El Mundo de la Electrónica 5 - Componentes De Corriente Alterna.pdf

7/29/2019 El Mundo de la Electrnica 5 - Componentes De Corriente Alterna.pdf

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LOS COMPONENTES

EN CORRIENTE ALTERNA

TIRISTORES

LOS COMPONENTES

EN CORRIENTE ALTERNA

TIRISTORES


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EnciclopediaEnciclopedia

VVisualisualde lade la

ElectrnicaElectrnicaINDICE DEL

CAPITULO 5

MAGNETISMO E INDUCTANCIA

MAGNETICA

El efecto magntico......................................67

Campo elctrico y campo magntico......67

Propiedades magnticas de la materia ....69

Clculos con fuerzas magnticas...............69Dispositivos electromagnticos....................70

Electroimanes y solenoides...........................70

Rels y Reed-rels..........................................70

Los galvanmetros.........................................71

Los inductores ................................................71

LOS COMPONENTES DE CORRIENTE ALTERNACorriente continua y corriente alterna.......72

Representacin grfica de la

corriente alterna ............................................75

Reactancia .....................................................75

Reactancia capacitiva.................................76

Fase en el circuito capacitivo......................77

Reactanc ia inductiva ...................................77

Fase en el c ircuito inductivo ........................78

Qu es una seal?.......................................78

TIRISTORES Y OTROS DISPOSITIVOS DE DISPARO

Los tiristores......................................................78

Rectificador controlado de silicio................78

Interruptor controlado de silicio ...................79FotoSCR...........................................................79

Diodo de cuatro capas................................79

SUS, TRIAC, DIAC, SBS, SIDAC, UJT................80


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EL EFECTO MAGN TICO

Un profesor dinamarqus de laescuela secundaria llamado HansChistian Oersted observ que colo-cando una aguja imantada cercade un alambre conductor, cuandose estableca la corriente en el con-ductor, la aguja se desplazaba ha-cia una posicin perpendicular alalambre, como se muestra en la fi-

gura 1. Como seguramente sabrnlos lectores, las agujas imantadasprocuran adoptar una posicin de-terminada segn el campo magnti-co terrestre, dando origen a la brju-la (figura 2).

El movimiento de la aguja iman-tada slo revelaba que las corrienteselctricas producen campos mag-nticos y tambin facilitaba el esta-blecimiento exacto de la orienta-c in de este ca mpo, o sea su modode accin. Como en el caso de loscampos elctricos, podemos repre-sentar los campos magnticos por l-neas de fuerza. En un imn, como semuestra en la figura 3, esas lneas sa-len del polo norte (N) y llegan a l po-lo sur (S).

Para la corriente elctrica quefluye en el conductor, verificamosque las lneas de fuerza lo rodean, talcomo muestra la figura 4. Represen-

tando con una flecha la corrienteque fluye del positivo hacia el nega-tivo, tenemos una regla que permite

determinar cmo se manifiesta elcampo. Con la flecha entrando enla hoja (corriente entrando) las l-neas son c oncntricas, con orienta-cin en el sentido horario (sentidode las agujas del reloj). Para la co-

rriente saliente, las lneas se orientanen el sentido antihorario (figura 5).El hecho importante es que dispo-

niendo conductores recorri-dos por corrientes de formasdeterminadas, podemos ob-tener campos magnticosmuy fuertes, tiles en la cons-truccin de diversos dispositi-vos.

CAMPO EL CT RI CO Y

CAMPO MAGN TICO

Si tenemos una cargaelctrica, alrededor de estacarga existe un campo e lc -

trico cuyas lneas de fuerza se orien-tan como muestra la figura 6. Unacarga elctrica en reposo (deteni-da) posee slo campo elctrico. Sinembargo, si se pone en movimientouna carga elctrica, lo que tendre-mos ser una manifestacin de fuer-zas de naturaleza diferente: tendre-mos la a paric in de un ca mpo mag-

ntico. Este campo tendr lneas defuerza que envuelven la trayectoriade la carga, como muestra la figura7. El campo elctrico puede actuarsobre cualquier tipo de objeto, pro-vocar atraccin o repulsin segn

Captulo 5

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Captulo 5

Magnetismo e Inductancia Magntica

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4


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su naturaleza. El campo magnticoslo acta atrayendo o repeliendo,sobre materiales de determinadanaturaleza de forma ms eminente.

Teniendo en cuenta el origen de lcampo magntico podemos expli-car fc ilmente por qu c iertos cuer-pos son imanes y por qu una co-rriente puede actuarsobre una aguja mag-netizada.

En un cuerpo co-mn los electrones que

se mueven alrededorde los tomos lo hacende manera desordena-da, de modo que elcampo producido noaparece.

Sin emba rgo, pode-mos orientar estos mo-vimientos de modo deconcentrar elefecto de una ma-nera determinada,

como muestra la fi-gura 8.

O b t e n e m o s ,entonces, "imaneselementales", cu-yos efectos suma-

dos dotan al material depropiedades magnti-cas. Tenemos as, cuer-pos denominados ima-nes permanentes. Unimn permanente tienedos polos, denominadosNORTE (N) y SUR (S), cu-

yas propiedades son se-mejantes a las de las ca r-gas elctricas.

Podemos decir que

polos de nombres dife-

rentes se atraen (Norte

atrae a Sur y vicerversa).

Polos del mismo

nombre se repelen (Norte

repele a Norte y Sur repe-

le a Sur).

Los imanes perma-nentes pueden ser natu-rales o artificiales. Entrelos naturales destaca-mos la magnetita, unaforma de mineral de hie-rro que ya se obtiene enlos yacimientos con las

propiedades que caracterizan unimn.

Entre los artificiales destacamosel Alnico, que es una aleacin (mez-cla) de aluminio, nquel y cobalto,que no tiene magnetismo naturalhasta que es establecido por proce-sos que veremos posteriormente. Los

materiales que podemos convertiren imanes son llamados materialesmagnticos; podemos magnetizarun material que lo admita orientan-do sus imanes elementales. Para elloexisten diversas tcnicas:

a) Fricci n: de tanto usar una he-rramienta, una tijera, por ejemplo, losimanes elementales se orientan y s-ta pasa a atraer pequeos objetosde metal, o sea, se vuelve un imn(figura 9). Frotando una aguja c ontra

un imn, orienta sus imanes elemen-tales y retiene e l magnetismo.

Advierta que existen cuerpos queno retienen el magnetismo, comopor ejemplo el hierro.

Si apoyamos un imn contra unhierro, ste se magnetiza, comomuestra la figura 10, pero en cuantolo separamos del imn, el hierro pier-de la propiedad de atraer peque-os objetos, debido a que sus ima-nes elementales se desorientan.

b) Mediante un campo intenso:

coloca ndo un ob jeto magnetizab leen presencia de un campo magn-tico fuerte, podemos orientar susimanes elementales y, de esta ma-nera, convertirlos en un imn. El

campo de una bobi-na puede ser suficien-te para esto. Del mis-mo modo que los ma-teriales pueden rete-

ner magnetismo, tam-bin pueden perderloba jo c iertas condicio-nes.

