CAPITULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA …
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9 CAPITULO II MARCO TEORICO A. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN. Para realizar los antecedentes en la denominada Fuente de poder de corriente alterna controlada digitalmente para calibrar amperímetros se realizaron revisiones exhautivas a la investigaciones como la realizada por Cayama y Ordóñez (1999) quienes, desarrollaron un sistema automatizado de supervisión y control para una maquina de embobinaje. caso Imagen Color T.V. C.A. en donde la metodología utilizada fue la propuesta por el autor Savant (1992), que comprende de cuatro pasos: Definición de del Diseño, Subdivisión del Problema, Creación de la Documentación y Operacionalización del Diseño; obteniendo como resultado de esta investigación la creación de un sistema automatizado que permite al operador el predestinamiento del número de vueltas del transformador en proceso, la visualización de las variables en una pantalla de cristal liquido, al igual que el control de velocidad del motor de manera digital y la automatización del proceso de fabricación de los transformadores, optimizando el rendimiento de las maquinas para evitar las perdidas de materia prima, dinero y tiempo. Otro estudio fue el realizado por Nava y Rivas (1997), donde usando la
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9
CAPITULO II
MARCO TEORICO
A. ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIÓN.
Para realizar los antecedentes en la denominada Fuente de poder de
corriente alterna controlada digitalmente para calibrar amperímetros se
realizaron revisiones exhautivas a la investigaciones como la realizada por
Cayama y Ordóñez (1999) quienes, desarrollaron un sistema automatizado
de supervisión y control para una maquina de embobinaje. caso Imagen
Color T.V. C.A. en donde la metodología utilizada fue la propuesta por el
autor Savant (1992), que comprende de cuatro pasos: Definición de del
Diseño, Subdivisión del Problema, Creación de la Documentación y
Operacionalización del Diseño; obteniendo como resultado de esta
investigación la creación de un sistema automatizado que permite al
operador el predestinamiento del número de vueltas del transformador en
proceso, la visualización de las variables en una pantalla de cristal liquido, al
igual que el control de velocidad del motor de manera digital y la
automatización del proceso de fabricación de los transformadores,
optimizando el rendimiento de las maquinas para evitar las perdidas de
materia prima, dinero y tiempo.
Otro estudio fue el realizado por Nava y Rivas (1997), donde usando la
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metodología que propone el autor Dorft (1992), aplicada al campo
tecnológico realizando un diseño e implementación de un circuito ahorrador
de energía eléctrica en KWH para sistema de iluminación doméstica y
comercial utilizando la tecnología electrónica analógica, digital y de potencias
para disminuir el consumo de energía eléctrica en sistemas de iluminación
domestica y comercial, en el cual los resultados obtenidos fue la implantación
de un circuito de control de corriente de carga por medio de tiristores a través
de un circuito de control de triac controlado digitalmente con el uso de
optocopladores, y utilizando como carga a los sistemas de iluminación
debido a que estos son de tipo resistivo, es decir, estos circuitos funcionan
con cualquier tipo de carga como luminarias, calentadores eléctricos de agua
entre otros. Cumpliendo de esta manera con los objetivos propuestos.
También se estudio la investigación hecha por Siervo, Luca (2000) el cual
desarrollo de un sistema de arranque y parada de motores trifásico utilizando
el microcontrolador PIC 16F84 en donde fue utilizada la metodología que
propone el autor Angulo (1997) alcanzado como resultado en este estudio el
control de arranque y parada de motores trifásicos capas de encender sin
consumir picos de corriente en el momento de arrancada y detenerlo en
algún momento determinado con la utilización de microcontroladores PIC el
cual realiza y agiliza la mayoría de las actividades, como la de enviar pulsos
de disparo al triac y recibir los pulsos de cruce por cero. De esta manera se
cumple con todos los objetivos propuestos para la realización de esta
investigación.
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B. BASE TEÓRICA.
