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CIRCUITOS ELECTRICOS
       BASICOS

CELEC EP TRANSELECTRIC
    SUPERVISION DE
      OPERACIÓN
Circuito eléctrico
• Un circuito eléctrico es un conjunto de
  elementos conectados entre sí, formando un
  circuito cerrado, y que permiten la circulación de
  la corriente a través de ellos.
• Los componentes de un circuito eléctrico son:
  –   Generador
  –   Conductores
  –   Receptores
  –   Elementos de control y maniobra
  –   Elementos de protección.
Tipos de Corriente
• Corriente Continua: es aquella en la que el
  sentido del movimiento de los electrones es
  siempre el mismo.

• Corriente Alterna: es aquella en la que el
  sentido del movimiento de los electrones varia
  en función del tiempo. Puede ser rectangular,
  triangular,… pero la más habitual es la senoidal.
Generación Corriente alterna
• Cuando movemos un conductor en el
  interior de un campo magnético, circula
  corriente a través de este conductor.
• Si en lugar de poner un conductor ponemos una
  bobina la corriente que circula es mayor.

• Al girar la espira experimenta una variación de
  flujo magnético, produciéndose una fuerza
  electromotriz inducida y una corriente eléctrica.
  Esta corriente se verá modificada según el
  ángulo que forman el campo magnético y la
  bobina. Tomando valores positivos y negativos.
  (Regla de la mano izquierda).
Curso electricidad básica
Corriente Alterna (senoidal)
• Frecuencia, f, es el número de
  veces por unidad de tiempo
  que se modifica el sentido de
  movimiento de los electrones.
  (Hz)

• Periodo, T, es el tiempo que se
  tarda en realizar un ciclo. (s)
        T=1/f

• Velocidad       angular,     ,
  velocidad de giro del inducido
  en el alternador.
         =2π·f
 * Vamos a estudiar la CA senoidal; cuya variación viene dada por la función
 trigonométrica.
Valores instantáneos: varían en función del tiempo.




Valores eficaces: aquel valor que debería tener una CC para
  producir la misma energía en las mismas condiciones. Es aprox. el 70%
  del valor máximo.
Elementos pasivos de un circuito eléctrico
• Resistencias: su función es la oposición al paso
  de la corriente eléctrica.

• Condensadores: dispositivo capaz de almacenar
  carga eléctrica en superficies relativamente
  pequeñas.
     Carga almacenada Q=C·V
• Bobinas (o autoinducción): consiste en un
  conductor arrollado en espiral sobre en núcleo
  neutro, frecuentemente de material magnético.
Resistencias que introducen los
componentes pasivos a un circuito
Pero los condensadores y las bobinas no sólo
introducen una resistencia al circuito, también
producen otro efecto.

• Condensador: Produce un desfase en la
  corriente de 90º, haciendo que la intensidad se
  adelante respecto a la tensión.

• Bobina: Produce un desfase de 90º, haciendo
  que la intensidad se retrase respecto a la
  tensión.
El desfase entre la tensión y la intensidad se puede deducir de la
representación del Triángulo impedancias:


      Z
                                      siendo φ el ángulo de desfase
                      XL    XC

          R
Energía disipada en forma de calor
          (Efecto Joule)
LEY DE OHM
                         Establece una relación
                                 entre la
                       diferencia de potencial (v)
                                   y la
                       intensidad de corriente (I)
Georg Simon Ohm
     (1789-1854)                 en una
físico y matemático
       alemán
                             resistencia (R)
LEY DE OHM
En un conductor recorrido
por una corriente eléctrica

La intensidad de la corriente
eléctrica (I) que circula es
directamente proporcional a la
diferencia de potencial (V)
aplicada e inversamente
proporcional a la resistencia (R)
LEY DE OHM
Un conductor cumple la ley de
Ohm si la relación entre V e I es
  CONSTANTE e igual a R

       de la relación anterior
LEY DE OHM
La intensidad de la corriente
eléctrica que circula por un
dispositivo es
directamente proporcional
a la diferencia de potencial
aplicada e inversamente
proporcional a la
resistencia
REDUCCION DE CIRCUITOS
          CIRCUITOS EN SERIE

              CARACTERISTICAS
•La corriente es constante
•El voltaje es la suma de los voltajes en cada una de las
resistencias
•La resistencia equivalente resulta de la suma de las
resistencias


                    Req= R1+R2
CIRCUITOS EN SERIE
CIRCUITOS EN PARALELO

            CARACTERISTICAS
•El voltaje es constante
•La corriente es la suma de las corrientes en cada una
de las resistencias
•El inverso de la resistencia equivalente resulta de la
suma del inverso de las resistencias
            1      1     1    1           1
                                    ...
           Re q    R1    R2   R3          Rn
CIRCUITOS EN PARALELO
CIRCUITO MIXTO




 Más adelante analizaremos el circuito, para lo cual
  empezaremos por simplificarlo encontrando las resistencias
  equivalentes en cada caso
Triángulo de Potencias
Multiplicando el triángulo de impedancias
por I2, obtenemos el triángulo de
potencias.

