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Circuitos Corriente alterna parte 2 - Monografía



 
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INDUCTANCIA MUTUA



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Cuando dos bobinas se encuentran dentro del alcance magnético, una de la otra, de tal modo que el de las linead de fuerza se enlazan con el devanado de la segunda, se llama acoplamiento, y si todas las líneas de la una atraviesan a las vueltas del devanado de la otra, tendremos un acoplamiento unitario. Pueden existir diversos porcentajes de acoplamiento, debido a la posición mecánica de las bobinas.


El transformador



Una de las aplicaciones mas conocidas de la inductancia mutua es el transformador, que puede definirse como un dispositivo utilizado para transferir energía de un circuito a otro, por medio de la inducción electromagnética . básicamente, consta en dos o mas bobinas de alambre, en torno a un núcleo de hierro laminado común, de tal modo que el acoplamiento entre las bobinas se acerca al de unidad. Los transformadores son piezas móviles y requieren muy poco cuidado, ya que son simples y sólidos, además de eficientes.
La palabra transformador significa cambiar. Uno de los usos principales del transformador se deriva de su capacidad para hacer aumentar o disminuir un voltaje.
Algunos transformadores no cambian el valor del voltaje y en este caso se denominan transformadores de aislamiento. Tales transformadores se emplean cuando el equipo eléctrico no debe conectarse a tierra a través de la línea eléctrica. Los que si modifican el voltaje, por ejemplo; cambian el voltaje de 120 volts de la red de alimentación en un voltaje necesario para operar circuitos rectificadores. Estos circuitos se emplean para cambiar la corriente alterna en corriente continua en aparatos como radios, receptores de televisión y sistemas radiofónicos.
La bobina de encendido en el sistema de encendido de un automóvil es un transformador elevador que suministra un alto voltaje a las bujías . ambos transformadores, el reductor y el elevador , se emplean en sistemas que distribuyen la energía eléctrica de las centrales eléctricas en las casas.
Un transformador sencillo consta de un devanado primario, que es el que se conecta a la fuente de energía. El otro, el devanado secundario, esta aislado eléctricamente del devanado primario y se conecta a la carga.


Perdidas en los transformadores



Hay tres tipos de perdidas asociadas a la construcción de los transformadores, todos los cuales producen calor.
Perdidas de cobre son el resultado de la resistencia del alambre  utilizado en los devanados del transformador, estas varían de acuerdo con el cuadrado de la corriente, según la Ley de Ohm y la Ley de la Energía.
Perdidas de corriente de remoción  estas son causadas por pequeños remolinos de corriente inducidos en el material del núcleo . esa perdidas se reducen a un mínimo , mediante la construcción laminada del núcleo. Cada laminación va aislada de la adyacente, por medio de una capa de barniz, cortando de esa forma , la trayectoria al flujo de las corrientes.
Perdidas por histéresis se les llama también de fricción molecular, y son el resultado de partículas magnéticas que cambian de polaridad, de acuerdo con el voltaje inducido. Se utilizan aleaciones y procesos especiales de tratamiento térmico en la fabricación de materiales para el núcleo, a fin de reducir las perdidas por histéresis.

FALLAS Y PRUEBAS EN INDUCTORES



Las razones principales de la falla de un  inductor   son los cortos que se desarrollan entre los devanados y los circuitos abiertos en los devanados, debido a factores como las corrientes excesivas, el sobrecalentamiento y el desgaste a lo largo del tiempo. La condición de circuito abierto se verifica con facilidad con un ohmetro (una señal de   ohms), pero la condición de corto circuito es mas difícil debido a que la resistencia de muchos buenos inductores es relativamente pequeña y la aparición de cortos en algunos devanados no afectara en forma adversa la resistencia total. Por supuesto se tiene conciencia de que si se conoce la resistencia típica de la bobina, puede compararse con el valor medido. Un corto entre los devanados y el núcleo se verifica simplemente colocando una punta de prueba del medidor en una terminal y el otro en el núcleo mismo. Una señal de cero ohms refleja un corto entre los dos, debido a que el alambre que forma el devanado tiene una cubierta aislante en todas sus partes. El medidor LCR universal se usa para verificar el nivel de inductancia.

Los valores estándar y el factor de reconocimiento


Los valores estándar para los inductores emplean los mismos multiplicadores numéricos  que se emplean con los resistores. Igual que el capacitor, los más comunes emplean los mismos multiplicadores numéricos que los resistores mas frecuentemente utilizados: es decir aquellos con un rango completo de tolerancia (5%, 10%, 20%. Sin embargo, también se encuentran con facilidad
los inductores con multiplicadores asociados a los resistores de 5 y 10%. Por lo tanto, en general se encuentran inductores con los siguientes valores y sus múltiplos: 0.1  H, 0.12  H, 0.15  H, 0.18   H, 0.22   H, 0.27  H, 0.33  H, 0.39  H, 0.47  H, 0.56  H, 0.68  H, y 0.82  H, y después en 1 mH, 1.2 mH, 1.5 mH, 1.8 mH, 2.2 mH, 2.7 mH, etc.

Construcción de bobinas.