1. FUENTE DE PODER DE CORRIENTE ALTERNA.
La fuente de poder o fuente de alimentación de corriente alterna
puede definirse como un elemento de un circuito el cual suministra energía al
resto del circuito que compone (Dorf, 1992), por lo cual se puede decir que
los generadores de corriente alterna son fuentes de corriente alterna (ca) que
convierten la energía mecánica en energía eléctrica de corriente alterna, y
por lo general son máquinas síncronas, (Chapman,1993), estas se
diferencian de los generadores de corriente continua (cd) en que los
embobinados del inducido están siempre localizados en el estator mientras
que los embobinados del campo están localizados en el rotor. El campo
magnético giratorio originado en los embobinados del campo de la máquina
de corriente alterna induce un sistema trifásico de voltajes de corriente
alterna en los embobinados del inducido localizado en el estator. A la
inversa, un conjunto trifásico de corriente de los embobinados del inducido
en el estator produce un campo magnético del rotor produciendo un
momento de torsión en la máquina. Estos efectos son la versión de la
máquina de corriente alterna en la acción generador.
Casi todos los generadores en el mundo son sistemas de generación
sincrónicos, de esta manera tenemos las diferentes clases de fuentes de
poder o generadores de corriente alterna como lo son el Dínamo y el
Transformador.
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1.1. EL DÍNAMO:
El dínamo, es una máquina que puede convertir energía mecánica en
energía eléctrica funcionando en este caso como generador, en donde el
movimiento rotatorio lo suministra una máquina de impulsión, o primotor, que
es una fuente de energía mecánica, produciendo movimientos relativos entre
los conductores de la armadura y el campo magnético de la dínamo, con
objeto de generar energía eléctrica.
Con respecto a las características de construcción, el dínamo está
formado por:
• El eje de la armadura, el cual imparte la rotación al núcleo de esta, a sus
devanados y a su conmutador. Unido mecánicamente al eje, esta el núcleo
de la armadura.
• El núcleo de la armadura, fabricado con capas de acero, que proporciona
un trayecto magnético de baja reluctancia entre los polos. Las laminaciones
tienen por objeto reducir las corrientes parásitas en el núcleo, y el acero de la
dínamo que se emplea es de una calidad tal que mantiene bajas las pérdidas
por histéresis. El núcleo contiene ranuras axiales en su periferia para la
inserción del devanado de la armadura.
• El devanado de la armadura, que consiste bobinas aisladas, tanto entre sí
como del núcleo de la armadura. Estas bobinas están embebidas o
incrustadas en las ranuras y están conectadas eléctricamente con el
conmutador.
• Conmutador, el cual, debido a la rotación del eje, da los cambios de
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conexión necesarios para el proceso de conmutación. El conmutador
consiste de segmentos o delgas de cobre, aislados entre sí y del eje, y
conectados eléctricamente a las bobinas devanadas en la armadura.
La armadura del rotor en el dínamo lleva a cabo cuatro funciones
principales.
1º- Permite la rotación para tener acción de generador o acción de motor.
2º- En virtud de la rotación, produce la acción de conexión y desconexión
necesaria para la conmutación.
3º- Contiene a los conductores que inducen un voltaje o un par
electromagnético.
4º- Proporciona una trayectoria de baja reluctancia al flujo magnético.
El estator de el dÍnamo consiste de:
• Un yugo o armazón cilíndrico de acero vaciado o rolado. Un yugo no sólo
sirve como soporte para las partes que se describen a continuación, sino
también proporciona una trayectoria de retorno al flujo para completar el
circuito magnético creado por el devanado de campo.
• Devanado de campo, que consiste en algunas vueltas o espiras de
conductor en el caso de un campo en serie, o de muchas vueltas o de
espiras de conductor en el caso de campo en serie, o de muchas vueltas de
alambre delgado en el caso de un campo en paralelo o derivación. En
esencia, las bobinas de campo son electroimanes cuyos amperes-vuelta
fuerza electromotriz adecuada para producir, en el entre hierro. Los
devanados de campo están soportados en los polos de campo.
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• Los polos de campo, fabricados con acero laminado y atornillado o
soldados con el yugo después de que el conjunto de devanados de campo
haya sido insertado en ellos. La zapata de polo es curva y es más ancha que
él núcleo del polo con el objeto de distribuir el flujo más uniformemente.
• El interpolo de su devanado también se encuentran montados en el yugo
de la dínamo. Estos se localizan en la región interpolar entre los polos
principales, y en general son de menos tamaño. El devanado interpolar entre
los polos principales, y en general son de menor tamaño. El devanado
interpolar esta formado por unas cuantas vueltas de conductor grueso, ya
que está conectado en serie con el circuito de la armadura, de modo que su
fuerza electromotriz sea proporcional a la corriente de la armadura.