Si calentamos untrozo de magnetita, osea un imn perma-nente natural, a unatemperatura de

585C, el magne-tismo desapare-ce. Esta tempe-

ratura es conoci-da con el nombrede Punto Curie yvara de acuerdoa los diferentesmateriales.


68

Fig. 5

Fig. 10

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9


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PROPIEDADESMAGN TICAS

DE LA MATERIA

Imaginemos los polos de un imnpermanente, como muestra la figura11. Tenemos un campo uniforme, da -do que las lneas de fuerza son para-lelas (dentro del espacio considera-

do). Pues bien, colocando diversos ti-pos de materiales entre los polos del

imn, podemos observar lo siguien-te:

a) El material "dispersa" las l neas

de fuerza del campo magn tico, como

muestra la figura 12.

El material en cuestin se llama"diamagntico", tiene una suscepti-bilidad magntica menor que 1 y

presenta la propiedad de ser ligera-mente repelido por los imanes (cual-quiera de los dos polos). Entre los ma-teriales diamagnticos citamos elCOBRE, el VIDRIO y el BISMUTO.

b) El material concentra las l neas

de fuerza de un campo magn tico, co-

mo muestra la figura 13.

Si la concentracin fuera peque-a (susceptibilidad ligeramente ma-yor que 1), diremos que la sustanciaes paramagntica, como por ejem-

plo el aluminio, el aire, el platino y eltungsteno.

Si bien existe una fuerza de atrac-c in de los imanes por estos materia-les, la misma es muy pequea paraser percibida.

En cambio, si la concentra-cin de las lneas de fuerza fue-ra muy grande (susceptibilidadmucho mayor que 1), entoncesel material se denomina "ferro-magntico", siendo atradofuertemente por el imn. Elnombre mismo nos est dicien-

do que el principal material de estegrupo es el hierro.Los materiales ferromagnticos

son usados para la fabricacin deimanes y para la concentracin deefectos de los campos magnticos.

Los materiales diamagnticos seutilizan en la construccin de blinda-

jes, cuando deseamos dispersar las l-neas de fuerza de un campo mag-ntico.

CLCULOS CON

FUERZASMAGN TICAS

Si colocamos una carga elctri-ca bajo la accin de un campoelctrico, la misma queda sujeta auna fuerza; esta fuerza puede sercalculada mediante:

F = q . E

donde:F es la intensida d de la fuerza (N).q es el valor de la carga (C) y E es

la intensidad del campo (N/C).Para el caso del campo magn-

tico, podemos definir una magnitudequivalente a E (Vector de intensi-dad de Campo), que se denominaVector de Induccin Magntica, elcual es representado por la B (figura14). La unidad ms comn para me-

dir el Vec tor Induccin Magntica esel Tesla (T), pero tambin encontra-mos el Gauss (G).

1 T = 104G

El lanza-miento deuna cargaelctrica enun campoelctrico o

en un cam-po magnti-co es la ba-se de dispo-sitivos elec-trnicos muy

importantes. As, podemos dar comoejemplo el caso de un tubo de rayoscatdicos, (tubo de rayos catdicosde TV, por ejemplo) en el que la ima-gen est totalmente determinadapor fuerzas de naturaleza elctrica ymagntica que determinan la tra-yectoria de los electrones que inci-den en una pantalla fluorescente (fi-gura 15). Es, por lo tanto, necesarioque el tcnico electrnico sepa ha-cer algunos clculos elementales re-

lativos al comportamiento de c argasen campos elctricos y tambinmagnticos.

a) Fuerza en un campo el ctrico

Suponiendo dos placas parale-las, como muestra la figura 16, some-tidas a una tensin V (+Ve; -V), entreellas existe un campo elctrico uni-forme cuya intensidad es:

E = V/d

(V = Potenc ial y d = distancia)Si entre las placas lanzamos una

carga elctrica, un electrn, o unacarga, sta quedar sujeta a unafuerza que depende de dos facto-res: su polaridad y su intensidad. Si lacarga fuera positiva, la fuerza seejercer en el sentido de empujarlahacia la placa negativa y, si fueranegativa, al contrario. La intensidad

de la fuerza estar dada por:

F = q . E

Donde:

Captulo 5

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Fig. 11

Fig. 12

Fig. 13

Fig. 14

Fig. 15


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F es la fuerza en Newtons.q es la fuerza en Coulombs.E es la intensidad de campo en

V/m o N/C .En el caso de un campo magn-

tico, el comportamiento de la cargalanzada es un poco diferente.

De hecho, slo existir la fuerza sila carga estuviera en movimiento.Una carga esttica no es influencia-da por campos magnticos.

b) Fuerza en campos magn ticos

La fuerza a que queda sometidauna carga elctrica lanzada en uncampo magntico es denominadaFuerza de Lorentz y tiene las siguien-tes ca ractersticas:

Direccin perpendicular al Vec-tor B y al vector v (velocidad), la In-tensidad est dada por la frmula:

F = q . v . B sen

Donde:F = fuerza en Newtonsq = carga en C oulombsv = velocidad en m/s = ngulo entre V y B

Sentido dado por la regla de lamano izquierda de Fleming, comomuestra la figura 17.

Representando el campo (B) con

el dedo ndice y la veloc idad (v) conel dedo del medio, la fuerza que ac-tuar sobre la carga estar dadapor la posicin del pulgar (F).

Si la carga fuera negativa, se in-vierte el sentido de F. Observe que silanzamos una carga paralela a las l-neas de fuerza del campo magnti-co (B paralelo a v), entonces, el seno ser nulo. En estas condiciones, nohabr ninguna fuerza que acte so-bre la ca rga.

DISPOSITIVOSELECTROMAGN TICOS

Sabemos que cuando una co-rriente recorre un conductor rectil-neo, el movimiento de las cargas es

responsab lede la apari-cin de uncampo mag-ntico. Esecampo mag-ntico tiene lamisma natura-

leza que elque se produce conuna barra de imnpermanente y puedeatraer o repeler obje-tos de metal.

En el caso delcampo produc ido por una corrienteen un c onductor, no slo tenemos elcontrol de su intensidad sino quetambin podemos intervenir en la"geometra" del sistema, darle formas

y disposiciones mediante las que sepuede aumentar, dirigir y difundir laslneas de fuerza del campo segn sedesee. Hay varias maneras de lograreso, lo que nos lleva a la e laborac inde distintos dispositivos de aplicacinen electrnica.

ELECTROIMANES YSOLENOIDES

El campo creado por una co-rriente que rec orre un conduc tor rec -tilneo es muy dbil. Se necesita unacorriente relativamente intensa, ob-tenida de pilas grandes o de batera,para que se observe el movimientode la aguja imantada. Para obtenerun campo magntico mucho msintenso que ste, con menos corrien-te y a partir de alambres conducto-res, pueden enrollarse los alambrespara formar una bobina o solenoide,

como muestra la figura 18.Cada vuelta de alambre se com-porta como un conductor separadoy, entonces, el conjunto tiene comoefecto la suma de los efectos de lascorrientes. De esta manera, en el in-terior del solenoide tenemos la sumade los efec tos magnticos.

