GUÍA ELECTRÓNICA N° 2

APRENDIZ:

EDWIN MANUEL DIAZ RODRIUEZ

FICHA 749333

INSTRUCTOR:

CARLOS A. BELTRAN

CENTRO DE DESARROLLO AGROEMPRESARIAL

SENA CHIA

2015

Condensadores

Es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. Está formado por un par de superficies conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total (esto es, que todas las líneas de campo eléctrico que parten de una van a parar a la otra) separadas por un material dieléctrico o por el vacío. Las placas, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total.

tipos de condensadores

Electrolíticos. Tienen el dieléctrico formado por papel impregnado en electrolito.Siempre tienen polaridad, y una capacidad superior a 1 µf. Arriba observamosclaramente que el condensador nº 1 es de 2200 µf, con una tensión máxima detrabajo de 25v. (inscripción: 2200 µ / 25 v).Abajo a la izquierda vemos un esquema de este tipo de condensadores y a laderecha vemos unos ejemplos de condensadores electrolíticos de cierto tamaño, delos que se suelen emplear en aplicaciones eléctricas .Electrolíticos de tántalo o de gota. Emplean como dieléctrico una finísima películade óxido de tantalio amorfo, que con un menor espesor tiene un poder aislante

mucho mayor. Tienen polaridad y una capacidad superior a 1 µf. Su forma de gotales da muchas veces ese nombre.3. De poliester metalizado mkt. Suelen tener capacidades inferiores a 1 µf ytensiones de trabajo a partir de 63v. Más abajo vemos su estructura: dos láminas depolicarbonato recubierto por un depósito metálico que se bobinan juntas. Aquí allado vemos un detalle de un condensador plano de este tipo, donde se observa quees de 0.033 µf y 250v. (inscripción: 0.033 k/ 250 mkt).4. De poliéster. Son similares a los anteriores, aunque con un proceso de fabricaciónalgo diferente. En ocasiones este tipo de condensadores se presentan en formaplana y llevan sus datos impresos en forma de bandas de color, recibiendocomúnmente el nombre de condensadores "de bandera". Su capacidad suele sercomo máximo de 470 nf.

5. De poliéster tubular. Similares a los anteriores, pero enrollados de forma normal,sin aplastar.Cerámico "de lenteja" o "de disco". Son los cerámicos más corrientes. Susvalores de capacidad están comprendidos entre 0.5 pf y 47 nf. En ocasionesllevan sus datos impresos en forma de bandas de color.Aquí abajo vemos unos ejemplos de condensadores de este tipo.7. Cerámico "de tubo". Sus valores de capacidad son del orden de los picofaradiosy generalmente ya no se usan, debido a la gran deriva térmica que tienen (variaciónde la capacidad con las variaciones de temperatura).

DEFINA RESISTENCIA VARIABLE, TIPOS DE RESISTENCIAS VARIABLES.

R// son resistencias cuyo valor varía en función de algún parámetro

INVESTIGUE EL MÉTODO COMO SE SUMAN CONDENSADORES QUE ESTÁN EN PARALELO, ADJUNTE EJEMPLO.

R// el acoplamiento en paralelo de los capacitores se realiza conectándolos a todos a los mismos dos bornes.

INVESTIGUE EL MÉTODO COMO SE SUMAN CONDENSADORES QUE ESTÁN EN SERIE, ADJUNTE EJEMPLO.

R// un capacitor puede ser armado acoplando otros en serie y/o en paralelo. De esta manera se obtiene una capacidad total equivalente para el conjunto de capacitores que se puede calcular mediante expresiones simples. También es posible conocer las caídas de potencial y la carga almacenada en cada capacitor. 

LOS CONDENSADORES EN SERIE Y EN PARALELO

los sistemas que incluyen condensadores de más de uno ha de capacidad equivalente. Los condensadores pueden ser conectados entre sí de dos maneras. Se pueden conectar en serie y en paralelo. Veremos condensadores en paralelo en primer lugar.

En este circuito de condensadores conectados en paralelo.

Porque, a los lados izquierdo de los condensadores están conectados a la potencial, y el lado derecho la mano de los condensadores están conectados a la b. Potencial en otras palabras, podemos decir que cada condensador tiene diferencia de potencial igual. Nos encontramos con la carga de cada condensador como;

Q1=c1.v

Q2=c2.v

Q3=c3.v

Carga total del sistema se encuentra mediante la suma de cada cargo.

