Elec Ind -Ui (2015-III)

Instituto Tecnolgico de Hermosillo

+-+------------Fig. 1-6 BateraEn la batera las reacciones qumicas mantienen en el terminal negativo un gran suministro de e- y, una deficiencia, en el terminal positivo. Cuando se conecta un alambre conductor entre los terminales, proporcionando de esta manera una trayectoria ininterrumpida entre los terminales, los electrones fluyen del terminal negativo al terminal positivo.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDNtese que el rea se mide en mil circulares, como se vio en la seccin1.2. La resistividad r (letra griega minscula rho) es una constante determinada por el material utilizado. En la tabla 1-3 se enumeran algunos de estos materiales.En otras palabras, la ecuacin revela que un incremento en la longitud o una disminucin en el rea incrementa la resistencia. El impacto de la columna W/1000 pies en la tabla 1-2 ahora es ms apreciable. Da la resistencia por cada 1000 pies de longitud del conductor, la cual se puede multiplicar por la longitud en pies para determinar la resistencia total. En la tabla aparecen valores sumamente bajos, aunque para longitudes muy largas de cualquiera de los alambres la resistencia puede llegar a tener cierta importancia.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDCORRIENTELa primer variable de importancia es el flujo: La corriente. La velocidad de flujo de una carga a travs de un conductor es una medida de la corriente presente en el conductor. Las cargas en movimiento son los electrones relativamente libres encontrados en conductores como el cobre, aluminio, y oro. El trmino libres simplemente revela que los electrones estn dbilmente vinculados a su tomo y que se pueden mover en una direccin particular mediante la aplicacin de una fuente de energa externa como el de una batera de automvil. e-e-e-e-e-e-IeSuperficie imaginaria+-Terminales de la batera aplicada

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CD3

Donde I = corriente en amperes (A) Q = carga en Coulombs (C) t = tiempo en segundos (s)En forma de ecuacinUn electrn tiene una carga electrnica de 1.6 x 10-19 coulomb y, en forma correspondiente, un coulomb es la carga asociada con 6.24 x 1018 electrones.La ecuacin establece en palabras que si 6.24 x 1018 e- (o 1 C de carga) pasan a travs de la superficie imaginaria del alambre mostrado en la Fig. 1-1 en 1 s (todos en una direccin particular), la corriente es de 1 A.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1-1 Determine la corriente en amperes (A) a travs del alambre de la Fig. 1-1 si 18.726 x 1018 electrones pasan a travs del rea de la seccin transversal en una direccin en 0.02 minutos.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1-2 Cunto tiempo necesitar una carga de 120 C para pasar a travs de un conductor si la corriente es de 2 A.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDNota: Existen dos campos de pensamiento para designar el sentido de la corriente: Sentido electrnico (que es el real) y el sentido convencional.Esto significa (en el sentido electrnico) que en un conductor elctrico, los electrones negativamente cargados son los que en realidad se mueven a travs de l. Generalmente se utiliza el sentido convencional. (Ver Fig. 1-2)Iee-Iconvencionale-e-e-Fig. 1-2

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDObsrvese en la fig. 1-3 que el medidor se conecta de modo que la corriente entre por la terminal positiva del medidor y salga por la negativa. Si se conectan de esta manera, tanto los medidores analgicos como digitales presentarn un nmero positivo. Si se conectan a la inversa, la aguja del medidor analgico indicar abajo de cero y el digital indicar un signo negativo con valor numrico. Agua(a)(b)I ConvencionalI+-Fig. 1-3 Mediciones de flujo: (a) agua; (b) corrientes

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEn las figs.1-4, y 1-5 se muestran dos instrumentos para medir corriente, uno del tipo analgico, y otro del tipo digital.Fig. 1-5 Medidor digital en miliamperes de cdFig. 1-4 Escala analgica en miliamperes de cd