En la figura 19 se grafica la formade obtener el sentido del campomagntico generado cuando se co-noce la po laridad de la corriente. Se

observa que la bobina se comportacomo un imn en forma de barracon los polos en los extremos. Cual-quier material ferroso, en las cerca-nas de la bobina, ser atrado por elcampo magntico que sta genera.

Si en el interior de la bobina colo-co un ncleo de hierro, el campomagntico se incrementa, y puedeatraer a otros objetos ferrosos mspesados.

Al conjunto as formado se lo lla-ma electroimn y posee innumera-bles aplicaciones, por ejemplo engras, vlvulas en lavarropas, maqui-narias textiles, etc.

REL S Y REED-REL S

La estructura de un rel se mues-tra en la figura 20. Se puede apreciarque en las cercanas del electroimnrecin estudiado se coloca un juegode contactos elctricos. En el caso


70

Fig. 17Fig. 16

Fig. 18

Fig. 19

Fig. 20


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de la figura, cuando no circula co-rriente por el solenoide (bobina), loscontactos permanecen abiertos.Cuando la bob ina es energizada, elcampo magntico atrae el conta-dor mvil que se "pega"con el fijo, yc ierra, de esta manera, a lgn circui-to elctrico.

En la figura 21 se da un ejemplode rel con 3 contactos; el principiode funcionamiento es el mismo, sloque ahora existe un contacto nor-mal cerrado (bobina sin energa) yotro normal abierto. Otro tipo de reles el llamado "reed-rel ", cuyo as-pecto funcional se ve en la figura 22.

Se tiene un interruptor de lminasencerradas en un tubo de vidrio lle-no de gas inerte. Con el gas inerte,

las chispas que se producen duranteel cierre y apertura de los contac tosno les causan daos (no se que-man).

Con eso, contactos relativamen-te chicos pueden soportar co rrientesintensas y, adems, la operacin esrelativamente a lta en relac in c on la

distancia que separa a los contac tosen la posicin "abierto". El "reed-switch", que es un interruptor de lmi-nas, se acciona, en condiciones nor-males, por la ap roximac in del imn.Una aplicacin importante de estecomponente est en los sistemas dealarma, en los que la apertura deuna puerta o una ventana hac e queun imn abra o cierre los contactosde una reed-switch activando laalarma.

En el caso de un reed -rel, el ac -cionamiento de los contactos loefecta el campo magntico de unsolenoide que envuelve la ampolla.Con muchas espiras de a lambre bar-nizado pueden obtenerse rels ultrasensibles, capaces de cerrar los con-tactos con corrientes de bobina depocos miliamperes. La corriente decontacto depende exclusivamentedel "reed-switch" que se use, peroson tpicas las del orden de 100 a1.000mA. La ventaja principal de es-te rel, adems de la sensibilidad, esla posibilidad de montaje en un es-pacio muy reduc ido, pues el compo-nente es de pequeas dimensiones.

LOSGALVAN METROS

El galvanmetro de bo -bina mvil o de D'Arsonval

es un componente elec-trnico que utiliza el efec tomagntico de la corriente.Se usa este dispositivo paramedir corrientes elctricaspara aprovechar justa-mente el hecho de que elcampo magntico y, porconsiguiente, la fuerza queacta con el imn, es pro-porcional a la corrienteque pasa por la bobina. En

la figura 23, vemos estecomponente en formasimplificada . Entre los polosde un imn permanente secoloca una bobina quepuede moverse respecto

de dos ejes que sirven tambin decontactos elc tricos. Resortes espira-lados limitan el movimiento de la bo-bina, el que se hace ms difc il cuan-do se acerca al final del recorrido.

En la bobina se coloca una agu-ja que se desplaza sobre una escala.Cuando c ircula c orriente por la bobi-

na se crea un campo magnticoque interacta con el campo delimn permanente, surgiendo, enton-ces, una fuerza que tiende a moverel conjunto. El movimiento ser tantomayor cuanto ms intensa sea la co-rriente.

Podemos, as, calibrar la esca laen funcin de la intensidad de la c o-rriente. Son c omunes los ga lvanme-tros que tienen sus escalas calibra-das con valores mximos, llamados

tambin "fondo de escala", entre10A (microamperes) y 1mA (miliam-pere). Los galvanmetros puedenformar parte de diversos instrumen-tos que miden corrientes (miliamper-metros o ampermetros), que midentensiones (voltmetros, resistenciasohmmetros), o que miden todas lasmagnitudes elctricas (multmetros).

LOS INDUCTORES

Podemos reforzar en forma consi-derable el campo magntico crea-do por una corriente que circula en

Captulo 5

71

Fig. 21

Fig. 22

Fig. 23

Fig. 24


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un conductor, si enrollamos el con-ductor para formar una bobina. Lainductancia de una bobina es tam-bin mucho mayor que la de unconductor rectilneo. Tenemos, en-tonces, componentes llamados in-ductores (que aparecen en los dia-gramas representados por espirales

con letras "L") que presentan induc-tancias, o sea una inerc ia a las varia-c iones bruscas de la c orriente (figura24). Los inductores pueden tener di-versas caractersticas de construc-cin segn la aplicacin a la que sedestinan. Tenemos, entonces, los in-ductores de pequeas inductancias,formados por pocas espiras dealambre, con o sin un ncleo de ma-terial ferroso en su interior. La presen-cia del material ferroso aumenta lainductancia, multiplicada por unfac tor que puede ser bastante gran-de.

La unidad de inductancia es elhenry, H en forma ab reviada .

El mltiplo ms usado es:-El milihenre (mH) que vale 0,001

henry, o mil sima parte del Henry.

Los pequeos inductores paraaplicaciones en frecuencias eleva-das tienen inductancias que varan

entre pocos microhenry y milihenry,

mientras que los que se usan parafrecuencias medias y bajas puedentener inductancias hasta de algunoshenrys.

La oposicin o inercia que pre-senta e l inductor a las variaciones deintensidad de la corriente dependede la cantidad de lneas de fuerza

que c ortan el conductor o espiras dela bobina.

Denominamos flujo magntico,representado por , al nmero de l-neas de fuerza que atraviesan unacierta superficie (S). Calculamos elflujo en una espira de la bobina me-diante la frmula:

= B. S. cos

En la que: es la intensidad del flujo mag-

ntico que se mide en weber, cuyosmbolo es Wb.

B es la intensidad de la inducc inmagntica medida en Tesla (T).

S es la superficie rodeada por laespira, en metros cuadrados.

Si tuviramos una bobina con nespiras, basta multiplicar el segundomiembro de la frmula por n:

= n.B.S.cos

Si en el interior del solenoide obobina se colocara un ncleo dematerial ferroso, debemos multiplicarla permeabilidad del material por elresultado.