Qtotal=ceq.v

Qtotal= q1+q2+q3=c1.v+c2.v+c3.v=v.(c1+c2+c3)=ceq

Ceq=c1+c2+c3

Como puede ver, encontramos la capacidad equivalente del sistema en su; c1+c2+c3

Ahora vamos a ver los condensadores en serie;

En los condensadores en serie, cada condensador tiene el flujo de carga de la batería misma. En este circuito, + carga q fluye desde la parte positiva de la batería a la placa izquierda del condensador de primera y atrae-q de carga en la placa de la derecha, con la misma idea,-carga q fluye desde la batería a la placa de la derecha del condensador de tercero y atrae + q en la placa de la izquierda. Condensadores otros también están acusados de la misma manera. En resumen podemos decir que cada condensador tiene una carga igual a la masa.

C1.v1=q

C2.v2=q , v=v1+v2+v3 y q=ceq.v

C3.v3=q

Ejemplo: calcular la capacidad equivalente entre los puntos a y b.

Ejemplo: en el circuito se indican a continuación, c1 = 60μf, c2 = 20 mf, c3 = 9 mf y c4 = 12 mf. Si la diferencia de potencial entre los puntos b un vab = 120 encuentra la carga del condensador segundos.

PARA QUÉ SIRVE UN CONDENSADOR, CUÁLES SON SUS APLICACIONES, DE QUE FACTORES DEPENDE LA CAPACITANCIA.

R// un condensador es un dispositivo que sirve para almacenar carga y energía

Los condensadores  tienen muchas aplicaciones. Como su capacidad depende de la sección entre las placas, se pueden construir condensadores de capacidad variable, como los utilizados en los mandos de sintonización de un aparato de radio tradicional. En estos aparatos, al girar el mando, se varía la superficie efectiva entre placas, con lo que se ajusta su capacidad y, en consecuencia, se sintoniza una frecuencia de una emisora. Del mismo modo, el teclado de un ordenador actúa sobre un condensador variable, lo que nos permite actuar sobre la pantalla del mismo.

Como se muestra más adelante, los condensadores también son particularmente útiles para dirigir el movimiento de haces de partículas cargadas. Si se trata de condensadores planos producen un campo eléctrico uniforme, con el que se pueden desviar las partículas al aplicarles una fuerza eléctrica proporcional a dicho campo. También se puede conectar el condensador a una corriente alterna u oscilante, que hace que sus dos placas se carguen y descarguen continuamente alternándose en cada una la carga positiva y la negativa. Entonces, el campo eléctrico entre ellas también oscila y cambia de orientación con la misma frecuencia del alternador.

Nos referimos ahora a dos, entre las muchas aplicaciones tecnológicas del proceso de descarga del condensador. Una de ellas es el desfibrilador, un aparado que se usa para reanimar enfermos en situaciones de emergencia. El desfibrilador usa un condensador que puede almacenar 360j y entregar esta energía al paciente en 2ms. Otro ejemplo de utilidad de la descarga del condensador es el flash de las cámaras fotográficas, que posee un condensador que almacena la energía necesaria para proporcionar un destello súbito de luz.

Finalmente hablamos de cómo tierra se puede modelizar como un condensador. Aunque la atmósfera está compuesta principalmente por oxígeno y nitrógeno, que son gases eléctricamente aislantes, una parte de ella (la ionosfera) está permanentemente ionizada y con carga positiva, debido a su interacción con la radiación solar. Por su parte, la superficie de la tierra, que es principalmente agua (tres cuartas partes lo son y por el resto el agua se infiltra a través de múltiples grietas y fisuras), también contiene iones disueltos y tiene una carga neta negativa.  Por tanto, en la tierra se puede considerar gran condensador, cuyas placas (esféricas) serían la ionosfera, y el suelo.

Ahora bien, en condiciones de "buen clima", la capa de aire que existe entre las dos “placas” de dicho condensador terrestre es un medio dieléctrico, pero no totalmente aislante, por lo que dicho condensador se tendría que ir descargando poco a poco a través de ella. No ocurre así y ello se debe a que existe un mecanismo compensatorio que lo recarga: las tormentas.

Antes de que se inicie una tormenta, en un tipo de nubes llamadas cumulonimbos se genera un movimiento de cargas que polariza a dichas nubes (el proceso que causa esta polarización es bastante complejo), haciendo que la cara de ellas que se enfrenta al suelo terrestre acumule carga negativa y la cara superior acumule carga positiva (es decir, provocando una inversión del campo eléctrico ahí). Si la nube no es muy "alta", se producen descargas (rayos) a través del aire (cuando está húmedo llega a ser conductor), entre partículas del suelo con carga positiva

y las cargas negativas de la cara de las nubes que mira a dicho suelo. Además hay un efecto de ida y vuelta de los rayos, de tal modo que, después de subir las partículas del suelo a la nube, instantáneamente regresan, causando la visión del relámpago.