• Los devanados de compensación, que no se encuentran, son opcionales
y están conectados del mismo modo que los devanados interpolares, pero se
encuentran ubicados en ranuras axiales de zapata polar del campo.
Las generalizaciones anteriores dan lugar a varias posibilidades y
selecciones interesantes para determinar cuál debe ser el rotor (la parte de la
dínamo que gira) y cuál debe ser el estator (la parte de la dínamo que
permanece estacionaria) dando origen a tres clases de dínamos, el
sincrónico con campo estacionario, el sincrónico con campo rotatorio y el
asíncrono de inducción.
El dínamo síncrono con campo estacionario: es el tipo de dínamo que
tiene armadura rotatoria y campo estacionario, su principal aplicación es en
el convertidor síncrono o rotatorio, el cuál se usa para convertir corriente
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directa en corriente alterna, o viceversa. Si se aplica corriente directa a las
escobillas, la dínamo trabaja simultáneamente como motor de corriente
directa y alternador de corriente alterna. Si se aplica corriente alterna a los
anillos rozantes, la dínamo trabaja simultáneamente como motor de corriente
alterna y como generador de corriente continua como se muestra en la
figura #1.
FIGURA #1. Construcción y circuitos eléctricos de el Dínamo.
Fuente: Kosow (1991).
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El dínamo síncrono con campo rotatorio, es el dínamo donde el campo
es estacionario y la armadura es la que gira, en comparación con la dínamo
síncrono de campo giratorio como muestra la figura #2.
FIGURA #2. Dínamo síncrono del tipo de polos salientes y armadura
giratoria. Fuente: Kosow(1991).
En esta dínamo una fuente de corriente continua suministra corriente
al devanado de campo mediante dos anillos rozantes, y la armadura se
conecta en forma directa a una carga o a una fuente polifásica de corriente
alterna, por otra parte, si la armadura del estator se conecta como una fuente
de corriente alterna monofásica o polifásica, la dínamo funciona como motor
síncrono, y el rotor gira a una velocidad síncrona, en sincronía con el campo
rotatorio que se genera debido al devanado del estator, el cual esta
determinado por el número de polos y la frecuencia de la corriente
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suministrada. Si al rotor, que puede ser de polos salientes, o bien cilíndricos
como se observa en las figuras #3 y #4, lo hace girar un primotor a velocidad
síncrona, la dínamo funcionará como alternador, ya sea monofásico o
polifásico, dependiendo de las conexiones de la armadura en el estator, las
cuales son las necesarias para obtener salida trifásica con un rotor de cuatro
polos (Ver figura #5).
FIGURA #3. Dínamo síncrono de campo rotatorio.
Fuente: Kosow (1991).
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FIGURA#4. Dínamo asíncrono de inducción.
Fuente: Kosow (1991).
FIGURA #5. Flujos mutuos y de fuga en el dínamo.
Fuente: Kosow (1991).
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El Dínamo asíncrono de inducción, tiene devanados de armadura
tanto estacionarios como rotatorios como lo muestra la figura #6, por tanto, el
devanado de la armadura en el estator puede conectarse en una fuente de
corriente alterna monofásica o polifásica, además, si se conecta la armadura
en el estator a la fuente monofásica o polifásica, la dínamo funciona
normalmente como motor de inducción. Los motores monofásicos de
inducción, necesitan de dispositivos auxiliares de arranque, pero, los motores
polifásicos son inherentemente de arranque automático, además se debe
hacer notar que, ya sea operada como generador o motor, el dínamo
asíncrono de inducción necesita que la armadura del estator se conecte con
una fuente de corriente alterna. Al igual que el dínamo síncrono de corriente
alterna o de corriente continua, tiene excitación doble, pero la corriente
alterna fluye tanto en los devanados del estator como del rotor.
El devanado del rotor, que conduce la corriente alterna que se
produce por inducción desde el devanado del estator conectado
directamente, consiste de conductores de cobre o aluminio embebidos o
vaciados en un rotor de laminaciones de acero, donde se instalan también
anillos terminales de corto circuito en ambos extremos de la jaula de ardilla o
bien en uno de los extremos en el caso del rotor devanado. El dínamo de
inducción se convierte entonces en un generador de inducción asíncrono,
cuando un primotor lo hace girar a una velocidad mayor que la síncrona.
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El dínamo asíncrono se llama así debido al hecho de que trabaja
como generador o como motor a una velocidad diferente de la velocidad
síncrona de su campo magnético.