Partiendo de esta frmula del flu-jo se puede, fc ilmente, llegar a lafrmula de la inductancia propia-

mente dicha, que ser vlida parasolenoides en los que la longitud nosea mucho mayor que el dimetro.

Tenemos, entonc es:

1,257 . n2 . S . 10-8

L =______________________

I

En la que:L es la inductancia en henry (H).

n es el nmero de espiras del so-lenoide.I es la longitud del solenoide en

centmetros.S es la superficie rodeada por

una espira, en centmetros cuadra-dos.

Los valores 1,257 y 10-8 son cons-tantes que dependen de la permea-bilidad magntica del medio, en es-te caso del aire, adems de las uni-dades de longitud y superficie que

se utilicen.


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Los Componentes en Corriente Alterna

Lla corriente que tomamos de lalnea es alterna y es muy diferen-te de la que obtenemos de pilas

o bateras. Pero cul es la diferen-cia y de qu modo influye en elcomportamiento de los distintoscomponentes que estudiamos has-ta el momento?

Si conectamos un resistor, un c a-ble conductor o una lmpara a unapila o ba tera, se establecer unacorriente que es un flujo de electro-nes libres. Esos electrones van a diri-girse del polo negativo (que los tie-ne en exceso) al polo positivo (que

los tiene en defecto).Suponiendo que la resistenciadel resistor, conductor o lmpara novare en el transcursor de l tiempo, elflujo de electrones ser constantecomo ilustra el grfico de la figura 1.

Esta es una corriente continuaporque: "Circula siempre en el mis-mo sentido y tiene intensidad cons-

tante". Una corriente continua se re-presenta en forma abreviada porCC (c orriente continua) o DC (direc tcurrent). Pero existe otro tipo de co-rriente.

Vamos a suponer que se esta-blezca una corriente en un conduc-tor, resistor u otra c lase de carga , demanera que su in-tensidad no esconstante sinoque vara cclica-mente, es decir,

siempre de la mis-ma manera. Unacorriente quecambia en formaconstante su senti-do de circulacin

y vara su intensidad es una corrien-te a lterna.

A nosotros va a interesarnos alprincipio la corriente a lterna sinusoi-da l, que explicaremos enseguida.

Un conductor que corte las l-neas de fuerza de un campo mag-ntico, manifestar en sus extremosuna fuerza electromotriz que puedecalcularse mediante la expresin:

Fig. 1


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E = B x L x sen

Donde:E es la fuerza electromotrizB es el vec tor induccin magnti-

caL es la longitud del alambre es el ngulo en que el conduc-

tor corta las lneas del campo.Vea que la induccin de una ten-

sin ser tanto mayor cuanto mayorsea el ngulo segn el que el con-ductor corta las lneas de fuerza delca mpo magntico .

Partiendo de ese hecho, vamosa suponer que montamos una espira(una vuelta completa del alambreconductor) de manera de girar den-tro del campo magntico uniforme,como se ve en la figura 2.

Un campo magntico uniformese caracteriza por tener la misma in-tensidad en todos sus puntos, lo quenos lleva a representarlo por lneasde fuerza paralelas. Vamos a repre-sentar esta espira vista desde arribapara comprender con mayor facili-dad los fenmenos que se produci-rn cuando la giramos, como mues-tra la figura 3.

Partiendo entonces de la posi-

cin de la figura 3, hacemos que laespira g ire 90 en el sentido indicado,de modo que corte las lneas defuerza del campo magntico.

En estas condiciones, a medidaque la espira "entra" en el campo, elngulo se va acentuando de mane-ra que al llegar a 90, el valor va des-de cero hasta el mximo.

En esta posicin, la espira corta elcampo en forma perpendicular aun-que slo sea por un instante. Como

la tensin inducida depende del n-gulo, vemos que en este arco de 90,el valor va desde 0 hasta el mximo,lo que puede representarse median-te el grfico de la figura 4. Conti-nuando la rotacin de la espira, ve-mos que entre 90 y 180 tiende a"salir"del ca mpo y se va reduc iendoel ngulo segn el cual corta las l-neas de fuerza del campo magnti-co. La tensin induc ida en estas con-dic iones cae hasta el mnimo en estearco.

Vea que realmente la tensincae a cero pues a 180, aunque slopor un instante, el movimiento de laespira es paralelo a las lneas de fuer-

za y entonces nohay induccin.

En la figura 5 setiene la representa-cin grfica de loque ocurre con elvalor de la tensinen estos arcos de

90 (0 a 90 y 90 a180).

R e c o r r i e n d oahora 90 ms, de180 a 270, la espiravuelve a "penetrar"en el campo mag-ntico en forma msacentuada pero ensentido opuesto aldel arco inicial. Asocurre la induccinpero la polaridad detensin en los extre-mos de la espira seha invertido, es decir,si toma mos una refe-rencia inicial que lle-ve a una representacin positi-va en los 180 grados iniciales, apartir de este punto la repre-sentacin ser negativa comomuestra la figura 6.

Igualmente, la tensin as-ciende, pero hacia valores ne-gativos mximos, hasta llegaren los 270 grados al punto decorte, prcticamente perpen-dicular aunque sea por un bre-ve instante. En los 90 finales de lavuelta completa, de 270 a 360 gra-dos, nuevamente el ngulo en elque la espira corta las lneas de fuer-za, disminuye y la tensin inducidacae a cero.

El ciclo completo de representa-c in de la tensin generada se ve enla figura 7.

Si tuviramos un circuito externopara la circulacin de la corriente ysi la resistencia fuera constante, la in-tensidad depender exclusivamentede la tensin). La corriente circulantetendr entonces las mismas caracte-rsticas de la tensin, es decir, variarsegn la misma curva.

Como la tensin generada est

regida por la funcin seno (sen )que determina el valor segn el n-gulo, ya que B y L son constantes, laforma de la onda recibe el nombrede sinusoide. Se trata, por lo tanto de

Captulo 5

73

Fig. 3

Fig. 2

Fig. 4

Fig. 5


10/16

una corriente alterna sinusoida l. Paragenerar esta corriente alterna sinu-soidal se establece una tensin tam-bin sinusoidal. Esa tensin, tambinalterna tiene la misma representa-c in grfica.

Podemos decir entonces:

"Una tensi n alterna produce unacorriente alterna que es aquella cuya

intensidad var a en forma constante

seg n una funci n peri dica y su

sentido se invierte constantemente."

Vea que una "funcin peridica"es la que se repite continuamentecomo la sinusoide que es la misma acada vuelta de espira (figura 8).

Una corriente alterna s lo puede

ser establecida por una tensi n alter-na.

El tiempo que la espira tarda endar una vuelta completa determinaun valor muy importante de la co-rriente alterna, que podemos medir.Este tiempo de una vuelta es el pe-riodo que se representa con T y semide en segundos.

El nmero de vueltas que da laespira en un segundo determina otramagnitud importante que es la fre-cuencia, representada por fy medi-da en hertz (Hz).