GRAFIQUE LA CURVA DE CARGA Y DESCARGA DEL CONDENSADOR, INTERPRÉTELAS, CUAL ES LA ECUACIÓN QUE DETERMINA EL TIEMPO DE CARGA Y DESCARGA.

COMO SE COMPORTA UN CONDENSADOR AL APLICARLE UNA TENSIÓN ALTERNA. ADJUNTE GRÁFICOS DE ONDA EN EL PLANO CARTESIANO.

DEFINA INDUCTANCIA.

R// la inductancia, es una medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético ( ) y la intensidad de corriente eléctrica que circula por la bobina y el número de vueltas.

INVESTIGUE EL MÉTODO COMO SE SUMAN BOBINAS QUE ESTÁN EN PARALELO, ADJUNTE EJEMPLO.

R// el cálculo del inductor equivalente de varias bobinas en paralelo es similar al cálculo que se hace cuando se trabaja con capacitores.

El caso que se presenta es para 3 inductores y se calcula con la siguiente fórmula:

1/lt = 1/l1 + 1/l2 + 1/l3

Pero la fórmula se puede generalizar para cualquier número de inductores, con la siguiente fórmula

1/lt = 1/l1 + 1/l2 + 1/l3 +.... 1/ln

Donde n es el número de inductores que se conectan en paralelo.

Investigue el método como se suman bobinas que están en serie, adjunte ejemplo.

R// el cálculo del inductor o bobina equivalente (lt) de inductores en serie es similar al método de cálculo del equivalente de resistencias en serie, sólo es necesario sumarlas.

En el diagrama que sigue, hay 3 inductores o bobinas en serie. La fórmula a utilizar es: (sumatoria de los valores de los inductores)

Lt = l1 + l2 + l3

Bien para este caso particular. Pero si se quisiera poner más de 2 o 3 inductores, se usaría la siguiente fórmula:

Lt = l1 + l2 + l3 +......+ ln

Donde n es el número de bobinas colocadas en serie

PARA QUE SIRVE UNA BOBINA, CUÁLES SON SUS APLICACIONES, DE QUE FACTORES DEPENDE LA INDUCTANCIA.

R// un inductor o bobina es un componente pasivo de un circuito eléctrico que, debido al fenómeno de la autoinducción, almacena energía en forma de campo magnético. 

DEFINA RELÉ O RELAIS ELECTROMAGNÉTICO, SÍMBOLOS, PARTES Y CARACTERÍSTICAS.

Los relés son dispositivos de conmutación activados por señales. La mayoría de las veces, se utiliza una pequeña tensión o corriente para conmutar otras tensiones o corrientes mayores.Los mandos electromagnéticos se activan gracias a campos magnéticos generados eléctricamente.

Simbología / símbolos eléctricos de relés

Símbolo Descripción Símbolo Descripción

Relé / mando electromagnéticobobina e interruptorsímbolo genérico

Relé / mando electromagnéticobobina e interruptor

Relé / mando electromagnéticobobina y conmutador

Relé / mando electromagnéticobobina y pulsador

Relé ( bobina )símbolo genérico

Relé ( bobina )símbolo genérico

Relé Relé doble bobinado

Relé doble bobinadoRelé de dos bobinados operativos en sentido opuesto

Relé doble bobinadoRelé de máxima corriente

Relé de desactivación rápida

Relé de corriente diferencial

Relé lento a la excitaciónefecto retardado a la conexión

Relé de desactivación lenta

Relé de alta velocidad, tanto a la conexión como a la desconexión

Relé de máxima tensión

Relé rápidoRelé accionamiento por tensión defetuosa

Relé accionado por tarjetaRelé no afectado por la corriente alterna

Relé diferencial Relé polarizado

Relé polarizado magneticamente

Relé de efecto retardado a la desconexión

Relé electromagnéticoTermo-relérelé térmico

Relé electrónicoRelé de paso a paso o impulsos

Relé de mando a distancia por radiofrecuencia

Relé de impulsos

Relé de remanencia Relé intermitente

Relé de remanente Electroválvula

Relé de corriente alternaRelé de reposo con funcionamiento retardado

Relé de resonancia mecánicaejemplo: 25hz

Telerruptorrelé de enclavamiento mecánico

Reedrelé de láminas

simbolo del relé de un circuito

simbolo del relé de un circuito

partes de un rele de armadura

COMO SE COMPORTA UNA BOBINA AL APLICARLE UNA TENSIÓN ALTERNA. ADJUNTE GRÁFICOS DE ONDA EN EL PLANO CARTESIANO.

