CIRCUITOS PROYECTO

TOMA DE TIERRA

La toma de tierra es un elemento fundamental de cualquier instalación eléctrica. Protegen tanto a los equipos como a las personas de las diferencias de potencial peligrosas.
Para obtener una toma de tierra eficaz es fundamental conseguir una resistencia de tierra baja.

CASOS: A) Falla, N-Tierra: Se produce tensión R-Tierra.
B) Falla, R-Tierra: Tensión N-Tierra.



CASOS: A) Falla, R-tierra: Se produce tensión N-Tierra.
B) Falla, R-N: 380V entre R-S. Se produce cortocircuito.

APARAMENTA ELECTRICA

La aparamenta eléctrica es un conjunto de aparatos que permiten el corte, protección eléctrica y mando de las instalaciones eléctricas de baja tensión.
El poder de corte es una corriente máxima que el aparato interrumpir bajo una determinada tensión.
APARATOS:
- Seccionador: Permite abrir y cerrar un circuito para aislarlo. Se utiliza por si hay que arreglar algún componente. Se corta una línea, pero en las demás sigue habiendo corriente.
- Fusibles: Protege de sobrecargas y cortocircuitos. Tiene capacidad de corte, aunque este en carga.
- Seccionador-porta fusible: Permite abrir y cerrar un circuito para aislarlo. Tiene capacidad de corte. Permite que cuando salte el fusible, podamos abrir el seccionador.
- Relé térmico: Sirve de protección contra sobrecargas. Salta automáticamente cuando se produce una sobrecarga.
- Disyuntor: Protección térmica y cortocircuitos. Tiene capacidad de corte.
- Interruptor: Abre y cierra un circuito en carga. Tiene capacidad de corte.
- Contactor: Interruptor de mando eléctrico. Tiene capacidad de corte.
- Interruptor diferencial: En un interruptor que tiene la capacidad de detectar la diferencia entre la corriente de entrada y salida en un circuito. Cuando esta diferencia supera un valor determinado (sensibilidad), para el que esta calibrado, el dispositivo abre el circuito, interrumpiendo el paso de la corriente a la instalación que protege.

TRANSFORMADOR

Se denomina transformador a una máquina eléctrica que permite aumentar o disminuir la tensión en un circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la frecuencia. La potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, esto es, sin pérdidas, es igual a la que se obtiene a la salida. Las máquinas reales presentan un pequeño porcentaje de pérdidas, dependiendo de su diseño, tamaño, etc.
El transformador es un dispositivo que convierte la energía eléctrica alterna de un cierto de nivel de voltaje, en energía alterna de otro nivel de voltaje, por medio de la acción de un campo magnético. Está constituido por dos o más bobinas de alambre, aisladas entre sí eléctricamente por lo general arrolladas alrededor de un mismo núcleo de material ferromagnético. La única conexión entre las bobinas la constituye el flujo magnético común que se establece en el núcleo.
Los transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética y están constituidos, en su forma más simple, por dos bobinas devanadas sobre un núcleo cerrado de hierro dulce o hierro silicio. Las bobinas o devanados se denominan primario y secundario según correspondan a la entrada o salida del sistema en cuestión, respectivamente.
La particularidad de esta maquina es que transformamos la tensión elevándola y reduciéndola, alterando los parámetros V e I, pero sin modificar la potencia.
El principio de funcionamiento es muy simple. A uno de los devanados se le aplica una tensión que produce una corriente, que a su vez origina un flujo magnético en el núcleo. Ese flujo magnético inducirá tensiones en los devanados primario y secundario. La relación de espiras de cada devanado(N1, N2) fijara la relación entre la tensión de entrada y salida.
N1 • I1 = -N2 • I2; N1/N2 = V1/V2 = I2/I1 = m o relación de transformación(rt)
TRANSFORMADOR EN VACIO:
Hay tensión en la salida, pero no corriente en el secundario. La tensión en el primario nunca cambia, y provoca una corriente(Io) y una fuerza electromotriz inducida(E1) variable, opuesta 180º a la tensión.
E1 = -N1 • A0/AT
En el secundario se creara una f.e.m(E2) de mismo sentido que E1.
E2 = -N2 • A0/AT
E1/E2 = N1/N2 = m o relación de transmisión.
TRANSFORMADOR EN CARGA:
Actua una impedancia en el secundario, donde se crea una V2. Produce que se cree una corriente(I2) que provoca una magnetomotriz(N2 • I2)
k = Flujo = N1 • I1 + N2 • I2
P1 = P2, ya que: V1/V2 = I2/I1; V1 • I1 = V2 • I2