Numricamente, la frecuenc ia esla inversa del perodo:

T = 1/f

Los alternadores de las usinas hi-droelctricas (y atmicas) que en-van energa elctrica a nuestras ca-sas, operan con una frecuencia de50 hertz (50Hz).

Decimos entonces que la c orrien-te alterna obtenida en las tomas de

energa tiene una frecuencia de 50hertz.

Esto significa que en c ada segun-do, la corriente es forzada a circular50 veces en un sentido y 50 veces enel opuesto, pues se es el efecto dela inversin de la polaridad (vea nue-vamente la figura 8).

Alimentando una lmpara incan-descente comn, en cada segundoexisten 100 instantes en que la co-rriente se reduc e a cero, pero la lm-

para no llega a apagarse por la iner-cia del filamento que se mantienecaliente. La tensin producida pue-de variar y es de 220V. No podemoshablar de un valor fijo de tensin ode corriente pues el cambio de lapolaridad y del valor es constante.

Qu significa entonces 220V?Si tenemos en cuenta la tensin

sinusoidal de la toma de energa dela red, vemos que lo cierto sera ha-blar de valores instantneos, es de-cir: de la tensin que encontramosen cada instante, que depende delinstante de c ada c ic lo c onsiderado.Podemos encontrar tanto un mnimonegativo como un mximo positivo,o c ero, segn el instante dado.

Es claro que a los efectos prcti-cos, eso no tiene mucho sentido. Esas que, para medir tensiones y co-rrientes alternas es preciso estable-cer una manera que nos d una

idea del efecto promedio o real ob-tenido. Esto puede entenderse de lasiguiente ma nera:

Si alimentamos una lmpara co-mn con tensin alterna en los ins-tantes en que la c orriente c ircula porel filamento, en un sentido o en otro,se produce el calentamiento y lalmpara se enc iende. El efec to es elmismo que tendramos si la aliment-ramos con una tensin continua dedeterminado valor.

Cul sera ese valor?Si comparamos el grfico que re-

presenta la circulacin de corrientecontinua por un circuito y el grficoque representa la c irculacin de unacorriente alterna, la superficie cu-

bierta en un intervalo se relacionacon la cantidad de energa que te-nemos a disposicin. Entonces nosbasta hacer la pregunta siguientepara tener la respuesta a nuestroproblema:

C ul debe ser el valor de la ten-sin continua que nos produce elmismo efecto que determinada ten-

sin a lterna?En la figura 9 vemos que, si la ten-

sin alterna llega a un valor mximoX, el valor que la tensin continuadebe tener para producir el mismoefecto se consigue dividiendo X porla raz cuadrada de 2, o sea: 1,4142.El valor mximo a lcanzado en un c i-clo (el mnimo tambin) se llama va-lor de pico, mientras que el valor queproduce el mismo efecto, se llamavalor eficaz o r.m.s. ("root mean squa-

re"). Para la red de 220V, los 220V re-presentan el valor r.m.s. Existen ins-tantes en que la tensin de la red lle-ga a 220V multiplicados por 1,4142 yas obtenemos que el valor pico es311,12V.

Este valor se logra dividiendo elpromedio de todos los valores en ca-da instante del semiciclo, o sea la mi-tad del ciclo c ompleto, pues si entra-sen en el clculo valores negativos,

el resultado sera cero (figura 10). Po-demos entonces resumir los "valores"en la forma siguiente:

VALOR PICO: es el valor mximoque alcanza la tensin o la corriente


74

Fig. 6

Fig. 7


11/16

en un ciclo, pudiendo ser tanto ne-ga tivo como positivo. Es un valor ins-

tantneo, es decir, aparece en unbreve instante en cada c ic lo de co-rriente o tensin alternada.

VALOR EFICAZ O R.M.S.: es el valorque debera tener la tensin o co-rriente si fuese continua para que seobtuvieran los mismos efectos deenerga.

VALOR MEDIO: obtenemos este va-lor dividiendo la suma de los valoresinstantneos de un semiciclo por sucantidad, o sea: sacamos la mediaartimtica de los valores instant-neos en un semiciclo.

No podemos hablar de po laridadpara una tensin alterna, ya quecambia constantemente. Una co-

rriente de cualquier carga conecta-da a un generador de corriente al-terna invierte su sentido en formaconstante. En el caso de la red, sa-bemos que uno de los polos "produ-ce shock" y el otro, no. Eso nos llevaa las denominaciones de polo vivo ypolo neutro.

Q u sucede entonces?Si tenemos en cuenta que el ge-

nerador de energa de las compa-as tiene uno de los cables conec-tado a tierra, que se usa como con-ductor de energa, resulta fcil en-tender lo que oc urre.

Al estar en contacto con la tierra,cualquier objeto, en cualquier ins-tante, tendr e l mismo potencial de lpolo generador conectado a tierraque es entonces la referencia. Estees el polo neutro, que tocado poruna persona no causa shock porque

estando al mismo potencial no haycirculacin de c orriente.La tensin vara alrededor del va-

lor del polo de referencia segn la si-nusoide del otro polo. Es as que enrelac in al neutro, el otro polo, es de-cir el polo vivo, puede estar positivoo negativo, 50 veces por segundo. Al

tocar el polo vivo (figura 11), habruna diferencia de potencial respec-to de tierra (variar 50 veces por se-gundo), pero ella puede causar lacirculacin de una corriente elctri-ca y producir el shock elc trico.

REPRESENTAC I NGR F IC ADE LA CORRIENTEALTERNA

Los lectores deben acostumbrar-se a la representac in de fenmenosde naturaleza d iversa mediante gr-ficos.

Cuando se tiene un fenmenoque ocurre de manera dinmica,una magnitud vara en funcin deotra; por ejemplo, en el caso de lacorriente alterna, la intensidad de la

corriente o la tensin son las que va-ran con el tiempo.

Para representar esas variacioneshacemos un grfico de tensin ver-sus tiempo (V x t) como muestra la fi-gura 12. Colocamos, entonces, en eleje vertical (Y) los valores de tensin,graduamos este eje en la formaadecuada y en el eje horizontal (X)colocamos los valores del tiempo (t),graduamos tambin el eje en formaadecuada . Despus definimos cadapunto del grfico como un par devalores (X e Y), dado por el valor dela tensin en un determinado instan-te. Para el caso de la tensin alterna,si dividimos el tiempo de un ciclo(1/50 de segundo) en 100 partes, porejemplo, podemos determinar 100puntos que unidos darn la curvaque representa la forma de onda deesta tensin.

Es claro que el grfico ideal se

obtiene con infinitos puntos pero esono siempre es posible.Mientras, por distintos procedi-

mientos podemos tener una aproxi-mac in que haga c ontinua la c urvay se obtenga as un grfico (curva)idea l. A partir de esta representac inpodemos entonces obtener el valorinstantneo de la tensin en cual-quier momento y del mismo modo,dado el valor podemos encontrar elinstante en que se produce.