                        P: potencia activa (W)
                        Q: potencia reactiva (VAr)
                        S: potencia aparente (VA)
Potencia activa




Potencia reactiva




Potencia aparente
• El factor de potencia, debe ser lo mas próximo a
  1. Si se desvía mucho de este valor, la
  compañía suministradora de energía nos
  penalizará.

• En la industria, con un gran número de motores
  y por tanto de bobinas, la inductancia es
  elevada por eso para compensar disponen de
  condensadores con la única misión de acercar
  el factor de potencia a la unidad.
Cargas Inductivas
Cargas Capacitivas
Diagramas Fasoriales
Bajo Factor de Potencia
Bajo Factor de Potencia
Corrección del Factor de Potencia
Corrección del Factor de Potencia
Corrección del Factor de Potencia
Corrección del Factor de Potencia
Corrección del Factor de Potencia
Corrección del Factor de Potencia
Corrección del Factor de Potencia
Corrección del Factor de Potencia
EJERCICIOS RESUELTOS
Req2
                Req1
                                                                                 Req3




Para este ejercicio vamos a referenciar los diferentes subgrupos de resistencias que forman
un tipo especifico de circuito (serie o paralelo).

Req1 recuadro de color rojo
Req2 circulo de color azul
Req3 recuadro de color verde
5 OHMS
              4 OHMS




1   1    1
R   R1   R2
1 1 1 9               1
2.222 OHMS     ohms
R 4 5 20
     20
R         2.222ohms
      9
R R1 R 2 R 3
R 2.5 3 0.5
 R 6ohms
R   R1   R2
 R 2 2.222
R 4.222 ohms
1     1    1    1
R     R1   R2   R3
1       1    1 1
R     4.222 4 6
     1     1
     R 0.6536
    R 1.530 ohms
1   1    1
R   R1   R2
1   1 1
R  1.5 6
 1 7.5
 R    9
R 1.2ohms
R   R1   R2   R3
R   2 1.530 1.2

R   4.73ohms
V    12V
I
    R   4.73

I   2.54 A
1                             2



                                                                3




Como la corriente es constante, hallaremos las diferencias de
potencial en cada una de las resistencias

            1                        2                      3

  V1       IR              V2   IR                V3   IR
  V1   2.54 A * 2          V2   2.54 A *1.53      V3   2.54 A *1.20
  V1       5.08V           V2   3.88V             V3   3.04V

            La suma de V1+ V2 + V3 es igual al voltaje total
a
                                                             3.04V   3
      1
            5.08V
                                 b


                                 c


                             2       3.88V


Como el voltaje es constante en la resistencias 2, por estar en
paralelo, por lo que hacemos el calculo de la corriente

             a                          b                     c


           3.88V                     3.88V                 3.88V
Ia                  0.92 A   Ib              0.97 A   Ic           0.65 A
          4.222                       4                     6

     La suma de Ia+ Ib + Ic es igual a la corriente total en esta
                         parte del circuito
Ahora analizamos en detalle la resistencia 2a




La resistencia 2a es equivalente a dos resistencias en serie en
las que la corriente de 0.92 A es constante

  a
        V1    IR                      V2   IR
        V1    0.92 A * 2              V2   0.92 A * 2.222
         V1   1.84V        1          V2   2.04V            2



 La suma de V1+ V2 es igual al voltaje total en esta sección del
                           circuito
1




                                            2



Ahora analizamos en detalle la resistencia 2a2

a2
             2.04V                              2.04V
         I           0.41A             Ia               0.51A
              5                                  4



     La suma de las dos corrientes calculadas es igual a la
           corriente total en esta parte del circuito
TABLA DE DATOS

     R1    R2      R3      R4       R5    R6     REQ3
R    2Ω    2Ω      4Ω      6Ω       5Ω    4Ω     1.2Ω
V   5.08V 1.84V   3.88V   3.88V    2.04V 2.04V   3.04V
I   2.54A 0.92A   0.97A   0.65A    0.41A 0.51A   2.54A
R7        Req3