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDLos niveles de corriente que por lo general se presentan van desde niveles muy bajos hasta miles de amperes. El hogar promedio cuenta con servicios de 100, 150, o 200 A. La capacidad de servicio indica la corriente mxima que puede ser consumida por dicho hogar de la lnea de energa. Si se considera que un solo acondicionador de aire puede consumir 15 A (el 15% de un servicio de 100 A) hace que la opcin de instalar un servicio mayor en una casa nueva sea una importante consideracin.En circuitos electrnicos los niveles de corriente se pueden encontrar en el orden de milsimos e incluso millonsimo de ampere. Para estos casos es muy importante en el momento de los clculos la notacin cientfica de las cantidades encontradas. Ver tabla 1-1.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CD

TABLA 1.1Notacin cientfica

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDOtro aspecto importante de esperarse, es la magnitud de la corriente, que afecta el tamao del alambre a ser empleado en una aplicacin particular. Mientras mayor sea la corriente, mayor es el dimetro del alambre a ser empleado. Para ello existen tablas de calibres de alambres tal como el estndar AWG (estndar americano). En la tabla 1-2 aparecen algunos ejemplos.



UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDLa tabla anterior enumera las capacidades mximas de corriente de algunos alambres comercialmente disponibles. Estn disponibles tanto los tipos de alambre, como los cable en muchos de los dimetros listados. Los tipo cable se componen de muchos alambres, en lugar de uno solo, lo que hace ms flexibles en un amplia variedad aplicaciones. En general el alambre No. 12 es el tipo utilizado en las tomas de corriente domsticas y similares. Ntese que es capaz de conducir un mximo de 25 A. Como una casa puede contar con un servicio de 200 A, es obvio que debe considerarse ms de una ruta para conducir la corriente necesaria a todas las tomas de corriente de la casa.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEn la tabla 1-2 se observa la presencia del smbolo MC, el cul indica el rea de la seccin transversal del alambre. Es una notacin abreviada, para una unidad de medicin definida, llamada mil circular. Por definicin, el rea de un alambre circular de 1 mil de dimetro es un mil circular. Un mil es simplemente una milsima de pulgada (plg).1 mil = 0.001 plg (1.2)Mediante una breve derivacin se puede demostrar que el rea en mil circulares de un alambre se determina por medio de Donde dmil = dimetro en mil

(1-3)

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1.5 Determine el rea en MC de una alambre de 1/16 plg de dimetro.Solucin: Antes de convertir las pulgadas en mil, primero debe expresarse el dimetro en forma decimal simplemente realizando la divisin indicada.

En seguida, recorrer el punto decimal tres lugares a la derecha para la conversin en mil

As, el rea se determina como sigue

Que corresponde muy de cerca de un alambre nmero 14.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1.6 determine el dimetro en pulgadas del alambre nmero 12 de uso comn en las instalaciones elctricas domsticas.Solucin: Segn la tabla 1.2,

El dimetro en pulgadas se obtiene recorriendo el punto decimal tres lugares a la izquierda y

Que es aproximadamente

El valor nominal W/1000 pies que aparece en la tabla 1-2 se examinar en una seccin subsecuente de este captulo.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDComo cada conductor posee una corriente nominal mxima, hubo que desarrollar un elemento de circuito para mantener la corriente a un nivel seguro. Estos elementos son el fusible y el interruptor automtico de circuito. (Breaker). El fusible es un eslabn metlico de material ms blando que se funde cuando el circuito alcanza un nivel particular. La ruptura resultante en el trayecto de la corriente la reduce a un nivel de 0 A y protege a los individuos y aparatos elctricos, etc. que estn trabajando cerca o estn conectados al sistema. Una vez que se localiz la avera el fusible puede ser sustituido. Hoy en da el Interruptor automtico de circuito parece ser el ms aceptado por su seguridad de operacin.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDResponde a un cambio de corriente abrupta dependiendo del valor nominal del interruptor en cuestin de segundos, aprox. 500 ms. Por la seguridad de personas se han diseado otros interruptores de corriente por falla de tierra (GFCI, Ground fault current interrupt), toma de corriente de 125 V ca, 60 Hz y 15 A utilizados principalmente en instalaciones donde pueda haber humedad o en cuartos de baos. Nota una persona puede sufrir heridas graves cuando por l pasa una corriente de 6 mA, suficiente para provocarle la muerte en caso de durar mucho tiempo.


