continua. Una alta inductancia no sería
medida por estos telurómetros y sin embargo supondría una importante barrera al paso de la
corriente si esta fuese, como en el caso del rayo, impulsional.
Por último, en general se recomienda unir la toma de tierra del sistema de protección contra el
rayo a las tomas de tierra de la instalación a fin de evitar sobretensiones y tensiones de paso
peligrosas.
APARAMENTA ELÉCTRICA
La aparamenta eléctrica es un conjunto de aparatos que permiten el corte, protección eléctrica y mando de las instalaciones eléctricas de baja tensión.
El poder de corte es una corriente máxima que el aparato interrumpir bajo una determinada tensión.
APARATOS:
- Seccionador: Permite abrir y cerrar un circuito para aislarlo. Se utiliza por si hay que arreglar algún componente. Se corta una línea, pero en las demás sigue habiendo corriente.
- Fusibles: Protege de sobrecargas y cortocircuitos. Tiene capacidad de corte, aunque este en carga.
- Seccionador-porta fusible: Permite abrir y cerrar un circuito para aislarlo. Tiene capacidad de corte. Permite que cuando salte el fusible, podamos abrir el seccionador.
- Relé térmico: Sirve de protección contra sobrecargas. Salta automáticamente cuando se produce una sobrecarga.
- Disyuntor: Protección térmica y cortocircuitos. Tiene capacidad de corte.
- Interruptor: Abre y cierra un circuito en carga. Tiene capacidad de corte.
- Contactor: Interruptor de mando eléctrico. Tiene capacidad de corte.
- Interruptor diferencial: En un interruptor que tiene la capacidad de detectar la diferencia entre la corriente de entrada y salida en un circuito. Cuando esta diferencia supera un valor determinado (sensibilidad), para el que esta calibrado, el dispositivo abre el circuito, interrumpiendo el paso de la corriente a la instalación que protege.
CUADRO DE DISTRIBUCIÓN GENERAL
SItuado en todas las casas, consta de un interruptor de control de potencia que instala la compañía eléctrica. Asimismo tiene un interruptor general y un diferencial. A partir de ahi se conectan los interruptores de iluminación, lavadoras,...
PROBLEMAS:
1. Realiza un esquema del transporte y distribución de la energía, teniendo como origen una central térmica.
2. ¿Porqué se eleva la tensión eléctrica para su transporte?
Porque así se evitan pérdidas. Además también tiene ventajas económicas ya que al elevar la tensión se reduce la sección del conductor reduciendo a su vez, el gasto económico.
3. Haz un dibujo esquemático del alternador de una central eléctrica, y explica su funcionamiento
4. Busca un dibujo, donde aparezca un alternador trifásico de una central eléctrica, y explica sus partes y su funcionamiento.
5. Explica como funciona un transformador monofásico ideal en vacio ¿Qué entiendes por monofásico?
Cuando trabaja en vacío, es decir que no hay carga, la intensidad es 0. Si tenemos una tensión en el primario, en los bornes del secundario tendremos una tensión de V2 = V1/rt. La fórmula es: V1/V2 = N1/N2 = E1/E2 = rt. Y para hallar la fuerza magnetomotriz; En = - Nn x (Varia. flujo/Varia. tiempo) con N espiras.
6. Explica como funciona un transformador monofásico ideal con una impedancia R + j Xl
Cuando trabaja con carga, podemos hallar la intensidad que circula por el secundario I = V/R, y así despejar la del primario: V1/V2 = I2/I1. Pero si tenemos una redactancia inductiva debemos tener en cuenta que tendremos un cos e, por lo que ahora de realizar el diagrama lo tendremos que tener en cuenta.
7. Sabrías decir, ¿por qué se obtiene la tensión en un alternador trifásico de unos bobinados que están incluidos en el estator?
Se hace para evitar que se produzcan chispas; porque es lo mismo girar una bobina dentro de un campo magnético, que un iman dentro de una bobina.
8. ¿ Qué tipos de conexión se utilizan en los bobinados de un alternador trifásico?
Se utiliza la conexión estrella, ya que conseguimos una mayor tensión entre fases con una menor intensidad. La tensión que se consigue en línea son los famosos 220 V que llegan a nuestra casa.
9. ¿Sabrías calcular la potencia de un alternador en conexión triángulo? ¿ Y en conexión estrella?
En triángulo la potencia = Il · Vl = √3 If · Vf
En estrella la potencia = Il · Vl = If · √3 Vf
Es la misma potencia.
10. Un transformador que dispone de 900 espiras en el primario y de 100 en el secundario, se conecta a una red de v = 318 sen 100 Π t. determinar.
La relación de transformación, m
La tensión eficaz en bornes del secundario
Representar el diagrama de tensiones y corrientes del transformador si en el secundario aplicamos una carga de 100 ohm, sabiendo que el rendimiento del transformador es del 95%.
rt= 900/100 = 9 (es un reductor)
V máx =318V; 900/100 = 318 V/x; x = 35,55 V; Vo = 35,33/[2(1/2)] = 24,98 V
P1·95% = P2; P2 = I2 · V2 [I = 35,33/100= 0,35 A] = 0,35 · 35,33 = 12,48 W
P1 = 100/95 · 12,48 = 13,14 W; I =P/V; I = 0,04 A
11. Representa en un gráfico las tres señales analógicas R, S y T de un alternador trifásico
12. Un transformador trifásico tiene el secundario conectado en estrella alimentando a tres cargas iguales de 100 ohm por fase. Si la tensión que alimenta a esas cargas es de 220V. Calcular la potencia consumida y la corriente en el hilo de retorno N (neutro).
IF = 220V/100 ohm = 2,2 A
VF = 220V PF = 484W
Como hay un desfase de 120 grados, IN(vector) = 0
Hay que calcular en un periodo de tiempo; la potencia así es el triple que la de fase(calcular por separado).
PTotal= 3 x PF = 3 x 484 = 1452 W
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