1.2. EL TRANSFORMADOR.
Según Shapman (1993), los transformadores son máquinas que
cambia la energía eléctrica de corriente alterna de un nivel de voltaje en
energía eléctrica de corriente alterna de otro nivel de voltaje, mediante la
acción de un campo magnético; esto consiste en dos bobinas de alambre
envueltas de un núcleo ferromagnético común. Estas bobinas generalmente
no están conectadas directamente, y la única conexión entre las bobinas es
el flujo magnético común presente dentro del núcleo. Una de las bobinas del
transformador esta conectada a una fuente de fuerza eléctrica de las cargas,
y bobina del transformador, conectada a la fuente de fuerza llamada bobina
primaria o bobina de alimentación, por ultimo la bobina conectada a las
cargas se llama bobina secundaria o bobina de salida de energía. Si hay una
tercera bobina en el transformador, se llama bobina terciaria y así
sucesivamente.
Para Richardson (1997), el transformador ideal es un dispositivo
simple, confiable, y eficiente para cambiar un voltaje de corriente alterna de
un nivel a otro, donde la relación de voltaje puede ser cualquier número
razonable para elevar o reducir la tensión.
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Recordando que Faraday encontró que si se modifica el número de
líneas magnéticas que enlazan una bobina de alambre se induce un voltaje
en la bobina, confiando en el cambio de enlace magnético al que causa un
movimiento físico entre la bobina y un flujo magnético relativamente
constante. La acción es la misma si no hay movimiento físico y varia la
cantidad de flujo magnético.
En los estudios fundamentales de las inductancias de corriente alterna
en cursos básicos sobre circuitos de corriente alterna se demuestra que,
cuando dos bobinas de alambre están acopladas en forma de inductiva, el
flujo magnético que pasa a través de una bobina también pasa a la otra en
mayor o menor grado. Es decir, el circuito magnético es común o en gran
parte común a ambas bobinas. Si el flujo magnético varía en forma cíclica
porque la bobina que lo crea contiene una corriente cíclica variable, el enlace
de flujo magnético hacia la segunda bobina también cambia en forma cíclica.
Como consecuencia, el flujo variable crea un segundo voltaje variable en la
segunda bobina. Este segundo voltaje es del transformador y se dice que se
crea por acción del transformador.
La disponibilidad y uso de la acción del transformador son una de las
razones principales de la preferencia comercial por la corriente alterna para
uso como energía eléctrica. También la corriente alterna está sujeta a
pérdidas en la energía en la transmisión por efecto de I² R , o la corriente
en amperes al cuadro multiplicada por la resistencia en ohms. Este producto
da como resultado watts de potencia de perdida,
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I² R = watts.
Si la corriente se puede reducir en forma sustancial elevando el
voltaje, las pérdidas del I² R se pueden reducir de manera drástica. Como
en las armaduras tanto de corriente directa como de corriente alterna, el
núcleo magnético de hierro de un transformador es de construcción
laminada. Para 60 Hz, se usan ampliamente laminados de exacta o
aproximadamente 0.014 pulg ( o 0.35 mm), por las mismas razones que en
las estructuras de motor.
La conexión de entrada de corriente alterna es la bobina primaria. Esta
bobina puede ser la de alta o la de baja tensión. Si la entrada es el extremo
de alta tensión, el transformador se conoce como transformador reductor
porque la salida tiene un voltaje inferior. Las conexiones de la bobina
primaria reductora se designan de forma convencional como terminales, H1 y
H2 para alto voltaje. En este caso, los terminales de la bobina secundaria se
designan como X1 y X2 como se muestra en la figura #6.
Cuando trabajan en orden inverso, con la bobina de entrada o también
primaria empleando el voltaje bajo, la unidad se conoce como transformador
elevador. En este caso las etiquetas son una vez más X1 y X2 para la bobina
de baja tensión y H1 y H2 para la de alta tensión. La antigüedad de las
conexiones del primario se etiquetaban como P1 y P2 y las del secundario
como S1 y S2. La ventaja de esta forma de etiquetado es la nomenclatura de
terminales es la misma para cualquier forma de uso del transformador
individual. Cualquier transformador se puede usar como unidad reductora o
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elevadora de acuerdo con la forma en que se conecte. Las precauciones
necesarias consisten en asegurarse que el aislamiento sea suficiente para
soportar el extremo de alta tensión y que el voltaje por espira de la bobina
sea razonable.