FusiblesInterruptor automtico de circuito

Interruptor de corriente por falla de tierraToma de corriente de 125 V de ca 60 Hz y 15 A.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CD1-3 VOLTAJEEl voltaje es una variable de una parte a otra que requiere dos puntos para ser definida. Ejemplo: La batera caracterstica de un automvil la cual tiene dos terminales que se dice tienen una diferencia de potencial de 12 V entre ellas o un voltaje entre sus terminales de 12 V. Mediante la actividad qumica la batera (Fig. 1-6)establece un exceso de cargas positivas (iones) en la terminal (+) positiva y cargas negativas (electrones) en la terminal (-) negativa. Esta disposicin de las cargas tienen como resultado un flujo de carga (corriente) a travs de un conductor colocado entre las terminales Fig. 1-7.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDDebe destacarse, que los iones positivos que quedan cuando los electrones abandonan los tomos son capaces de oscilar slo en una posicin media fija y no pueden desplazarse hacia la terminal negativa. Desde luego se comprende que habr una ligera desviacin en esa direccin, pero nada comparable con el flujo de electrones. En la misma figura se han incluido las direcciones de los electrones y del flujo convencional para mayor claridad.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDPor consiguiente, en general, la diferencia de voltaje o de potencial aplicado puede considerarse como el elemento de presin necesario para establecer el flujo de carga. Es decir, no puede haber un flujo de carga neto a travs de un conductor en una u otra direccin sin un voltaje aplicado como el que est disponible en una batera, en un generador o en una toma de corriente domstica. La diferencia de potencial, o el voltaje transversal, entre dos puntos cualesquiera de un sistema elctrico queda determinado por

(1-4)Donde V = diferencia de potencial en volts W = energa disipada o absorbida en joules (J) Q = Carga medida en coulombsW es la energa disipada o absorbida debido a una transferencia de carga Q entre los dos puntos.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1.7 Determine la energa disipada por una batera de 12 V al desplazar 20x1018 e- entre sus terminales.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1.8Si se disipan 8 mJ de energa para desplazar 200 mC de un punto en un sistema elctrico a otro, cul es la diferencia de potencial entre los dos puntos?Cuntos e- intervinieron en el movimiento de la carga en el inciso (a)?

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDExisten otras bateras con su voltaje de ampere-hora (Ah) nominales. El valor nominal de ampere-hora indica cunto tiempo la batera puede suministrar una corriente particular a su voltaje nominal. Por ejemplo, una batera automotriz con una capacidad de 60 Ah puede proporcionar una corriente de 60 A durante 1 hora (h), 30 A durante 2 h, 10 A durante 6 h, etc. Simplemente igulese el producto de nivel corriente y el tiempo a la capacidad de ampere-hora y resulvase para la cantidad deseada.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDLa diferencia bsica entre corriente (un flujo variable) y voltaje (una variable transversal) tambin afecta la medicin de cada una. El voltmetro bsico es muy similar al ampermetro en su apariencia fundamental, pero las tcnicas de medicin son muy diferentes. Como se muestra en la Fig. 1-8, el voltmetro no rompe el circuito sino que se coloca en un extremo del elemento para el cual se va determinar la diferencia de potencial. Al igual que el ampermetro, esta diseado para afectar la red lo menos posible cuando se inserta para propsitos de medicin. Para la proteccin general de cualquier medidor utilizado para medir niveles de voltaje desconocidos es mejor comenzar con la escala ms alta, para tener una idea del voltaje que se va a medir, y despus trabajar hacia abajo hasta que se obtenga la mejor lectura posible.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDAl igual que los niveles de corriente, los voltajes tambin pueden variar desde el microvolt (mV) hasta la escala de megavolts (MV). Por tanto, la notacin cientfica presentada con anterioridad tambin se aplica con frecuencia a los niveles de voltaje. En los receptores de radio y televisin se encuentran niveles de voltaje muy bajos (mV y mV), mientras que las plantas generadoras de energa se presentan lecturas de kilovolt (kV) y megavolt (MV). En general, las lneas de energa en un rea residencial conducen 22,000 V (ca), mientras que van del transformador instalado en el poste hacia el interior de la casa conducen 220 V (ca).