REACTANCIA

Los capacitores e inductores pre-sentarn una propiedad denomina-

Captulo 5

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Fig. 8

Fig. 10

Fig. 9

Fig. 11


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da "reactancia"cuando se los some-te al paso de una c orriente alterna

Si se conecta un capacitor a ungenerador de corriente continua,como una pila, por ejemplo, una vezque cierta cantidad de cargas fluyaa sus armaduras y se cargue, desa-parece cualquier movimiento deesas cargas y la corriente en el c ircui-to pasa a ser indefinidamente nula.

En esas condic iones, el capacitorest totalmene cargado, posee unaresistencia infinita y no deja circularla corriente.

Por otra parte, si conectamos almismo generador un inductor ideal(que no presenta resistencia en elalambre del cual est hecho) unavez que la corriente se haya estable-cido y el campo magntico adquie-ra la intensidad mxima, no encon-tramos efecto alguno de inductan-c ia. Las cargas podrn fluir con la in-tensidad mxima como si el inductorno existiera.

La presencia del capacitor y delinductor en un circuito de corrientecontinua es importante slo en el ins-tante en que ocurren variaciones:cuando la corriente se establece o

cuando la corriente se des-

conecta. Ya estudiamos

ampliamente los fen me-

nos que se producen en

esos instanes.

Pero, qu sucedera sise conectara el inductor oel capacitor a un circuito

de corriente alterna en elque la tensin vara con ra-pidez, en forma repetitiva?Qu fenmenos impor-tantes se produciran?

REACTANCIA CAPACITIVA

Vamos a empezar conel capacitor, lo conectamos, porejemplo, a un circuito de corriente

alterna de 50 hertz, de la red. Duran-te el primer cuarto de l ciclo, cuandola tensin aumenta de cero a su va-lor mximo, el capacitor se cargacon la a rmadura A positiva y la B ne-gativa. Eso sucede en un intrvalode 1/200 de segundo. En el segundocuarto, cuando la tensin cae a c e-ro desde el valor mximo, se inviertela corriente en el capacitor y se des-carga. En el tercer cuarto se inviertela polaridad de la red de maneraque la corriente de descarga conti-na en el mismo sentido pero cargapositivamente la armadura B. El ca-pa citor invierte su carga hasta un va-lor mximo. En el ltimo cuarto,cuando la tensin vuelve a caer acero, la corriente se invierte y la car-ga de l ca pac itor ca e a c ero.

En la figura 13 tenemos la repre-sentac in del proc eso que oc urre enun ciclo y que se repite indefinida-

mente en cada ciclo de alimenta-cin. Como se tienen 50 ciclos encada segundo, el capacitor se car-ga y descarga positivamente prime-ro y luego negativamente, 50 veces

por segundo.Al revs de lo

que oc urre c uan-do la alimenta-cin es con co-rriente continua,en la que, una

vez cargado, ce-sa la circulacinde corriente; concorriente alternasta queda enforma permanen-

te en circulacin por el capacitor,carga y descarga con la misma fre-cuencia de la red. La intensidad dela corriente de carga y descarga vaa depender del valor del ca pacitor ytambin de la frecuencia de la co-rriente alterna.

Cuanto mayor es la capacidad

del capacitor, mayor ser la intensi-dad de la corriente (la corriente esentonces directamente proporcio-nal a la c apa cidad) y cuanto mayorsea la frecuencia, mayor ser la in-tensidad de la corriente (la corrientetambin es proporcional a la fre-cuencia). Entonces se verifica que e lcapacitor, alimentado con corrientealterna, se comporta como si fueseuna "resistencia"y permite mayor omenor circulacin de corriente en

funcin de los factores explicadosantes.

Como el trmino "resistencia"noes el adecuado para el caso puesno se trata de un valor fijo, como enel caso de los resistores, sino que va-ra con la frecuencia y no es slo in-herente al componente, se prefieredecir que el capacitor presenta una"reactancia" y en el caso especficodel capacitor, una "reactancia ca-pacitiva" (abreviada Xc).

Podemos, entonces, redefinir lareac tancia capac itiva as:

"Se denomina reactancia capaciti-

va (Xc) a la oposici n que un capaci-

tor ofrece a la circulaci n de una co-

rriente alterna."

Para calcular la reactancia ca-pacitiva, se tiene la frmula siguien-te:

1XC =________________ (1)

2 . 3,114 . f . C

Donde,Xc es la reactancia medida en

ohm.3,14 es la constante pi ()fes la frecuencia de la corriente

alterna en hertz.C es la c apa cidad del ca pac itor

en farad .El valor "2 . 3,14 . f" puede repre-

sentarse c on la letra omega () y es-te valor se llama "pulsaci n". La fr-mula de la reactancia capacitiva


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Fig. 12

Fig. 13


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queda entonces:1

Xc =______ (2) . C

* La reactancia capacitiva esmenor cuanto ms alta es la fre-cuencia, para un capacitor de valorfijo.

Puede dec irse que los capacito-res dejan pasar con ms fac ilidad lasseales de frecuencias ms altas.

* La reactancia capacitiva esmenor en los capacitores de mayorvalor, para una frecuencia constan-te. Puede decirse que los capacito-res mayores ofrecen menos oposi-cin al pasaje de las corrientes alter-nas.

Fase en un Circuito Capacitivo=Dos seales pueden estar en fa-

ses diferentes o en concordanc ia defase, conforme sus formas de ondacoincidan por superposicin en un

instante da do y siempre que tenganla misma frecuencia (figura 14).Podemos hablar tambin de la

diferenc ia de fase entre dos sealesde corriente alterna y entre una co-rriente alterna y una tensin si llega-ran a los puntos de mximo (o de m-nimo) en distintos instantes.

Esta diferencia entre los instantesnos da la diferencia de fase quepuede expresarse con un ngulo co-mo muestra la figura 14.

Si dos seales estuvieran en con-cordancia de fase, es evidente quela diferencia sera cero. Si la diferen-cia fuera de 90 grados, diremos quelas seales estn en cuadratura y sifuera de 180 grados, diremos que las

seales estn en oposicinde fase.

Conectando un resistoren un circuito de corrientealterna, es evidente quesiendo la tensin la causa yla corriente el efecto, de-ben estar en concordan-

c ia de fase, es decir, cuan-do la tensin aumenta, lacorriente debe aumentaren la misma proporcin .Pero si conectamos un ca-pacitor en un circuito decorriente alterna, las cosasno suceden de este modo.

Si consideramos un ca-pacitor de capacidad C

conectado a un generador de co-rriente alterna cuya tension est da-

da por E = Eo sen t, veremos que ladiferencia de potenc ial entre las pla-cas del capacitor vara con el tiem-po.

La corriente estar ADELANTADA

90 grados respecto de la tensi n .