Las bobinas primarias y secundarias están conectadas de manera
magnética por el núcleo de hierro laminado, y no por conductores eléctricos.
De esta manera podemos decir que existen dos tipos de Transformadores los
cuales son el Transformador de Núcleo y el Transformador Acorazado como
se muestra en la figura #6.
Sí el núcleo se construye como rectángulo simple, con la bobina
primaria rodeando una rama y la bobina secundaria rodeando otra rama
paralela, se conoce entonces como transformador de núcleo. Por otra parte,
si el núcleo forma una figura de ocho rectangular, con ambas bobinas
montadas de forma concéntrica sobre la rama intermedia, se le determina
transformador acorazado.
Los dos tipos tienen una construcción diferente y, tienen propiedades
diferentes algo distintas. Las diferencias son de tal naturaleza que ninguno
de los dos tipos ha dominado el campo.
El Transformador de Núcleo también tiene una longitud media de
núcleo mayor y una longitud media de espira de bobina más corta. El
transformador de núcleo tiene además, una sección transversal de hierro
más reducida y necesita por tanto un mayor número de vueltas de alambre,
puesto que, no se puede alcanzar un flujo tan alto en el núcleo. Sin embargo,
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FIGURA #6. Construcción de un núcleo laminado.
Fuente: Richardson (1997).
el tipo de núcleos se adapta mejor para ciertos servicios de alta tensión,
porque hay más espacio para aislamiento.
El Transformador Acorazado está mejor dotado para apoyar y
afianzar en forma mecánica las bobinas. Esto permite una mejor resistencia a
las muy intensas fuerzas mecánicas que se desarrollan durante un corto
circuito con corriente elevada.
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Se han patentado muchas formas para ensamblar los núcleos del
transformador. Sin embargo, se han desarrollado formas satisfactorias de
pilas de laminados utilizando placas rectangulares sencillas, recortadas o
troqueladas de acero de núcleo. Las unidades de producción más altas
emplean punzonados con forma de L o E. Por último, el núcleo se hace al
devanar un listón continuo de acero especial de alta permeabilidad.
Para cualquiera de las construcciones de transformador, las bobinas
se devanan con cuidado, asentadas sobre carretes o forma para bobinas, y
se impregnan con aislamiento. Las terminales se apoyan con cuidado y se
extraen hacia un tablero de terminales o aisladores.
El núcleo del transformador se ensambla dentro de las bobinas y se
amordaza de forma mecánica o se sustenta de la posición debida de alguna
u otra manera. Es necesario amordazar para impedir que los laminados se
muevan por efecto de fuerzas magnéticas cíclicas. El conjunto eléctrico y
magnético se coloca luego en una caja, excepto las unidades más pequeñas.
A veces tienen una construcción abierta con ménsulas de voltaje unidas al
núcleo. Las unidades medianas y grandes están completamente encerradas.
Se utiliza una cantidad sorprendente de soporte estructural a causa de la
masa del núcleo y las bobinas que es preciso montar y sustentar.
Difícilmente hay algún dispositivo ordinario que sea más denso que un
transformador, puesto que los laminados muy apilados y las bobinas
devanadas muy apretadas son materiales densos. Los transformadores
pequeños y medianos se enfrían con aire incluso si su construcción es
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cerrada. Los de tamaño mayor se llenan con aceite para de transformador
aislante para transmitir el calor de las bobinas y el núcleo hacia la superficie
exterior, donde se dispone de enfriamiento por aire. Los que son todavía más
grandes tienen aletas o radiadores auténticos de aceite a aire para que se
pueda transmitir el calor al aire circundante. En los de tamaño muy grande, el
aceite de enfriamiento se hace circular con una bomba o bien el volumen de
aceite se enfría por medio de agua que circula por serpentines de
enfriamiento sumergidos.
Los transformadores se construyen en una gama sorprendente de
tamaños, desde unidades diminutas que se usan en dispositivos
transistorizados de comunicación cuyo peso es casi insignificante hasta
monstruos que pesan cientos de toneladas.
Si se pudiera construir un transformador ideal con propiedades
ideales, debería tener las siguientes características, que en realidad no se
pueden alcanzar:
Todo el flujo magnético creado por la bobina primaria se alcanzaría
idealmente con la bobina secundaria. No habría dispersión alguna. Esto se
consigue casi por completo en un transformador de núcleo de hierro
proyectado con cuidado.
