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Universidad Distrital Francisco José de Caldas – Tecnología Mecánica – Electrotecnia – Informe Resumen- El pasado jueves 19 de junio del año en curso, realizamos una práctica en el laboratorio de electricidad, la cual tenía por objeto conocer el funcionamiento de un relé e identificar los diferentes tipos de relés. Realizamos varias prácticas, en una de ellas hicimos un montaje de un circuito con un relé en una protoboard, con el cual pudimos observar experimentalmente el funcionamiento de éste, y encontramos un uso práctico en la activación de un timbre por medio de un interruptor, el cual solo podía ser desactivado por medio de un interruptor diferente. Este sistema puede ser utilizado en un hospital. También fabricamos artesanalmente dos electroimánes con diferentes núcleos, lo que produjo efectos diferentes. Abstract- On Thursday June 19th of this year, we conducted a laboratory practice of electricity, which was intended to explain the operation of a relay and identify different types of relays. We conducted several practices, one did a montage of a circuit with a relay on a breadboard, with which we were able to experimentally observe the operation of it, and found a practical use in the activation of a bell by means of a switch, the which could only be disabled by a different switch. This system can be used in a hospital. Also handmade produce two electromagnets with different INFORME DE LABORATORIO CIRCUITOS CON DISPOSITIVOS ELECTROMAGNÉTICOS Alexander Gil Rubio (20052074025) [email protected] Brandon Ladino (2010107435) [email protected] Manuel A. Mojica S. (20122074116) millitos_132 @hotmail.com Anderson Stiven Triviño (20121074008) [email protected] Universidad Distrital Francisco José de Caldas - Facultad Tecnológica Electrotecnia Bogotá D.C. 27 de Junio de 2014 1

Informe Relés

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Universidad Distrital Francisco José de Caldas – Tecnología Mecánica – Electrotecnia – Informe

Resumen- El pasado jueves 19 de junio del año en curso, realizamos una práctica en el laboratorio de electricidad, la cual tenía por objeto conocer el funcionamiento de un relé e identificar los diferentes tipos de relés. Realizamos varias prácticas, en una de ellas hicimos un montaje de un circuito con un relé en una protoboard, con el cual pudimos observar experimentalmente el funcionamiento de éste, y encontramos un uso práctico en la activación de un timbre por medio de un interruptor, el cual solo podía ser desactivado por medio de un interruptor diferente. Este sistema puede ser utilizado en un hospital.

También fabricamos artesanalmente dos electroimánes con diferentes núcleos, lo que produjo efectos diferentes.

Abstract- On Thursday June 19th of this year, we conducted a laboratory practice of electricity, which was intended to explain the operation of a relay and identify different types of relays. We conducted several practices, one did a montage of a circuit with a relay on a breadboard, with which we were able to experimentally observe the operation of it, and found a practical use in the activation of a bell by means of a switch, the which could only be disabled by a different switch. This system can be used in a hospital.

Also handmade produce two electromagnets with different nuclei, producing different effects.

I.MARCO TEÓRICO

Relés

El relé o relevador es un dispositivo electromecánico. Funciona como un interruptor controlado por un circuito eléctrico en el que, por medio de una bobina y un electroimán, se acciona un juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros circuitos eléctricos independientes. Fue inventado por Joseph Henry en 1835.

TIPOS DE RELÉSExisten multitud de tipos distintos de relés, dependiendo del número de contactos, de su intensidad admisible, del tipo de corriente de accionamiento, del tiempo de activación y desactivación, entre otros. Cuando controlan grandes potencias se llaman contactores en lugar de relés.

Relés electromecánicos

Relés de tipo armadura: pese a ser los más antiguos siguen siendo lo más utilizados en multitud de aplicaciones. Un electroimán provoca la basculación de una armadura al ser excitado, cerrando o abriendo los contactos dependiendo de si es NA (normalmente abierto) o NC (normalmente cerrado).

INFORME DE LABORATORIOCIRCUITOS CON DISPOSITIVOS

ELECTROMAGNÉTICOSAlexander Gil Rubio (20052074025) [email protected]

Brandon Ladino (2010107435) [email protected] A. Mojica S. (20122074116) millitos_132 @hotmail.comAnderson Stiven Triviño (20121074008) [email protected]

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Bogotá D.C. 27 de Junio de 2014

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Relés de núcleo móvil: a diferencia del anterior modelo estos están formados por un émbolo en lugar de una armadura. Debido a su mayor fuerza de atracción, se utiliza un solenoide para cerrar sus contactos. Es muy utilizado cuando hay que controlar altas corrientes.

Relé tipo reed o de lengüeta: están constituidos por una ampolla de vidrio, con contactos en su interior, montados sobre delgadas láminas de metal. Estos contactos conmutan por la excitación de una bobina, que se encuentra alrededor de la mencionada ampolla.