Fig. 1-8 Conexin adecuada de un voltmetro


1.5 V Batera Tamao C

1.5 V Batera Tamao D

1.5 V Batera Tamao AAA

1.5 V Batera Tamao AA

Batera de 9 VEJEMPLOS DE DIFERENTES TIPOS DE BATERAS

Celda de litio

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEn la Fig. 1-9 aparece una fotografa de una fuente de cd tpica de laboratorio. El voltaje se puede tomar entre + y -, entre + y tierra, o entre - y tierra. En la mayor parte de las fuentes se considera que la salida entre + y - es flotante puesto que no est conectada a una tierra comn o a un nivel de potencia de la red. El trmino tierra simplemente se refiere a un nivel de potencia cero o de tierra.El chasis o gabinete de la mayora del equipo elctrico, ya sea una fuente o un instrumento, est conectado a tierra a travs del cable de alimentacin. La tercera clavija (casi siempre redonda) de cualquier equipo o aparato elctrico es la conexin de tierra. Por ello, todas las conexiones en la red que estn conectadas directamente al chasis se encuentran a un potencial de tierra.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDTodo esto se hace principalmente por razones de seguridad. Para evitar la posibilidad de que un alto voltaje encuentre un retorno a tierra a travs del tcnico, la fuente de cd cuenta con trayectos alternos disponibles antes del ya mencionado. Si se usan las terminales + y de tierra y la salida se ajusta a 10 V, entonces el terminal + estar a 10 V positivos con respecto a la terminal de tierra (0 V). Sin embargo, si se utilizan las terminales - y tierra, la terminal - estar a 10 V negativos con respecto a la terminal de tierra. En la Fig. 1-10 se definen las posibilidades de una fuente de tres terminales como se muestra en la Fig. 1-9. En la mayora de los textos se utilizan el smbolo E para indicar todas las fuentes de voltaje, y V para todas las elevaciones y cadas en una red. El uso de cada una se entender ms claramente en las secciones posteriores.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDFig. 1-9 Fuentes de cd de laboratorio

+ 10 V -Puente de conexin provisional+10V+ 10 V --10V+ 10 V -+10V-Fig. 1-10 Niveles de voltaje disponibles en una fuente de cd de laboratorio

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDLas dos cantidades fundamentales; el voltaje y la corriente, estn relacionadas por una tercera cantidad de igual importancia: la resistencia. En cualquier sistema elctrico la presin es el voltaje aplicado, y el resultado (o efecto) es el flujo de la carga o corriente. La resistencia del sistema controla el nivel de la corriente resultante.1.4 RESISTENCIA Y LEY DE OHM

(1.5)Donde I = amperes (A) E = volts (V) R = ohms (W)Las siguientes Figs. (1-11 y 1-12) muestran el smbolo de una resistencia y el circuito de una resistencia conectada a una fuente de voltaje. Observe las diferentes notaciones que se presentan.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDIR+-VFig. 1-11 Smbolo y polaridades definidas para una resistenciaR10 W IIE+-12 VI

Fig. 1-12 Circuitos de cd de los ms simples posibles

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEn las redes de cd de una sola fuente, como las que aparecen en la Fig. 1-12, la corriente convencional siempre sale por la terminal positiva de la fuente. En el sistema que se muestra en la Fig. 1-12, la cada de voltaje a travs de la resistencia es igual al voltaje aplicado y

Dos operaciones algebraicas bastante simples dan por resultado las siguientes ecuaciones para el voltaje y la resistencia

(1.6)

(1.7)

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1.9 Determine la cada de voltaje a travs de una resistencia de 2.2 kW si la corriente es de 8 mA.EJEMPLO 1.10 Determine el consumo de corriente de un tostador que tiene una resistencia interna de 22 W si el voltaje aplicado es de 120 V.EJEMPLO 2.11 Determine la resistencia interna de un reloj despertador que consume 20 mA a 120 V.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDCuatro cantidades determinan la resistencia de un material: el material, la longitud, el rea y la temperatura. Las tres primeras estn relacionadas con la siguiente ecuacin a T = 20 C (temperatura ambiente):

(2.8)Donde R = resistencia en ohms r = resistividad del material en mil circulares-ohm por pie l = longitud de la muestra en pies A = rea en mil circulares