    Ahora analizamos la resistencia equivalente 3
         R7                             Req3


        3.04V                         3.04V
   Ia           2.03 A           Ib            0.51A
        1.5                            6

La suma de las dos corrientes calculadas es igual a la
      corriente total en esta parte del circuito
R8


                                                         R9
                 R7      Req3
                                             R10




De la división de Req3, queda una resistencia equivalente que
                 representa un circuito en serie

          R8                       R9                         R10

  V8     IR                V9    IR                V10        IR
  V8    0.51A * 2.5        V9    0.51A * 3         V10        0.51A * 0.5
  V8     1.27V              V9   1.53V             V10        0.25V

       La suma de V1+ V2 + V3 es igual al voltaje total en esta
                       sección del circuito
TABLA DE DATOS FINALES
    R1     R2    R3    R4      R5      R6     R7       R8     R9      R10
R    2Ω    2Ω    4Ω    6Ω      5Ω      4Ω     1.5Ω    2.5Ω    3.0Ω    0.5Ω

V 5.08V 1.84V 3.88V 3.88V 2.04V       2.04V   3.04V   1.27V   1.53V   0.25V

I   2.54A 0.92A 0.97A 0.65A   0.41A   0.51A   2.03A   0.51    0.51    0.51
Ejercicio Triángulo de Potencias
 Trazar el triángulo de potencias de un circuito cuya impedancia es Z= 3 + j4 Ω y
  al que se le aplica un fasor de tensión V= 100˪30º voltios
  El fasor Intensidad de corriente que resulta es I=V/Z =(100˪30º )/(5 ˪53.1º)
  I=20 ˪ -23.1º A
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  I=20 ˪ -23.1º A
Compendio de Fórmulas Eléctricas
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Bibliografia
• Edminister Joseph, SERIE SCHAUM CIRCUITOS
  ELECTRICOS
• Montero José, ELECTRICIDAD INDUSTRIAL

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Divisores de Voltaje y Resistencias Serie Y Paralelo
Divisores de Voltaje y Resistencias Serie Y ParaleloDivisores de Voltaje y Resistencias Serie Y Paralelo
Divisores de Voltaje y Resistencias Serie Y Paralelo
 
Div Voltaje Resistencias Serie Y Paralelo
Div Voltaje Resistencias Serie Y ParaleloDiv Voltaje Resistencias Serie Y Paralelo
Div Voltaje Resistencias Serie Y Paralelo
 