Las bobinas primaria y secundaria tendrían resistencia cero. Una vez
más, esto se consigue, pero está presente cierta resistencia porque la acción
transversal del conductor es limitada.
En la figura #7 se muestra un transformador que tiene estas
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propiedades ideales y su funcionamiento es el siguiente:
Con el Voltaje entrante de la bobina primaria momentáneamente
positivo, el sentido de la corriente es como se muestra con la flecha I1. Esto
produce un flujo magnético ΦΦ m en el sentido que se muestra. El subíndice m
significa flujo mutuo. En el transformador ideal, éste es el único flujo
presente. Puesto que este flujo ΦΦ m cambia, se induce un voltaje E1, el cual se
opone al voltaje aplicado V1. La convención de puntos muestra que el voltaje
inducido es positivo en la parte superior de la bobina cuando el voltaje
aplicado es positivo. Esto concuerda con la ley de Lenz. Al mismo tiempo, el
flujo magnético también está induciendo un voltaje E2 en la bobina
secundaria.
Otra vez de acuerdo con la ley de Lenz, este voltaje debe ser de una
polaridad tal que cualquier corriente, I2, que produzca también debe
oponerse al flujo mutuo. Si estas condiciones se cumplen, como ciertamente
lo hacen incluso en un transformador real, entonces;
Si no hay carga o el circuito secundario esta abierto,
I2 = 0 A .
Puesto que la polaridad del voltaje aplicado V1 es alterno, también lo
es su corriente resultante I1. La I1 alterna produce el flujo ΦΦ m , que a su vez
alterna con la misma frecuencia. El flujo alternante induce el voltaje E1, que
se opone a la forma constante a V1, e induce el voltaje E2.
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FIGURA #7. Transformador ideal.
Fuente: Richardson (1997).
Estos también son voltajes alternantes cuyas polaridades instantáneas
siguen la convención de puntos que se muestran en las figuras #8.
Existe un pequeño componente de la corriente I1 que permanece,
porque I1 no se cancela por completo. Por tanto, E1 no es igual a V1. Este
pequeño componente se llama Im o corriente de magnetización. Es la
corriente necesaria para vencer la reluctancia del circuito magnético, pero no
es cero. Esta corriente de magnetización es la única en condiciones de carga
nula.
En la figura #8a se muestra la relación de estos diversos fasores en
condiciones sin carga. Im se atrasa 90° respecto al voltaje primario porque se
supone que la bobina tiene inductancia pura (cero resistencia). El flujo ΦΦ m
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está en fase con la corriente. Si el flujo variable se adelanta 90° al voltaje que
induce. Otra manera de expresar esto, es decir, que los voltajes inducidos E1
y E2 se retardan 90° con respecto al flujo. Esto desfasa a E1 180° respecto a
V1, o E1 se opone a V1.
Esto esta cabalmente de acuerdo con la inductancia ideal en esta
etapa, puesto que la bobina secundaria es un circuito abierto y no tiene
todavía efecto alguno.
Sí que se conecta una carga inductiva o de atraso a los bornes del
secundario como se muestra en la figura #8b. Tomando en cuenta que una
carga inductiva es una situación común para un transformador de potencia y
es por lo tanto la más realista.
En la figura #8b se puede ver que la corriente atrasada I2 está atrás
con respecto al voltaje secundario E2 del ángulo de factor de potencia θθ2.
Aunque se trata aquí de un transformador ideal supuesto, tiene sin embargo
propiedades reales. Su corriente I2 y las espiras de bobina del secundario N2
producen juntas de flujo de magnetizador que es proporcional al I2N2 y se
opone a ΦΦ m . Este efecto, si no se compensa, tendrá a reducir los dos voltajes
E2 y E1.
Esta reducción supuesta del voltaje E1 causa que el componente de
primario de la corriente de carga I’1 fluya en el primario,
I’1*N1 = I2*N2
de modo que se reintegra el mismo número de ampere-vueltas de
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Figura #8. Relaciones fasoriales de un transformador ideal.
Fuente: Richardson (1997).
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magnetización que se perdió. El nivel de flujo senoidal es un transformador
que permanece por tanto casi constante. Esto reintegra ΦΦ m a su valor original
(en este caso ideal). Obsérvese la simetría entre I2 y θθ2 por un lado, y entre
I’1 y θθ ’1 por otro como se muestra en la figura #8b.