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDTabla 1-3ResistividadSu magnitud puede ignorarse por completo en aplicaciones como instalaciones elctricas domsticas y aparatos elctricos en general. Ntese tambin en la tabla 1-2 que la resistencia se incrementa sustancialmente al disminuir el rea a medida que se avanza hacia abajo.MaterialrPlata9.9Cobre10.37Oro14.7Aluminio17.0Tungsteno33.0Nquel47.0Hierro74.0Nicromo600.0Carbn21,000

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1.12 Determinar la resistencia de 100 yardas de alambre de cobre de 1/8 plg de dimetro.Solucin:

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1.13 Determine la resistencia de una milla de cobre AWG 00.Solucin: Segn la tabla 1.2,

y

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1.14 Un voluminoso rollo de alambre est tirado en el suelo de una fbrica. La longitud del alambre puede determinarse con un hmetro y una regla, sin necesidad de medirla con la cinta mtrica, usando la ecuacin (1.8). Un hmetro colocado entre los dos extremos del alambre marca 0.1 W, mientras que la regla revela que el dimetro del alambre es aproximadamente de 1/8 de pulgada. Determine la longitud.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEn la mayora de los conductores, a medida que la temperatura aumenta, la actividad incrementada de los tomos dificulta el paso de los portadores de la carga a travs de los mismos, y la resistencia aumenta. En la Fig. 1.13 se muestra una curva de resistencia en funcin de la temperatura. Ntese que la resistencia cero no se alcanza hasta que se alcanza el cero absoluto (-273 C). Sin embargo una aproximacin de lnea recta corta la curva a -234.5 C, la temperatura absoluta inferida del cobre. La Tabla 1.4 muestra la temperatura absoluta inferida en varios conductores. Mediante tringulos similares se puede derivar una ecuacin a partir de la aproximacin de la lnea recta de la Fig. 1-13 que permitir determinar la resistencia de un conductor a una temperatura si se conoce su valor a otra temperatura. Es decir,


(1-9)Donde T = temperatura absoluta inferida del material (C sin signo negativo) R1 = resistencia a la temperatura t1 R2 = resistencia a la temperatura t2

Tabla 1.4Temperatura absoluta inferida (T)

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDRR1R2t1t2Temp (C)-273 C -234.5 C0 C(T)T+t1T+t2Fig. 1.13 Cambio de la resistencia del cobre como una funcin de la temperatura

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDSi se conoce la resistencia R1 a una temperatura t1, se puede determinar la resistencia R2 a una temperatura de t2. No se incluye el signo menos de la temperatura absoluta inferida cuando se sustituye el valor apropiado del material de inters. A veces se emplea la siguiente ecuacin, en lugar de la (1-9), para determinar la resistencia a otra temperatura:

(1.10)La cual utiliza la constante a1, llamada coeficiente de temperatura de la resistencia, cuyo smbolo es alfa (a1) y es una indicacin de la velocidad del cambio de resistencia del material con el cambio de temperatura. En otras palabras, mientras mayor es su valor, mayor es el cambio de resistencia por cambio unitario de temperatura. En la tabla 1.5 se dan unos cuantos valores de este coeficiente para diferentes materiales. Ntese que a1 incluye el efecto de la temperatura absoluta inferida T determinada por el material de inters.


Tabla 1.5Coeficiente de la resistencia para la temperatura (a1)

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1-15 La resistencia de un conductor de cobre es de 0.3 W a una temperatura ambiente (20 C). Determine la resistencia del conductor a la temperatura de ebullicin del agua (100 C).Solucin: Por medio de las dos ecuaciones vistas.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDEJEMPLO 1-16 Si la resistencia de un conductor de cobre es de 0.6 W a t=0 C (punto de congelacin), a que temperatura ser de 1 W?

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDExisten muchas aplicaciones en las que se agregan valores resistivos a una red para realizar una funcin muy especfica y necesaria. Con este objeto, a propsito se han diseado numerosos resistores para cada aplicacin con una tolerancia (sobre pedido especial) hasta de 0.01%. Mientras menor sea la tolerancia ms cuidado debe tener en la fabricacin del resistor. Una tolerancia de 0.1% (0.001) en una resistencia de 50 W indica que su valor real no variar ms de (0.001)(50)=0.05 W. Las tolerancias de 5, 10 y 20% son ms comunes. En la Fig. 1.14 se muestran algunos de los diversos tipos de resistores de valor fijo.