Curso electricidad básica

  • 1. CIRCUITOS ELECTRICOS BASICOS CELEC EP TRANSELECTRIC SUPERVISION DE OPERACIÓN
  • 2. Circuito eléctrico • Un circuito eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre sí, formando un circuito cerrado, y que permiten la circulación de la corriente a través de ellos. • Los componentes de un circuito eléctrico son: – Generador – Conductores – Receptores – Elementos de control y maniobra – Elementos de protección.
  • 3. Tipos de Corriente • Corriente Continua: es aquella en la que el sentido del movimiento de los electrones es siempre el mismo. • Corriente Alterna: es aquella en la que el sentido del movimiento de los electrones varia en función del tiempo. Puede ser rectangular, triangular,… pero la más habitual es la senoidal.
  • 4. Generación Corriente alterna • Cuando movemos un conductor en el interior de un campo magnético, circula corriente a través de este conductor.
  • 5. • Si en lugar de poner un conductor ponemos una bobina la corriente que circula es mayor. • Al girar la espira experimenta una variación de flujo magnético, produciéndose una fuerza electromotriz inducida y una corriente eléctrica. Esta corriente se verá modificada según el ángulo que forman el campo magnético y la bobina. Tomando valores positivos y negativos. (Regla de la mano izquierda).
  • 7. Corriente Alterna (senoidal) • Frecuencia, f, es el número de veces por unidad de tiempo que se modifica el sentido de movimiento de los electrones. (Hz) • Periodo, T, es el tiempo que se tarda en realizar un ciclo. (s) T=1/f • Velocidad angular, , velocidad de giro del inducido en el alternador. =2π·f * Vamos a estudiar la CA senoidal; cuya variación viene dada por la función trigonométrica.
  • 8. Valores instantáneos: varían en función del tiempo. Valores eficaces: aquel valor que debería tener una CC para producir la misma energía en las mismas condiciones. Es aprox. el 70% del valor máximo.
  • 9. Elementos pasivos de un circuito eléctrico • Resistencias: su función es la oposición al paso de la corriente eléctrica. • Condensadores: dispositivo capaz de almacenar carga eléctrica en superficies relativamente pequeñas. Carga almacenada Q=C·V • Bobinas (o autoinducción): consiste en un conductor arrollado en espiral sobre en núcleo neutro, frecuentemente de material magnético.
  • 10. Resistencias que introducen los componentes pasivos a un circuito
  • 11. Pero los condensadores y las bobinas no sólo introducen una resistencia al circuito, también producen otro efecto. • Condensador: Produce un desfase en la corriente de 90º, haciendo que la intensidad se adelante respecto a la tensión. • Bobina: Produce un desfase de 90º, haciendo que la intensidad se retrase respecto a la tensión.
  • 12. El desfase entre la tensión y la intensidad se puede deducir de la representación del Triángulo impedancias: Z siendo φ el ángulo de desfase XL XC R
  • 13. Energía disipada en forma de calor (Efecto Joule)
  • 14. LEY DE OHM Establece una relación entre la diferencia de potencial (v) y la intensidad de corriente (I) Georg Simon Ohm (1789-1854) en una físico y matemático alemán resistencia (R)
  • 15. LEY DE OHM En un conductor recorrido por una corriente eléctrica La intensidad de la corriente eléctrica (I) que circula es directamente proporcional a la diferencia de potencial (V) aplicada e inversamente proporcional a la resistencia (R)
  • 16. LEY DE OHM Un conductor cumple la ley de Ohm si la relación entre V e I es CONSTANTE e igual a R de la relación anterior
  • 17. LEY DE OHM La intensidad de la corriente eléctrica que circula por un dispositivo es directamente proporcional a la diferencia de potencial aplicada e inversamente proporcional a la resistencia
  • 18. REDUCCION DE CIRCUITOS CIRCUITOS EN SERIE CARACTERISTICAS •La corriente es constante •El voltaje es la suma de los voltajes en cada una de las resistencias •La resistencia equivalente resulta de la suma de las resistencias Req= R1+R2
  • 20. CIRCUITOS EN PARALELO CARACTERISTICAS •El voltaje es constante •La corriente es la suma de las corrientes en cada una de las resistencias •El inverso de la resistencia equivalente resulta de la suma del inverso de las resistencias 1 1 1 1 1 ... Re q R1 R2 R3 Rn
  • 22. CIRCUITO MIXTO  Más adelante analizaremos el circuito, para lo cual empezaremos por simplificarlo encontrando las resistencias equivalentes en cada caso
  • 23. Triángulo de Potencias Multiplicando el triángulo de impedancias por I2, obtenemos el triángulo de potencias. P: potencia activa (W) Q: potencia reactiva (VAr) S: potencia aparente (VA)