R//

CUÁL ES EL PRINCIPIO DE OPERACIÓN DE UN DIODO ZENER, CUÁLES SON SUS APLICACIONES.

R//  ¿qué es un diodo zener?

   Los diodos zener, zener diodo o simplemente zener, son diodos que están diseñados para mantener unvoltaje constante en su terminales, llamado voltaje o tensión zener (vz) cuando se polarizan inversamente, es decir cuando está el cátodo con una tensión positiva y el ánodo negativa.

   aquí tienes la imagen de un diodo zener real:

   funcionamiento del diodo zener

   cuando lo polarizamos inversamente y llegamos a vz el diodo conduce y mantiene la tensión vz aunque la aumentemos. La corriente que pasa por el diodo zener en estas condiciones se llama corriente inversa (iz). 

   se llama zona de ruptura por encima de vz.

   Como ves es un regulador de voltaje o tensión.

   Cuando está polarizado directamente el zener se comporta como un diodo normal.

   Pero ojo mientras la tensión inversa sea inferior a la tensión zener, el diodo no conduce, solo conseguiremos tener la tensión constante vz, cuando esté conectado a una tensión igual a vz o mayor. Aquí puedes ver una la curva

característica de un zener:

   para el zener de la curva vemos que se activaría para una vz de 5v (zona de ruptura), lógicamente polarizado inversamente, por eso es negativa. En la curva de la derecha vemos que sería conectado directamente, y conduce siempre, como un diodo normal.

   Sus dos características más importantes son su tensión zener y la máxima potencia que pueden disipar= pz (potencia zener).

   La relación entre vz y pz nos determinará la máxima corriente inversa, llamada izmáx. Ojo si sobrepasamos esta corriente inversa máxima el diodo zener puede quemarse, ya que no será capaz de disipar tanta potencia.

   Un ejemplo: tenemos un diodo zener de 5,1v y 0,5w. ¿cual será la máxima corriente inversa que soportará?

  Recordamos p = v x i; i = p/v. En nuestro caso izmáx = pz/vz = 0,5/5,1 = 0,098a.

   Para evitar que nunca pasemos de la corriente inversa máxima, los diodos zener se conectan siempre con una resistencia en serie que llamamos "resistencia de drenaje".

   Vamos a ver como sería la conexión básica de un diodo zener en un circuito:

   la rs sería la resistencia de drenaje y la rl la carga a la salida del zener. ¿te das cuenta que la conexión es inversa?. Así se conectan siempre el zener diodo.

   En el circuito anterior la tensión de salida se mantendrá constante, siempre que sea superior a la vz, y además será independiente de la tensión de entrada vs. Esto nos asegura que la carga siempre estará a la misma tensión.

   Si aumentamos por encima de vz la tensión de entrada vs a la salida tendremos siempre la tensión constante igual a vz.

   La rs absorbe la diferencia de tensión entre la entrada y la salida. ¿cómo se calcula la rs?

   Rs = (vs- vo)/ (il + iz)

   siendo vs la tensión de entrada del regulador, vo la tensión de salida, que será igual a vz,  il es la intensidad de carga máxima e iz la intensidad o corriente a través del diodo zener.

   Esta última se escoge siempre de un valor del 10% o del 20% de la corriente máxima.

   También tenemos que decir que estos diodos se utilizan como reguladores de tensión para determinadas tensiones y resistencias de carga, por encima de ellos el zener puede bloquearse e incluso destruirse. Vamos a poner un ejemplo.

   Se desea diseñar un regulador zener de 5,1v para alimentar una carga de 5 ohmios, a partir de una entrada de 9v. Para ello utilizaremos un zener de 5,1v y 1w. Calcular:

   a) la resistencia necesario de drenaje, asumiendo una corriente de zener del 10% de la corriente máxima.

   B) los límites de variación del voltaje de entrada dentro de los cuales se mantiene la regulación. Se asume que la carga es constante.

   C) la potencia nominal de la resistencia de drenaje.