Las bobinas son unos de los pocos componentes que podemos fabricar, ya que es muy fácil de hacerlo. Además, en la mayoría de los proyectos que queramos realizar en forma experimental es necesario fabricar las bobinas, pues estas no se consiguen en los almacenes especializados.
Estas bobinas se fabrican generalmente de alambre de cobre esmaltado, enrollado sobre una base o formaleta de material aislante. Generalmente, en los proyectos se especifica el numero de espiras o vueltas, el diámetro y la longitud de la bobina.
Las bobinas se pueden fabricar a mano, enrollando cuidadosamente el alambre sobre una forma cilíndrica del diámetro indicado y asegurando las terminales del principio y de fin para que quede firme. Al alambre esmaltado se le debe quitar su aislante en los extremos para poder hacer las conexiones.
También se puede fabricar una herramienta muy útil que nos pude ayudar a hacer bobinas de mejor calidad, por medio de un tornillo, un soporte y una manivela.

CONCLUSIONES



la energía almacenada en un capacitor o en un inductor es siempre igual o mayor que cero y ambos se clasifican como elementos pasivos puesto que no generan ni disipan energía, solo la almacenan (esto es cierto solo para los modelos matemáticos)

En un inductor puede almacenarse una cantidad finita de energía  aun cuando el voltaje entre sus terminales sea cero, por ejemplo cuando la corriente es constante.

Puede almacenarse una cantidad finita de energía en un capacitor, aun cuando la corriente a través de el sea cero, como cuando el voltaje del capacitor es constante.

La capacitancía aumenta al incrementarse el área de las placas o la constante dieléctrica. La capacidad disminuye al aumentar la distancia entre las placas.

Cuando se descarga un capacitor, la energía almacenada en el material dieléctrico regresa al circuito. Esto se compara a la inductancia, que devuelve al circuito la energía almacenada  en el campo magnético.

Las razones principales de la falla de un inductor son los cortos que se desarrollan entre los devanados y los circuitos abiertos en los devanados, debido a factores como las corrientes excesivas, el sobrecalentamiento y el desgaste a lo largo del tiempo.

RECOMENDACIONES



Para la mayor parte de elementos eléctricos se hace necesario al manejarlos  tener un buen juicio, ya que es variable la capacidad que tienen las personas para resistir una carga eléctrica.

Muchos capacitores grandes para radios, aparatos de televisión y otros dispositivos electrónicos, conservan su carga después de que se corta la energía. Estos deben descargarse poniendo en contacto sus terminales con el chasis del aparato de que se trata, con un desatornillador o similar, ya que estos voltajes pueden destruir el equipo de prueba y darle una severa descarga eléctrica al técnico que trabaje con el equipo.

Los materiales dieléctricos utilizados para los capacitores solo pueden resistir ciertos voltajes si se sobrepasan, harán que se produzcan calentamientos y arcos. Esto puede causar un corto circuito y echar a perder otras piezas del circuito al que va conectado.

Los diferentes devanados de un transformador pueden identificarse por medio de pruebas de continuidad. Estas pruebas ya sea para un transformador o inductor deben realizarse únicamente después que el dispositivo se a desconectado de su circuito. En caso contrario, otros componentes en el circuito pueden interferir con las pruebas.

Los transformadores de potencia a menudo tienen un devanado de muy alto voltaje. Se debe tener extremo cuidado al aplicar el voltaje primario. al realizar las pruebas nunca se debe tocar al mismo tiempo ambas terminales del devanado.

GLOSARIO



Almacenamiento de energía:



Trabajo efectuado al mover una carga que almacena energía en un capacitor, o trabajo efectuado para establecer un campo magnético que almacena energía en un inductor.

Capacitancía:



Razón de la carga almacenada a la diferencia de voltajes entre las dos placas o alambres conductores.

Capacitor:



Elemento de dos terminales cuyo propósito principal es introducir capacitancía en un circuito eléctrico.

Elemento activo:



Elemento que entrega energía al resto del circuito.


Elemento pasivo:



Elemento que absorbe energía. La energía que se le entrega es siempre no negativa (cero o positiva.

Electricidad:



Fenómenos físicos que surgen de la existencia e interacción de cargas eléctricas.

Inductancia:



Propiedad de un dispositivo eléctrico en virtud de la cual una corriente variable con el tiempo produce un voltaje a través del mismo.

BIBLIOGRAFÍA



DORF, R.C., 1992,    “Circuitos Eléctricos”    Ediciones Alfaomega,    S.A., de C.V. México, D.F.
HALLYDAY.,D., 1980,   “Física para Ingenieros”   Editorial Continental. México, D.F.
BNP,.1987,  “Basic Electricity”   Dover Publications, Inc. New York,New York.

Anexo



Capacitores: almacenan energía en forma de campo eléctrico.

Símbolo:

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Inductores: almacenan energía en forma de campo magnético.
Símbolo:
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Condensadores cerámicos tipo disco


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Condensadores cerámicos tipo placa,


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Condensadores cerámicos tipo disco,



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Condensadores cerámicos tubulares.
CÓDIGO DE COLORES


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Condensadores de plástico.
CÓDIGO DE COLORES


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Condensadores de tántalo.
Actualmente estos condensadores no usan el código de colores


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Condensadores electrolíticos


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Bobina con Nucleo de Hierro 1



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Autor:

Wenchy





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