  • 25. • El factor de potencia, debe ser lo mas próximo a 1. Si se desvía mucho de este valor, la compañía suministradora de energía nos penalizará. • En la industria, con un gran número de motores y por tanto de bobinas, la inductancia es elevada por eso para compensar disponen de condensadores con la única misión de acercar el factor de potencia a la unidad.
  • 29. Bajo Factor de Potencia
  • 30. Bajo Factor de Potencia
  • 31. Corrección del Factor de Potencia
  • 32. Corrección del Factor de Potencia
  • 33. Corrección del Factor de Potencia
  • 34. Corrección del Factor de Potencia
  • 35. Corrección del Factor de Potencia
  • 36. Corrección del Factor de Potencia
  • 37. Corrección del Factor de Potencia
  • 38. Corrección del Factor de Potencia
  • 40. Req2 Req1 Req3 Para este ejercicio vamos a referenciar los diferentes subgrupos de resistencias que forman un tipo especifico de circuito (serie o paralelo). Req1 recuadro de color rojo Req2 circulo de color azul Req3 recuadro de color verde
  • 41. 5 OHMS 4 OHMS 1 1 1 R R1 R2 1 1 1 9 1 2.222 OHMS ohms R 4 5 20 20 R 2.222ohms 9
  • 42. R R1 R 2 R 3 R 2.5 3 0.5 R 6ohms
  • 43. R R1 R2 R 2 2.222 R 4.222 ohms
  • 44. 1 1 1 1 R R1 R2 R3 1 1 1 1 R 4.222 4 6 1 1 R 0.6536 R 1.530 ohms
  • 45. 1 1 1 R R1 R2 1 1 1 R 1.5 6 1 7.5 R 9 R 1.2ohms
  • 46. R R1 R2 R3 R 2 1.530 1.2 R 4.73ohms
  • 47. V 12V I R 4.73 I 2.54 A
  • 48. 1 2 3 Como la corriente es constante, hallaremos las diferencias de potencial en cada una de las resistencias 1 2 3 V1 IR V2 IR V3 IR V1 2.54 A * 2 V2 2.54 A *1.53 V3 2.54 A *1.20 V1 5.08V V2 3.88V V3 3.04V La suma de V1+ V2 + V3 es igual al voltaje total
  • 49. a 3.04V 3 1 5.08V b c 2 3.88V Como el voltaje es constante en la resistencias 2, por estar en paralelo, por lo que hacemos el calculo de la corriente a b c 3.88V 3.88V 3.88V Ia 0.92 A Ib 0.97 A Ic 0.65 A 4.222 4 6 La suma de Ia+ Ib + Ic es igual a la corriente total en esta parte del circuito
  • 50. Ahora analizamos en detalle la resistencia 2a La resistencia 2a es equivalente a dos resistencias en serie en las que la corriente de 0.92 A es constante a V1 IR V2 IR V1 0.92 A * 2 V2 0.92 A * 2.222 V1 1.84V 1 V2 2.04V 2 La suma de V1+ V2 es igual al voltaje total en esta sección del circuito
  • 51. 1 2 Ahora analizamos en detalle la resistencia 2a2 a2 2.04V 2.04V I 0.41A Ia 0.51A 5 4 La suma de las dos corrientes calculadas es igual a la corriente total en esta parte del circuito
  • 52. TABLA DE DATOS R1 R2 R3 R4 R5 R6 REQ3 R 2Ω 2Ω 4Ω 6Ω 5Ω 4Ω 1.2Ω V 5.08V 1.84V 3.88V 3.88V 2.04V 2.04V 3.04V I 2.54A 0.92A 0.97A 0.65A 0.41A 0.51A 2.54A
  • 53. R7 Req3 Ahora analizamos la resistencia equivalente 3 R7 Req3 3.04V 3.04V Ia 2.03 A Ib 0.51A 1.5 6 La suma de las dos corrientes calculadas es igual a la corriente total en esta parte del circuito
  • 54. R8 R9 R7 Req3 R10 De la división de Req3, queda una resistencia equivalente que representa un circuito en serie R8 R9 R10 V8 IR V9 IR V10 IR V8 0.51A * 2.5 V9 0.51A * 3 V10 0.51A * 0.5 V8 1.27V V9 1.53V V10 0.25V La suma de V1+ V2 + V3 es igual al voltaje total en esta sección del circuito
  • 55. TABLA DE DATOS FINALES R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R 2Ω 2Ω 4Ω 6Ω 5Ω 4Ω 1.5Ω 2.5Ω 3.0Ω 0.5Ω V 5.08V 1.84V 3.88V 3.88V 2.04V 2.04V 3.04V 1.27V 1.53V 0.25V I 2.54A 0.92A 0.97A 0.65A 0.41A 0.51A 2.03A 0.51 0.51 0.51
  • 56. Ejercicio Triángulo de Potencias  Trazar el triángulo de potencias de un circuito cuya impedancia es Z= 3 + j4 Ω y al que se le aplica un fasor de tensión V= 100˪30º voltios El fasor Intensidad de corriente que resulta es I=V/Z =(100˪30º )/(5 ˪53.1º) I=20 ˪ -23.1º A
  • 57. Ejercicio Triángulo de Potencias  Trazar el triángulo de potencias de un circuito cuya impedancia es Z= 3 + j4 Ω y al que se le aplica un fasor de tensión V= 100˪30º voltios El fasor Intensidad de corriente que resulta es I=V/Z =(100˪30º )/(5 ˪53.1º) I=20 ˪ -23.1º A
  • 58. Ejercicio Triángulo de Potencias  Trazar el triángulo de potencias de un circuito cuya impedancia es Z= 3 + j4 Ω y al que se le aplica un fasor de tensión V= 100˪30º voltios El fasor Intensidad de corriente que resulta es I=V/Z =(100˪30º )/(5 ˪53.1º) I=20 ˪ -23.1º A
  • 59. Compendio de Fórmulas Eléctricas
  • 60. Compendio de Fórmulas Eléctricas
  • 61. Compendio de Fórmulas Eléctricas
  • 62. Compendio de Fórmulas Eléctricas
  • 63. Bibliografia • Edminister Joseph, SERIE SCHAUM CIRCUITOS ELECTRICOS • Montero José, ELECTRICIDAD INDUSTRIAL