ELEMENTOS ACTIVOS Y PASIVOS

TRANSPORTE

GENERADOR TRIFÁSICO CON TRES DEVANADOS ESTATÓRICOS
3 bobinas---- 3 tensiones. Dependiendo de cómo se conecten: ESTRELLA O TRIÁNGULO.

ESTRELLA:

Vr, Vs, Vt son tensiones de fase, porque estan entre fase y neutro.
Ir, Is, It son igual a la intensidad de linea, e igual a la intensidad de fase.
Vl = 3(1/2)Vf

TRIÁNGULO:
Vl = Vf Il = 3(1/2)If

COSφ

CORRECCIÓN COS φ (FACTOR DE POTENCIA)
Denominamos factor de potencia al cociente entre la potencia activa y la potencia aparente, que es coincidente con el coseno del ángulo entre la tensión y la corriente cuando la forma de onda es sinusoidal pura, etc.O sea que el factor de potencia debe tratarse que coincida con el coseno phi pero no es lo mismo.Es aconsejable que en una instalación eléctrica el factor de potencia sea alto y algunas empresas de servicio electroenergético exigen valores de 0,8 y más. O es simplemente el nombre dado a la relación de la potencia activa usada en un circuito, expresada en vatios o kilovatios (KW), a la potencia aparente que se obtiene de las líneas de alimentación, expresada en voltio-amperios o kilovoltio-amperios (KVA).
La potencia reactiva, la cual no produce un trabajo físico directo en los equipos, es necesaria para producir el flujo electromagnético que pone en funcionamiento elementos tales como: motores, transformadores, lámparas fluorescentes, equipos de refrigeración y otros similares. Cuando la cantidad de estos equipos es apreciable los requerimientos de potencia reactiva también se hacen significativos, lo cual produce una disminución exagerada del factor de potencia.
El hecho de que exista un bajo factor de potencia en su industria produce los siguientes inconvenientes:
Al suscriptor:
· Aumento de la intensidad de corriente
· Pérdidas en los conductores y fuertes caídas de tensión
· Incrementos de potencia de las plantas, transformadores, reducción de su vida útil y reducción de la capacidad de conducción de los conductores
· La temperatura de los conductores aumenta y esto disminuye la vida de su aislamiento.
· Aumentos en sus facturas por consumo de electricidad.
A la empresa distribuidora de energía:
· Mayor inversión en los equipos de generación, ya que su capacidad en KVA debe ser mayor, para poder entregar esa energía reactiva adicional.
· Mayores capacidades en líneas de transmisión y distribución así como en transformadores para el transporte y transformación de esta energía reactiva.
· Elevadas caídas de tensión y baja regulación de voltaje, lo cual puede afectar la estabilidad de la red eléctrica.

CORRECCIÓN:
Tg φ1 = Q / P
Tgφ2 = Qt / P = Q – Qc / P
P · tg φ1 = Q; P · tgφ2 = Q – Qc resolvemos el sistema.
P · (tgφ1 – tgφ2) = Qc; Qc = v(2) / Xc = v(2) / (1/WC) = v(2) · W · C
P · (tgφ1 – tgφ2) = v(2) · W · C
C = P · (tgφ1 – tgφ2) / V(2) · W
Así hallamos el condensador que debemos colocar en la instalación para aumentar el factor de potencia. El condensador debe colocarse en paralelo, para así no modificar los parámetros de funcionamiento de la instalación.