Relés polarizados o biestables: se componen de una pequeña armadura, solidaria a un imán permanente. El extremo inferior gira dentro de los polos de un electroimán, mientras que el otro lleva una cabeza de contacto. Al excitar el electroimán, se mueve la armadura y provoca el cierre de los contactos. Si se polariza al revés, el giro será en sentido contrario, abriendo los contactos ó cerrando otro circuito.

Relés de estado sólido

Se llama relé de estado sólido a un circuito híbrido, normalmente compuesto por un opto acoplador que aísla la entrada, un circuito de disparo, que detecta el paso por cero de la corriente de línea y un triac o dispositivo similar que actúa de interruptor de potencia. Su nombre se debe a la similitud que presenta con un relé electromecánico; este dispositivo es usado generalmente para aplicaciones donde se presenta un uso continuo de los contactos del relé que en comparación con un relé convencional generaría un serio desgaste mecánico, además de poder conmutar altos amperajes que en el caso del relé electromecánico destruirían en poco tiempo los contactos. Estos relés permiten una velocidad de conmutación muy superior a la de los relés electromecánicos.

Relé de corriente alterna: Cuando se excita la bobina de un relé con corriente alterna, el flujo magnético en el circuito magnético, también es alterno, produciendo una fuerza pulsante, con frecuencia doble, sobre los contactos. Es decir, los contactos de un relé conectado a la red, en algunos lugares, como varios países de Europa y Latinoamérica oscilarán a 2 x 50 Hz y en otros,

como en Estados Unidos lo harán a 2 x 60 Hz. Este hecho se aprovecha en algunos timbres y zumbadores, como un activador a distancia. En un relé de corriente alterna se modifica la resonancia de los contactos para que no oscilen.

Relé de láminas: Este tipo de relé se utilizaba para discriminar distintas frecuencias. Consiste en un electroimán excitado con la corriente alterna de entrada que atrae varias varillas sintonizadas para resonar a sendas frecuencias de interés. La varilla que resuena acciona su contacto, las demás no. Los relés de láminas se utilizaron en aeromodelismo y otros sistemas de telecontrol.

Electroimán

Un electroimán es un tipo de imán en el que el campo magnético se produce mediante el flujo de una corriente eléctrica, desapareciendo en cuanto cesa dicha corriente.

Pulsador o interruptor eléctrico

Un interruptor eléctrico es un dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el curso de una corriente eléctrica. En el mundo moderno las aplicaciones son innumerables, van desde un simple interruptor que apaga o enciende un bombillo, hasta un complicado selector de transferencia automático de múltiples capas controlado por computadora.

Sirve para realizar operaciones de apertura o cierre de un circuito eléctrico. Lo podemos comparar con la función que realiza el grifo en el circuito hidráulico. Aunque su apariencia es muy variada, todos los interruptores tienen el mismo principio de funcionamiento: consisten en un mecanismo con dos partes conductoras (polos) y una pieza móvil de material conductor (contacto) que, al ser accionada, cambia de posición.

Interruptor Abierto: No deja Pasar la corriente Eléctrica.

Interruptor Cerrado: Permite el paso de corriente eléctrica.

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II. MATERIALES

Fuente D.C. (30V – 3A) Multímetro Cables banana – caimán (2 pares) Relé industrial (estampado con diagrama) Switch termomagnético Protoboard Relé simple Pulsador normalmente abierto Pulsador normalmente cerrado Alarma (timbre) Barra de acero Barra de grafito Alambre de cobre Imán recto Imán en U Acrílico transparente Limadura de hierro Timbre electromagnético

III. ACTIVIDADES Y PROCEDIMIENTOS

1. Caracterización De Un Interruptor Termomagnético

Este dispositivo consta de dos partes en las cuales se basa su funcionamiento, una parte que opera en función de la temperatura y otra en función a la tensión, parte térmica. Ésta parte está constituida por un bimetal formado por una lámina metálica y un coeficiente de dilatación, superpuestas y soldadas mutuamente, que al aumentar la temperatura se deforma, obligando a abrir el contacto del dispositivo de protección. Este aumento de temperatura es ocasionada por un gran flujo de corriente en una sobrecarga repentina.

La parte magnética, constituida por un electroimán y un dispositivo mecánico, al circular una corriente (entre las 3 y 20 veces la intensidad nominal que se debe tomar para el diseño del termomagnético). por el electroimán genera un campo electromagnético que obliga al dispositivo mecánico a abrir el contacto del interruptor en un tiempo de disparo de 25 mS ya que en un eventual cortocircuito el

aumento de intensidad de corriente es muy rápido y elevado.

Una tercera parte que le constituye es la de rearme, que está compuesta por una palanca pequeña que le permite volver a su estado inicial si las condiciones de sobrecarga o cortocircuito no están presentes, y aunque se tenga la palanca sujeta con el dedo, el abrirá su contacto porque maneja dos mecanismos diferentes, dependiendo de las fases que maneja el interruptor. El siguiente es un interruptor unipolar, pero en esencia todos se basan en el mismo funcionamiento:

-Figura 3 Descripción de un interruptor termomagnético.