   Vamos a resolver el problema:

   para calcular la resistencia de drenaje ya sabemos que es:

 rs = (vs- vo)/ (il + iz); en nuestro caso:

   vs = 9v; vo = 5,1v; 

   il = vo / rl = 5,1/5 = 1,02a;

   iz = il / 10 = 1,2 /10 = 0,102a (el 10%)

   si ponemos estos valores en la fórmula de la rs tendremos:

   rs = (9v-5,1v)/(1,02a-0,102a)= 3,48ω.

   Como este valor de resistencia no existe en la realidad escogeremos el valor de una resistencia de 3,3ω que si existe en la realidad y se comercializa.

   Vamos ahora a resolver el apartado b).

   Los valores máximos y mínimos de la tensión de entrada entre los cuales el circuito mantiene regulada la tensión de salida, podemos despejarlos de la fórmula anterior, despejando vs y teniendo en cuenta que la iz, corriente a través del zener, no puede ser superior a su valor máximo izmáx ni inferior a cero. Despejamos vs:

   vs = (il + iz) x rs + vo;

   el valor mínimo para vs será cuando iz es igual a cero.

   Vsmínimo= il x rs + vo;

   el valor máximo será cuando iz es igual a izmáx.

   Vs = (il + izmáx) x rs + vo;

   los valores para nuestro ejercicio son:

  il = 1,02a; rs = 3,3ω; vo = 5,1v y la izmáx será:

   izmáxima= pz/vz = 1/5,1= 0,196a. Si ponemos los valores en las fórmulas anteriores, tenemos:

   vsminimo = 1,02 x 3,3 + 5,1 = 8,47v

   vmáxima = (1,02 + 0,196) x 3,3 + 5,1 = 9,11v.

   ¿qué significa esto? Pues que la tensión de entrada puede ser entre 8,47v y 9,11v para que exista regulación de tensión del diodo zener.

   Si el zener tiene una tensión inferior a 8,47v deja de conducir y si es superior a 9,11v se destruye por sobrecalentamiento. Este será el rango del que hablamos anteriormente y por lo que los zener no se pueden usar para todos los casos.

   En ambos casos no habrá regulación de tensión y el circuito se comportará como un divisor de tensión normal.

   Conclusión a esto es que los diodos zener solo se pueden utilizar para un rango limitado de tensiones de carga o corrientes de carga.

   Para manejar tensiones elevadas se debe utilizar junto con un transistor, que se encargará de transportar la corriente d carga sin alterar la tensión aplicada a ella. Pero para eso tendríamos que entender el transistor. Si te interesa aquí tienes el enlace: transistor.

  Por último calculemos el apartado c).

   La potencia nominal mínima de la resistencia de drenaje se calcula con la fórmula:

   ps = (9,11v -5,1v)/3,3ω= 4,87w.

   Según esto debe escogerse como mínimo una resistencia d 3,3ω y que aguante una potencia de 5w. En la práctica, por seguridad se elegirá una de 3,3ω y de 10w de potencia.

  Tipos de diodos zener

   actualmente se pueden encontrar diodos zener de valores vz desde 0,2v hasta 200v y de pz hasta los 50 vatios.

   Hay principalmente dos variedades de zener, los zd o zdp que son los europeos y los 1n que son americanos.

   Los zdp por ejemplo el zpd12 significa que tienen una tensión zener de 12v. Para el resto tendremos que mirar sus características en la tabla de fabricante, aunque normalmente su tensión de ruptura viene impreso sobre el mismo diodo zener.

CUÁL ES LA FUNCIÓN DE UN TRANSISTOR.

R//el transistor es un dispositivo electrónico semiconductor utilizado para entregar una señal de salida en respuesta a una señal de entrada.

Cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador.

QUE TIPOS DE TRANSISTORES ENCONTRAMOS, CUÁLES SON SUS TERMINALES Y TIPOS DE ENCAPSULADOS

En electrónica es muy habitual el hablar de transistores de baja potencia (pequeña señal) y de transistores de potencia (gran señal). Es una forma muy sencilla de diferenciar  a los transistores que trabajan con potencias relativamente pequeñas de los transistores que trabajan con potencias mayores.

Transistores de baja potencia

Se le llama transistor de baja potencia, o pequeña señal, al transistor que tiene una intensidad pequeña (ic pequeña), lo que corresponde a una potencia menor de 0,5 w. En este tipo de transistores interesará obtener bcc grandes (bcc = 100 ÷ 300).

Transistores de potencia

Se le llama transistor de potencia al transistor que tiene una intensidad grande (ic grande), lo que corresponde a una potencia mayor de 0,5 w. En este tipo de transistores la bcc que se puede obtener en su fabricación suele ser bastante menor que en los de baja potencia (bcc = 20 ÷ 100).