CORRIENTE ALTERNA

C.A
Definición: Corriente eléctrica en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda más común es la onda de forma senoidal, ya que se consigue una transmisión más eficiente de la energía.
La C.A es la forma en la cual la electricidad llega a nuestros hogares o empresas.

C.A vs. C.C
La razón del amplio uso de la C.A viene determinado por su facilidad de transformación, no asi la C.C.
La energía eléctrica viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo. Dado que la sección de los conductores depende de la intensidad que circule por ellos, podemos elevar la tensión hasta altos valores, disminuyendo en la misma proporción la intensidad, todo ello mediante un transformador. Así, la misma energía puede ser distribuida a largas distancias, con bajas intensidades de corriente, y bajas pérdidas por causa de efectos como es el efecto Joule.
Una vez en el punto de consumo o cercanías, la tensión puede ser de nuevo reducida para su uso, de forma cómoda y segura.
¿Por qué C.A?
La principal razón es la económica. Al reducir la intensidad, se reducirá la sección de los conductores, y las pérdidas serán menores.
Es más fácil de transportar.
La mayoría de las máquinas de la industria trabajan con C.A.
Es fácil de conseguir teniendo como origen la C.A, por medio de sistemas rectificadores.

VALORES SIGNIFICATIVOS.
Valor instantáneo: El que toma la ordenada en un instante determinado.

`` pico a pico: Diferencia entre su máximo positivo y su pico negativo. Vpp = 2Vo

`` medio: Es el equivalente a una C.C que transporta la misma carga en el mismo tiempo. Es la media aritmética de todos los valores instantáneos medidos en un cierto intervalo de tiempo.
Si analizamos una señal de C.A durante un periodo, los valores positivos se compensan con los negativos por lo cual: Vm = 0
Pero si el análisis lo hacemos durante medio periodo: Vm = 2Vo / π.

Valor eficaz: Es el que produce el mismo efecto calorífico que su equivalente en C.C. En el campo industrial el valor eficaz es de gran importancia, ya que casi todas las magnitudes energéticas se hacen con ese valor.
Vef = Vo / raiz2.


CIRCUITO RESISTIVO.


En fase V e I. Cuando V = 0, I = 0.
P = V · I = Vo · senα · Io · senα = Vo · Io · sen(2)α.
Aplicamos trigonometría

Lo que se gasta es la Pmedia.
P efectiva = Io · Vo /2 – (1/2 Vo·Io·cos2α)
P media = Vef · Ief = Vo · Io / 2

CIRCUITO INDUCTIVO
En la bobina se crea una f.e.m. opuesta a la corriente, para intentar contrarrestarla. La I creará un campo magnético variable.
L: Coeficiente de autoinducción. –
XL: Reactancia inductiva que se opones al pase de la corriente.= W · L = 2 π f · L
Se crea una fuerza contraelectromotriz (f.c.e.m), en contra de la tensión eléctrica.

La bobina se opone a los cambios de corriente.
Así, cuando I = 0; VL = Vo.
Por lo tanto la tensión en la bobina va adelantada 90º, respecto a la I .L = henrios.

CIRCUITO CAPACITIVO
Está compuesto por el condensador(C), formado por 2 placas conductoras separadas por un aislante dieléctrico.
La capacidad del condensador depende del aislante, de la superficie de las placas y de la distancia entre ellas:
C = k · s / d se mide en Faradios.
Las placas en un principio neutras. Pero el potencial positivo va atrayendo las cargas negativas. Con C.A estará cambiando continuamente el campo eléctrico creado por el condensador, que se opone a los cambios de tensión.

Cuando el conensador se carga—I=0 Qc = potencia reactiva---Xc: reactancia capacitiva = 1/WC
La Vc queda retrasada 90º respecto a la intensidad.

POTENCIA CON CARGA INDUCTIVA

P = V · I = Vo · senα · Io · sen(α – π/2) = Vo · Io / 2 · sen2wt------ Señal de doble frecuencia.
Cada semiciclo: Semiciclo positivo se absorbe potencia de la red. Semiciclo negativo se devuelve a la red. POTENCIA REACTIVA INDUCTIVA.= Ief(2) ·XL=Vef(2)/XL=QL