REACTANCIA INDUCTIVA

Cuando c onectamos un inductorde inductanc ia L a un generador decorriente alterna, durante el primercuarto del ciclo, la tensin sube acero hasta el valor mximo qe co-rresponde a una variacin a la queel inductor se opone. En estas condi-ciones, comienza a circular una co-rriente por el inductor que crea elcampo magntico, hasta su mxi-mo. En el segundo cuarto, la tensincae a cero lo que tambin es unavariac in a la que el inductor se opo-

ne. En estas condiciones, comienzaa c ircular una c orriente por el induc-tor que crea el campo magntico,hasta su mximo. En el segundocuarto, la tensin cae acero lo que tambin esuna variacin a la queel inductor se opone.Pero aun as, el campomagntico se contraehasta desaparecer. Enel tercer cuarto, la ten-

sin invierte su polari-dad y aumenta de va-lor hasta un m ximo ne-gativo; variacin a laque el inductor se opo-ne pero lo hace esta-

bleciendo un campo magnticoque se expande. Finalmente, en elltimo cuarto, encontramos oposi-cin del inductor a la circulacin dela corriente. Las lneas de fuerza secontraen durante este cuarto de ci-clo.

En realidad, segn veremos va a

existir un pequeo atraso en esta re-traccin de las lneas.Lo importante es observar que

mientras en el circuito de corrientecontinua, una vez establecido elcampo, la resistencia (oposic in) de-sapareca y la corriente circulaba li-bremente, en este c aso la oposic ines permanente.

En la figura 15 se ve la represen-tacin de este proceso.

Vea entonces que se establece

un campo magntico alterno en elinductor que vara constantementeen intensidad y polarizacin.

La oposicin constante manifes-tada por el inductor a las variacionesde la tensin va a depender tantode la inductancia como de la fre-cuencia de la corriente.

Cuanto mayor sea la inductan-cia, mayor ser la oposicin a la cir-culacin de la corriente.

El inductor tambin se comportacomo una "resistencia" a la circula-cin de la corriente alterna, pero eltrmino resistencia tampoco cabeen este caso pues no es algo inhe-rente slo al componente sino tam-bin a las caractersticas de la ten-sin aplicada.

Nos referimos entonces a reac-tancia inductiva, representada porXL, como la oposic in que un induc-tor presenta a la circulacin de una

corriente alterna. La reactancia in-ductiva se mide en ohms como lareac tancia c apa citiva y puede c al-cularse mediante la siguiente frmu-

Captulo 5

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Fig. 14

Fig. 15


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la:

XL = 2 . 3,14 . f . L (3)Donde:XL es la reactancia inductiva en

ohms3,14 es la constante pi ()fes la frecuencia de la corriente

alterna en hertz.L es la induc tancia en henry.Como la expresin "2 . 3,14 . f"

puede expresarse como "" (pulsa-cin), podemos escribir:

XL = . L (4)

Tenemos finalmente las propie-dades de los inductores en los circui-tos de corriente alterna:

* La reactancia inductiva es tan-to mayor cuanto mayor sea la fre-

cuencia. Puede decirseque los inductores ofrecenuna oposicin mayor a lascorrientes de frecuenciasms altas.

* la reactancia inducti-va es mayor para los induc-tores de mayor valor para

una frecuencia determina-da. Los inductores de ma-yor valor ofrecen una opo-sicin mayor a la circula-cin de corrientes alternas.

Fase en el

Circuito Inductivo

Si conectamos un inductor a uncircuito de corriente alterna, la co-rriente no estar en fase con la ten-sin.

* La corriente tiene la misma fre-cuencia que la tensin.

* La corriente tiene su fase atrasa-da 90 grados (/2) en relacin a latensin.

El grfico de la figura 16 muestralo que ocurre con la tensin respec-to de la corriente .

QUE ES UNA S E A L?

En los circuitos electrnicos apa-recen corrientes de distintos tipos:

continuas puras, continuas pulsantesy alternas con diversas formas de on-da. En el caso espec fico de los apa-ratos de sonido, por ejemplo, las for-mas de onda son "retrasos" del soni-do que debe reproducirse y queaparecen en una amplia variedadde formas de onda y de frecuencias.

Las corrientes con que trabajanlos circuitos amplificadoras, pro-ductoras, reproductoras o captado-ras se denominan seales. Encon-tramos, en los circuitos electrnicos,seales que pueden ser desde sim-ples corrientes continuas hasta sea-les cuyas frecuencias pueden llegara centenas de millones de hertz.

Es importante conocer las fr-mulas solamente o saber deduc irlas?

La deduccin de una frmula sehac e para demostrar su validez, me-diante la descripcin de un fenme-no y de un raciocinio lgico. En ladeduccin de algunas de las frmu-las que presentamos, utilizamos elclculo diferencial e integral, que ellector no necesita conocer. En estoscasos, aunque la deduccin no secomprenda bien, bastar que el lec-tor sepa la frmula pues le ser de

utilida d en c lculos futuros.Sugerimos que los lectores que


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Fig. 16

Tiristores y Otros Dispositivos de Disparotengan dificultades con matemti-cas y que deseen profundizar sus es-tudios de electrnica , estudien algoms de esa ciencia importante.

LOSTIRISTORES

Los tiristores funcionan comouna especie de interruptor del con-trol electrnico y se emplean preci-samente para controlar grandescorrientes de carga en motores,calentadores, sistemas de ilumina-cin y dems circuitos similares. In-ternamente estn conformadospor cuatro c apas de material semi-conductor; algunas de sus seccio-

nes se conectan de manera exter-na a terminales conductoras.

RECTIFICADOR CONTROLADO DESILI-

CIO

El SCR o Rectificador Controla-do de Silicio, es un dispositivo semi-

conductor de cuatro capas contres terminales externas llamadasc todo , nodo y compuerta ;

cada una de stas se encuentraconectada a una seccin del se-miconductor.

Un SCR se comporta como uninterruptor; al aplicarle la alimenta-cin por primera vez, se encontra-r abierto; pero si se aplica un pul-so de disparo a la terminal com-puerta, se cerrar (permitiendo as

que la corriente elctrica lo atra-viese). Esto es, si el SCR se conectaen serie con una batera y un resis-tor, el dispositivo resultante serconsiderado como un diodo en

polarizacin directa; esto significaque se mantiene en estado de no-conduccin. Para que el dispositi-vo inic ie la conduccin, es necesa-

rio un pequeo pulso de tensin enel terminal compuerta; esto lomantendr en conduccin, a me-nos que la corriente que lo atravie-sa disminuya por debajo de uncierto va lor crtico (figura 1).

El circuito equivalente del SCRse comporta como un interruptorabierto, cuando se polariza conuna batera VCC y en serie conuna resistencia de carga RC. Co-mo los transistores no estn polari-

zados correctamente, no condu-cen; en consecuencia, no circulacorriente elctrica a travs del cir-cuito. Para que la corriente fluya,se necesita aplicar un pulso de dis-


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paro a la terminal compuerta; pue-de ser aplicado por medio de unabatera VP. La batera polariza di-

rec tamente la unin Base-Emisordel transistor T2, ponindolo asen estado de saturacin. La co-rriente de colec tor de T2 ingresaa la base del transistor T1, polari-zando tambin la unin Emisor-Base; esto provoca que T1 esten saturac in (figura 2).