En la figura #8c se puede ver que ahora hay dos componentes de la
corriente de bobina primaria, Im e I’1. La suma fasorial de estas corrientes es
entonces I1, que como se puede ver tiene un ángulo de factor potencia θθ1
distinto. Así, cuando se alimenta un transformador ideal, su corriente de
primario adopta un ángulo de atraso más pequeño que el original de θθ = 90°°
cuando no tenía carga. Además, su ángulo de factor de potencia θθ1 refleja al
ángulo de factor de potencia θθ1 un ángulo de factor de potencia de carga
como una de sus partes componentes. Por consiguiente, el ángulo de factor
de potencia θθ1 de la corriente de primario no es igual que el θθ2 de la carga y,
como resultado, el ángulo es:
θθ1 > θθ2.
Las relaciones de la razón de transformación en este efecto de la
carga es aproximadamente análogo a la carga de un motor de corriente
directa en derivación. La fuerza contra electromotriz de la acción de
generador disminuye conforme se reduce la velocidad hasta que se extrae
suficiente corriente para soportar la carga. Aquí la presencia del vector I2
obliga a I’1 a crecer.
A su vez, la suma fasorial de I’1 e Im crece hasta que se extrae
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suficiente corriente para soportar la carga y mantener los ampere-vueltas
magnetizantes.
Las relaciones fasoriales idealizadas y sin embargo casi realistas
descritas contienen una relación de transformación de carácter fundamental,
que es la igualdad entre los ampere-vueltas desmagnetizadas del secundario
y los ampere-vueltas de la fuerza magnetomotriz del primario I1N1,
expresándose como sigue:
I’1*N1 = I2*N2
Esta ecuación, cuando se multiplica en cruz para obtener una forma
distinta, muestra otra relación fundamental de transformación:
I2 / I’1 = N1*N2 =αα
En este caso αα es el factor transformación o relación de vueltas de
bobina primaria a vueltas de bobina secundaria. Se le conoce popularmente
como relación de vueltas. La relación de vueltas es la cantidad fija que
depende del número real de vueltas que en las bobinas del devanado
cuando el transformador se devana y se conecta. No es una constante en
sentido fundamental, sino una relación incorporada.
La ecuación general para transformadores sirve para desarrollar las
relaciones básicas de voltaje en un transformador sobre una base donde no
intervenga la relación de vueltas, partiendo de las siguientes ecuaciones:
Eav = ΦΦ / t *10-8 volts/vuelta
Esta ecuación relaciona el valor constante de flujo magnético, ΦΦ ,
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según las unidades, con un tiempo para enlazar ese flujo. Como resultado, el
voltaje producido lleva a suponer que nada acerca de una uniformidad de la
velocidad requerida pasa al atravesar el flujo en el tiempo t. Si tomamos en
cuenta que la vuelta del devanado del flujo cambia en forma senoidal y
cíclica desde un máximo hasta cero y hasta en una polaridad opuesta, se
deduce lo siguiente:
Eav = 4 ΦΦ pm fN *10-8
En este caso los términos ΦΦ pm se refiere al flujo mutuo máximo en las
unidades apropiadas de líneas o Webers. El termino 4 sólo reconoce el
hecho de que un ciclo completo de va de flujos requiere ir de cero al flujo
máximo, o del máximo a cero, un total de cuatro veces por las relaciones de
voltaje. El término N introduce el número de vueltas por bobina. Puesto que
el termino de voltaje que se desea es el valor medio cuadrático más que la
relación exacta que se necesita es 4.4428 en vez de 4. Cambiando la
ecuación en:
E = 4.4428 fΦΦ pm N *10-8
donde,
ΦΦ pm = Flujo mutuo máximo en webers para unidades inglesas.
N = número de vueltas en la bobina en cuestión, puede ser N1 para primaria,
N2 para secundaria, Nx para bobina de baja tensión o Nh para bobina de alta
tensión.
Estas unidades son las ecuaciones generales de los transformadores
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en unidades inglesas. Los términos de flujo máximo tienen los mismos límites
reales que en otras máquinas de corriente directa o corriente alterna.