2 WTamao real aprox.(a)

1 W1/2 W1/4 W1/8 WFig. 1.14 Resistencias fijas: (a) carbn; (b) de alambre.(b)

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDLas Rs de la Fig. 1.14 (a) son de carbn, y es controlada por elemento de carbn interno cuya longitud, rea y composicin se puede seleccionar para que d el nivel de resistencia deseado. Ntese el incremento de tamao asociado con un incremento de potencia en watts ya que toda la energa elctrica suministrada a una resistencia se disipa en forma de calor. (Ms adelante se ve el concepto de potencia).Las resistencias de alambre mostradas en la Fig. 1.14 (b) emplean alambre de alta resistencia de un espesor y longitud especficos para crear la resistencia deseada. La separacin entre las vueltas del alambre y el rea de la superficie utilizada en el interior y en el exterior de las resistencias de alambre afecta la capacidad de disipacin de la potencia del elemento.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDSe puede usar un dispositivo de tres terminales llamado potencimetro como dispositivo de control de voltaje o potencial (de donde se deriva su nombre) o como una resistencia variable o restato, si se emplean slo dos de sus terminales. Como el dispositivo cuenta con tres terminales, como se muestra en la Fig. 1-15 es importante que se utilicen para obtener la variacin de la resistencia deseada. El smbolo del dispositivo que aparece en la Fig.1.15 indica con toda claridad que entre las dos terminales externas la resistencia siempre tiene el valor total R, incluso cuando gira el eje. Entre la terminal central (o brazo) y cualquier terminal externa, la resistencia vara entre un valor de 0 W cuando los contactos entran en contacto y un mximo de R cuando el brazo llega hasta la otra terminal externa.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDLa suma de los niveles de resistencia RAB y RBC siempre es igual a la resistencia total. Obviamente, al incrementarse el tamao de RAB, la resistencia RBC disminuye en una cantidad igual. La manera en que se conectan las dos terminales seleccionadas determina si la rotacin del eje a la derecha incrementar o disminuir la resistencia. Cuando se emplean las 3 terminales en un sistema elctrico, su objetivo es controlar niveles de potencial en la red, como lo determina la resistencia entre las terminales respectivas del potencimetro. En la Fig. 1.16 el voltaje V1 se incrementa al aumentar la componente resistiva R1. Cuando R1 alcanza el valor de la resistencia total R, el voltaje V1 es igual al suministro del voltaje E.

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDBSmboloACRRBCRABRE+-R1+-Fig. 1-15 PotencimetroFig. 1-16 Potencimetro utilizado para controlar el nivel del voltaje V1

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE HERMOSILLOIng. MecatrnicaELECTRICIDAD INDUSTRIALNAntecedentes: Redes de CDTABLA 1.2

Tamaos de calibre de alambres americanos

AWG No.rea (CM)/1000 pies a

20 CMxima corriente permisible para el aislamiemto RHW

(A)a

0000211,6000.0490360

000167,8100.0618310

00133,0800.0780265

0105,5300.0983230

183,6940.1240195

266,3730.1563170

352,6340.1970145

441,7420.2485125

533,1020.3133---

626,2500.395195

720,8160.4982--

816,5090.628265

913,0940.7921--

1010,3810.998940

118,234.01.260--

126,529.91.58825

135,178.42.003--

144,106.82.52520

AWG No.rea (CM)/1000 pies a 20 C

352,6340.1970145

441,7420.2485125

533,1020.3133-

626,2500.395195

720,8160.4982-

816,5090.628265

913,0940.7921-

1010,3810.998940

118,234.01.260-

126,529.91.58825

135,178.4MaterialTemperatura (C)

Plata-243

Cobre-234.5

Oro-274

Aluminio-236

Tungsteno-204

Nquel-147

Hierro-162

Nicromo-2250

Material1

Plata0.0038

Cobre0.00393

Oro0.0034

Aluminio0.00391

Tungsteno0.005

Nquel0.006

Hierro0.0055

Nicromo0.00044

Carbn-0.0005

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