Si se dan las condiciones arri-ba sealadas, el voltaje de VPya no ser necesario; por lo queal retirar ste, el circuito se man-tendr en conduccin. La co-rriente de colec tor de T2 mantie-ne polarizada directamente launin Base-Emisor de T1; a su vez,la corriente de colector de T1mantiene la polarizacin directa

de la unin Base-Emisor de T2.Cuando esto sucede, el dispositi-

vo se comporta como un interrup-tor cerrado. Desconectando la ali-mentac in de la fuente Vc c el SCR

va al estado de corte. Otra formade hacer que el circuito se abra,consiste en aplicar un pulso negati-vo a la c ompuerta (base de T2).

INTERRUPTOR CONTROLADO DESILICIO

El interruptor controlado de sili-cio o SCS (Silicon Controlled

Switch), es una versin modificadadel SCR; est formado por cuatrocapas de material semiconductordopado, donde cada una de lassecciones se conecta a una termi-nal. Este dispositivo se comporta demanera similar al SCR, con la dife-rencia de que puede ser disparadopor medio de cualquiera de las doscompuertas (nodo y ctodo);adems, est diseado para traba-

jar con c orrientes elc tricas peque-as del orden de los miliampers (fi-gura 3).

FotoSCR (fig. 4a)

Es un dispositivo con tres termi-nales; su encapsulado en la partesuperior dispone de una lente quepermite el paso de la luz, para ilumi-nar el semiconductor que forma alfotoSCR. La luz incidente en el semi-conductor provoca la liberacin de

los electrones en la compuerta. Es-tos elec trones forman una corrienteelctrica suficiente para lograr queel fotoSCR conmute al estado deconduccin, si es que el dispositivose encuentra en polarizac in d irec -ta.

Diodo de Cuatro Capas (fig. 4b)

El diodo Shockley o diodo decuatro c apas conduce la corriente

cuando se le aplica una tensin depolarizacin en sentido directo. Laestructura de este dispositivo es decuatro capas de material semicon-duc tor, en cuyos extremos se ha co-locado un par de terminales exter-nas. Se considera un diodo, porquedispone de dos terminales (no c on-fundir con el diodo Schottky); tam-bin se le conoce como diodoPNPN. La nica forma de hac er queel diodo deje de conducir, es redu-

ciendo la corriente que lo atraviesahasta un valor inferior a la corrientede mantenimiento (valor mnimo decorriente requerido para que el dis-positivo se mantenga en estado de

Captulo 5

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Fig. 1

Fig. 2

Fig. 4

Fig. 3


16/16

conduccin).

SUS (fig. 4.c)

El interruptor unilateral de silicioo SUS (Silicon Unilateral Switch), esun dispositivo que permite el pasode la corriente elctrica en un solosentido cuando la tensin aplicada

a sus terminales en sentido directosupera cierto valor. Es muy pa rec idoal diodo Shockley, con la diferenc iaque posee un terminal extra de dis-paro c on la que se c ontrola la con-dicin de disparo en la que opera .Un SUS opera con valores de ten-sin y corriente elc trica ba jos.

TRIAC

El TRIAC es un d ispositivo semi-conductor bidireccional con tresterminales; o sea, puede conducirla corriente elc trica en ambos sen-tidos. Las terminales nodo y cto-do se han c ambiado por MT1 y MT2,que es la abreviatura de TerminalPrincipal 1 y Terminal Principal 2.

El circuito equivalente para elTRIAC se puede formar con dos SCRen paralelo, pero con sus polarida-

des invertidas (figura 5). Cuando seaplica el pulso de activac in en elterminal compuerta, no importa lapolaridad aplicada a las terminalesMT; la razn, es que uno de los dosSCR se encontrar polarizado direc -tamente y conducir.

Si el SCR1 se encuentra polariza-do en forma inversa y el SCR2 enforma directa cuando se aplica elpulso a la compuerta G , solamente

este ltimo c onducir. Si se inviertela polaridad de la batera y se apli-ca e l pulso de d ispa ro nuevamenteen la compuerta G, slo el SCR1conducir.

El efecto total del dispositivo esel de permitir el paso de la corrien-te elctrica, independientementede la polaridad de la tensin apli-

cada en las terminalesMT.

Los parmetros a con-siderar cuando se elige un

TRIAC , son iguales a losutilizados para el SCR; lanica d iferenc ia es que elVRRM o voltaje inverso no

existe en el caso de losTRIAC s, debido a que noimporta la polaridad ensus extremos.

DIAC

El DIAC o diodo bidirecc ional dedisparo (Diodo de Corriente Alter-na, por su nombre en ingls) es undispositivo semiconductor muy pa-rec ido al diodo Shockley, con la d i-ferenc ia de que permite el paso dela corriente elctrica en ambos sen-tidos; tambin tiene un va lor de vol-taje de conduccin (breakover)que es el mismo en ambos sentidos.El circuito equivalente del DIAC esun par de d iodos Shockley en para-lelo, pero con polaridades opues-tas. Cuando se aplica una tensinen los extremos del DIAC, ste semantiene en estado de noconduc-cin mientras no se supere la ten-

sin nominal de conduccin. Por serun dispositivo de tipo bidireccional,es utilizado como disparador decompuerta en los TRIAC s.

SBS

Es un dispositivo de control parael disparo de la compuerta en

TRIAC s. Tiene la propiedad de con-ducir la corriente elctrica en am-bos sentidos; cuando la tensin al-

canza el valor de c onduccin, a di-ferencia de un DIAC, el SBS adquie-re un voltaje de c onduccin muchoms pequeo. Est formado por unconjunto de dispositivos discretos, yse fabrica ms bien como un circui-to integrado; adems, cuenta conuna terminal extra llamada com-

puerta que proporciona mayor fle-

xibilidad en el dispa ro.SIDAC

El disparador bilateral de altovoltaje o SIDAC, es un dispositivoelectrnico de reciente aparicin.Permite la manipulac in de voltajesaltos de disparo, lo que ampla lagama de a plicac iones de los dispo-sitivos disparadores; de esta mane-ra, se ahorran gastos en compo-nentes extras que seran necesariospara ciertas clases de circuitos.

UJT

El UJ T o transistor uniunin (Uni-junction Transistor), es utilizado co-mo dispositivo de disparo. Se trata

de un elemento semiconductor deconmutacin por ruptura, muy utili-zado en circuitos industriales, tem-porizadores, osciladores, generado-res de onda y como circuitos decontrol de compuerta pa ra TRIAC ySCR. La zona P del emisor est a lta-mente dopada , mientras que la zo-na N del semiconductor tiene undopa do pequeo. Cuando el emi-sor del transistor no se encuentraconectado a ningn circuito exter-no, la resistencia entre las termina-les Base 1 y Base 2 es de unos 4,000a 10,000. Este dispositivo tiene lacaracterstica de presentar resisten-c ia negativa; es dec ir, a un a umen-to de corriente se sucede una dis-minucin de voltaje en las termina-les del mismo. ******************


Fig. 5

Documents

El Mundo de la Electrónica 5 - Componentes De Corriente Alterna.pdf