Informe De Investigacion.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS

INFORME DE INVESTIGACION N°1

CURSO

: Electricidad y electrónica industrial

SECCION : U ALUMNO : Carrión Rojas, Cristhian CODIGO : 20172049B DOCENTE: Tarazona Ponte, Santiago FECHA

: 28/03/2019

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2019-I LIMA-PERU

Introducción Nuestros estudios en ingeniería continúan, así como la cantidad de conocimientos que vamos adquiriendo día a día, mediante este informe de investigación se podrá ir aprendiendo un poco más acerca de los parámetros eléctricos, voltaje, intensidad, corriente alterna y continua; ya sea en sus características como en las aplicaciones que les podemos dar en la vida cotidiana. Espero que este informe sea de su agrado y sirva como una fuente más para seguir enriqueciéndonos de conocimiento.

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1. Corriente continua La corriente continua (abreviada CC en español, así como CD por influencia del inglés DC, de direct current) se refiere al flujo continuo de carga eléctrica a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial y carga eléctrica, que no cambia de sentido con el tiempo.2A diferencia de la corriente alterna, en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección. Aunque comúnmente se identifica la corriente continua con una corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad, así disminuya su intensidad conforme se va consumiendo la carga (por ejemplo cuando se descarga una batería eléctrica). También se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el flujo se denomina corriente continua y va (por convenio) del polo positivo al negativo. 1.1 Conversión de corriente alterna en continua Muchos aparatos necesitan corriente continua para funcionar, sobre todos los que llevan electrónica (equipos audiovisuales, ordenadores, etc.). Para ello se utilizan fuentes de alimentación que rectifican y convierten la tensión a una adecuada. Este proceso de rectificación, se realiza mediante dispositivos llamados rectificadores, antiguamente basados en el empleo de tubos de vacío y actualmente, de forma casi general incluso en usos de alta potencia, mediante diodos semiconductores o tiristores. 1.2 Polaridad Generalmente los aparatos de corriente continua no suelen incorporar protecciones frente a un eventual cambio de polaridad, lo que puede acarrear daños irreversibles en el aparato. Para evitarlo, y dado que la causa del problema es la colocación inadecuada de las baterías, es común que los aparatos incorporen un diagrama que muestre cómo deben colocarse; así mismo, los contactos se distinguen empleándose convencionalmente un muelle metálico para el polo negativo y una placa para el polo positivo. En los aparatos con baterías recargables, el transformador - rectificador tiene una salida tal que la conexión con el aparato sólo puede hacerse de una manera, impidiendo así la inversión de la polaridad. En la norma sistemática europea el color negro corresponde al negativo y el rojo al positivo.10

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En los casos de instalaciones de gran envergadura, por ejemplo, centrales telefónicas y otros equipos de telecomunicación, donde existe una distribución centralizada de corriente continua para toda la sala de equipos se emplean elementos de conexión y protección adecuados para evitar la conexión errónea de polaridad

1.3 Usos Su descubrimiento se remonta a la invención de la primera pila por parte del científico italiano Alessandro Volta. No fue sino hasta los trabajos de Thomas Alva Edison sobre la generación de electricidad en las postrimerías del siglo XIX, cuando la corriente continua comenzó a emplearse para la transmisión de la energía eléctrica. Ya en el siglo XX este uso decayó en favor de la corriente alterna (propuesta por el inventor Nikola Tesla, sobre cuyos desarrollos se construyó la primera central hidroeléctrica en las Cataratas del Niágara) por sus menores pérdidas en la transmisión a largas distancias, si bien se conserva en la conexión de redes eléctricas de diferente frecuencia y en la transmisión a través de cables submarinos. También se está extendiendo el uso de generadores de corriente continua mediante células solares -buscando un menor impacto medioambiental del uso de la energía solar frente a las soluciones convencionales (combustible fósil y energía nuclear). 2. Corriente alterna La corriente alterna es aquella que varía su magnitud en función del tiempo. La forma de onda de corriente alterna más habitual es la senoidal. Con ella se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Veremos cuáles son los parámetros más importantes en una señal de corriente alterna. 2.1 Alternador: Es un generador de corriente alterna que se basa en la inducción de una f. e. m al girar una espira (o bobina) en el seno de un campo magnético debida a la variación de flujo. Según va girando la espira varía el número de líneas de campo magnético que la atraviesan.