2. Caracterización De Un Relé Industrial

El Relé es un interruptor operado magnéticamente, se activa o desactiva (dependiendo de la conexión) cuando el electroimán (que forma parte del relé) es energizado (le ponemos un voltaje para que funcione), esta operación causa que exista conexión o no, entre dos o más terminales del dispositivo. Esta conexión se logra con la atracción o repulsión de un pequeño brazo, llamado armadura, por el electroimán, este pequeño brazo conecta o desconecta los terminales antes mencionados.

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-Figura 2 Descripción de un relé.

3. Construcción De Un Circuito De Alarma Con Relé

Para este experimento utilizamos una protoboard, fuente de voltaje DC, relé simple, pulsador normalmente abierto, pulsador normalmente cerrado y alarma. Estos elementos fueron dispuestos de acuerdo al siguiente diagrama:

-Figura 1 Diagrama para la instalación de alarma empleado en la práctica de laboratorio.

Suministramos 12V a la fuente y al estar energizado el circuito, procedimos a pulsar el interruptor normalmente abierto, lo que causó la activación de la alarma. Para desactivarla fue necesario pulsar el interruptor normalmente cerrado para que suspendiera el paso de la corriente y de esta manera se apagara la alarma.

-Imagen 1 Montaje del circuito en la protoboard.

Un dispositivo como este puede tener una aplicación práctica en un hospital. Imaginemos un paciente que requiere atención inmediata pero se encuentra solo en la habitación, en ese momento pulsa el interruptor normalmente abierto para activar la alarma, la cual no dejará de sonar hasta tanto no llegue la enfermera y pulse el interruptor normalmente cerrado.

4. Comprobación Experimental Del Campo Magnético

En esta práctica utilizamos dos imanes, uno recto y otro en forma de U, un acrílico transparente y limadura de hierro.Se procedió a poner un poco de limadura de hierro sobre el acrílico y debajo del acrílico ubicamos los imanes; primero uno y después el otro.

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-Imagen 2 Poniendo el imán debajo del acrílico para observar las líneas de campo mediante el comportamiento de la limadura de hierro.

De esta manera pudimos observar las líneas del campo magnético, las cuales, por convención, salen del polo norte hacia el polo sur. Esto fue lo que observamos:

5. Construcción De Un Electroimán Simple

Para este experimento utilizamos una barra de acero, una de grafito, alambre de cobre, cables banana – caimán, la fuente de voltaje DC, acrílico transparente y limadura de hierro.

Primero tomamos la barra de acero y a su alrededor enrollamos 200 vueltas (espiras) de alambre de cobre, luego pelamos las puntas y le suministramos 3 Volts a 1.5 Ampers, al conectarlo el voltaje final fue de 1.1 Volts. Luego de esto, al igual que en el ejercicio anterior, tomamos el acrílico transparente y le pusimos limadura de hierro, al acercar el electroimán energizado pudimos observar que se alteraban las limaduras de hierro por efecto del campo magnético; cuando des energizábamos el

circuito, las limaduras no presentaban alteración alguna.

-Imagen 5 Electroimán construido artesanalmente en el laboratorio.

Luego realizamos el mismo procedimiento, pero en lugar de la barra de acero, utilizamos la barra de grafito; al acercarlo a la limadura de hierro, no observamos alteración alguna.

6. Funcionamiento De Un Timbre Magnético

Para este ejercicio utilizamos un timbre electromagnético y dos cables banana-caimán conectados directamente a la toma de corriente alterna que nos suministra la empresa de energía.

Al activar el timbre por medio del pulsador pudimos observar que lo que golpea la campana es un émbolo unido a un electroimán, el cual se desplaza en dirección a ella en tanto que es energizado, pero se retira de la campana cuando cambia el sentido de la corriente, ya que el sentido de la corriente varía permanentemente por ser corriente alterna. Esta frecuencia es la que causa el ring que se escucha mientras se tenga el pulsador oprimido.

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-Imagen 3 Líneas de campo formadas por efecto del imán en forma recto.

-Imagen 4 Líneas de campo formadas por efecto del imán en forma de U.

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-Imagen 6 Vibración observada en la campana por efecto del movimiento del émbolo.

IV. CONCLUSIONES

Un switch termomagnético es un elemento muy útil para proteger los equipos de posibles daños por sobrecarga eléctrica.

Se concluye que el relé abre y cierra un circuito mediante una bobina o núcleo del electroimán. Este mecanismo es muy útil para controlar el encendido de varios dispositivos al mismo tiempo.

Las líneas del campo electromagnético en los imanes salen del polo norte con destino al polo sur.

El electroimán hecho con el material conductor ferromagnético acero fue más eficaz que hacer el electroimán con el material diamagnético grafito, con el cual no observamos alteración alguna.

La corriente alterna favorece el funcionamiento de los timbres electromagnéticos.

V. REFERENCIAS

[1] Electrotecnia de Pablo Alcalde San Miguel..[2] http://books.google.es/books?id=FlfXjS1N-

PIC&pg=SA4[3] http://electronica71.blogspot.com/2013/02/

relevador-insustrial.html

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