Fig. 1. Imagen representativa del alternador

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2.2 Voltaje: Una f. e. m alterna se produce mediante la rotación de una bobina con velocidad angular constante dentro de un campo magnético uniforme entre los polos de un imán. V = V0 sen(ω t)

Fig. 2. Graficas senoidales

Donde Vm es el valor máximo del voltaje y ω es la frecuencia angular expresada en radianes por segundo. 2.3 Frecuencia: Es el número de ciclos, vueltas o revoluciones que realiza la espira en 1 segundo. f=1/T La unidad de frecuencia son los Hertzios (Hz) o ciclos/seg. 2.4 Periodo: Existe otra magnitud, inversa a ésta, que es el periodo (T) que es el tiempo que invierte la espira es dar una vuelta. T=1/f La unidad del periodo es el segundo.

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2.5 Velocidad angular: Como verás ambas magnitudes están relacionadas con la velocidad con que gira la espira (ω) y se pueden determinar aplicando la relación: ω = 2. π / T

ω = 2. π. f

Fig. 3. Giro de los alternadores representados en graficas

Si analizamos los que ocurre al dar una vuelta la espira veremos que: En el semiciclo positivo:  Cuando la espira permanece paralela a las caras del imán el flujo es máximo y la f. e. m, y por tanto, la tensión e intensidad son nulas.  Al dar el primer cuarto de vuelta el flujo es mínimo y la f. e. m, tensión e intensidad son máximas.  En el segundo cuarto de vuelta vuelven a descender hasta cero los valores de f.e.m, tensión e intensidad. En el semiciclo negativo:  En el tercer cuarto de vuelta la f. e. m y por tanto la tensión cambia de signo y la corriente cambia de sentido (las cargas que supongamos se movían hacia la derecha lo harían ahora hacia la izquierda). Se vuelve a alcanzar un valor máximo de tensión e intensidad, el mismo que en el primer cuarto de vuelta pero en sentido opuesto.  Al completarse la vuelta con el último cuarto disminuyen de nuevo hasta anularse los valores de f. e. m, tensión e intensidad para volver a comenzar un nuevo ciclo. 2.6 Valores instantáneos, máximos y eficaces de tensión e intensidad: Los valores de f. e. m e intensidad varían periódicamente en función de la posición de la bobina respecto a las líneas de campo.

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a) En un instante cualquiera V = V 0. sen(ωt) I = I 0. sen(ωt) b) Valores máximos (cuando sen(ωt) = 1) V=V0I=I0 c) Valores eficaces, correspondientes al 70% del valor máximo V e = V 0 / 1,41 Ie = I0 / 1,41 2.7 Inductancia en un circuito de corriente alterna Si se aplica un voltaje instantáneo a una inductancia L, entonces: 𝑑𝑖 𝑉 = 𝐿 𝑑𝑡 Si el voltaje es sinusoidal, entonces la corriente también será sinusoidal. Por conveniencia supongamos que: 𝐼 = 𝐼𝑀 . 𝑆𝑒𝑛(𝜔𝑡) 𝑉 = 𝐿. 𝐼𝑀 . 𝜔. 𝐶𝑜𝑠(𝜔𝑡) Esta ecuación puede expresarse como:

𝜋 𝑉 = 𝑉𝑀 . 𝑆𝑒𝑛(𝜔𝑡 + ) 2

Donde: VM: Voltaje máximo a través del inductor Relacionamos el valor máximo de la caída de voltaje a través de del inductor y el valor máximo de la corriente que pasa por él, comparamos las dos últimas expresiones. 𝑉𝑀 = 𝐼𝑀 . 𝜔𝐿 Y reemplazamos los valores de VM y IM en función de Vef y Ief en esta ultima expresión: 𝑉𝑒𝑓 = 𝐼𝑒𝑓 . 𝜔𝐿 Es costumbre usar el símbolo ZL, denominado Reactancia Inductiva y definido por: 𝑍𝐿 = 𝜔𝐿 = 2𝜋𝑓𝐿 Para describir el comportamiento de un inductor Luego: 𝑉𝑒𝑓 = 𝐼𝑒𝑓 . 𝑍𝐿

“El voltaje a través de un inductor está adelantado en 90° con respecto a la corriente”.

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Corriente Alterna

Voltaje Es Producida mediante

Una bobina

Frecuencia

Periodo

Es

Es

El número de vueltas De

El tiempo En

Una espira

Que invierte

Con Frecuencia angular

En

Es La velocidad Con La que gira

Esta

Un segundo

Para dar una vuelta Inductancia Los circuitos eléctricos

Velocidad angular

La propiedad

Valores instantáneos, eficaces y máximos

Se produce una F.E.M.

Para hallar ciertos valores

Cuando varía la corriente

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3. Aplicaciones 3.1 Transformador Se denomina transformador a un dispositivo eléctrico que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, es igual a la que se obtiene a la salida. 3.2 Aparatos con inversores El inversor alimenta todo tipo de aparatos funcionando en corriente alterna solamente desde una batería. Transforma la corriente continua (DC) de la batería en corriente alterna (AC) de calidad superior a la de la red pública.

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