Es obvio que conforme un transformador es más grande, tiene el
espacio para el núcleo de sección transversal mayor. Esto significa que ΦΦ pm
se relaciona con el tamaño físico de la unidad en cuestión. Cuando mayor es
el flujo total, se necesitan menos vueltas para inducir un voltaje dado. Esta
ecuación funciona en ambos sentidos, en cuanto se puede especificar el
voltaje y se puede determinar el número de vueltas o de flujo máximo. Al
contrario, si se especifica el flujo y las vueltas, se puede determinar el voltaje
inducido.
El flujo magnético máximo que se elige está por lo común en torno a la
rodilla de la curva. Puesto que un cambio de flujo no lineal con la corriente
de la bobina primaria introduce una relación no lineal entre el voltaje aplicado
y el voltaje inducido. Esto da como resultado una cantidad apreciable de
armónicos en la salida del transformador.
Como consecuencia de estar limitado en cuanto a flujo máximo
utilizable, un transformador también está limitado en cuanto a frecuencia
utilizable. Puesto que no se puede sobrepasar la densidad máxima
permisible de flujo magnético, una reducción debe ir acompañada de una
reducción en el voltaje aplicado.
El transformador ideal no se alcanza en la realidad, debido a que uno
de sus problemas básicos es que el acoplamiento inductivo entre los
devanados de las bobinas no es del todo perfecto. A pesar de todas las
35
precauciones en el diseño del circuito electromagnético, hay cierta dispersión
de flujo magnético de cada bobina. Las bobinas tienen cierta resistencia que
produce pérdidas de I2 R . Cada una tiene inductancia en virtud de su
construcción.
2. CONTROLADORES DIGITALES.
Los controladores digitales son la manera más eficaz en el cual se
puede controlar un sistema para obtener resultados precisos y de manera
inteligente, es decir, controlar todo un proceso automáticamente obteniendo
resultados de gran precisión en donde un pequeño circuito en conjunto con
un software creado en función de nuestras necesidades solucionará un
problema. Otra manera en la cual se llaman a los controladores digitales es
Microcontroladores (Brey, 1994).
Los Microcontroladores, son circuitos programables que contiene
todos los componentes de un computador, el cual se emplea para controlar
el funcionamiento de una tarea determinada y, debido a su reducido tamaño,
suele ir incorporando en el dispositivo al que gobierna.
Según Angulo y Angulo (1997) controlador es un computador
completo, que en su memoria sólo reside un programa destinado a gobernar
una aplicación determinada en donde sus líneas de entrada / salida soportan
el conexionado de los censores y actuadores del dispositivo a controlar.
La Arquitectura Interna, de un microcontrolador posee todos los
componentes de un computador, pero con unas características fijas que no
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pueden alterarse.
Las principales partes de un microcontrolador según Angulo y otros
(1997) son el Procesador, La Memoria Programada, La Memoria de Datos,
Las Líneas de E/S para Controladores Periféricos y los Recursos Auxiliares.
El Procesador; debido a la necesidad de elevar rendimiento de las
instrucciones, desembocado en el empleo de procesadores de arquitectura
harvard frente a los tradicionales que seguían la arquitectura Von Neumann,
donde esta ultima se caracteriza porque la unidad central de procesos (UCP)
se conectaba con una memoria única, donde coexistían datos e
instrucciones, a través de un sistema de buses.
En cuanto a la arquitectura harvard la memoria de instrucciones y la
memoria de datos son independientes y cada una dispone de su propio
sistema de buses para el acceso. Esta dualidad, permite la adecuación del
tamaño de las palabras y los buses a los siguientes específicos de las
instrucciones y de los datos, además la capacidad de cada memoria es
diferente.
El proceso de los modernos controladores responde a la arquitectura
de los computadores de juego de instrucciones (RISC), que se identifica por
ser un repertorio de instrucciones maquina pequeño y simple, de forma que
la mayor parte de las que ejecuta en un ciclo de instrucción.
Otra aportación frecuente que aumenta el rendimiento del computador
es el formato del paralelismo implícito, que consiste en la segmentación del
37
procesador (pipe-line), descomponiéndolo en etapas para poder procesar
una instrucción diferente en cada una de ellos y trabajar con varias a la vez.
El alto rendimiento y elevada velocidad que alcanzan los modernos
procesadores, como el que poseen los microcontroladores PIC, se debe a la
conjunción de tres técnicas:
• Arquitectura Harvard.
• Arquitectura RISC.
• Segmentación.
La Memoria Programada, de un microcontrolador esta diseñado para
que en su memoria de programa se almacenen todas las instrucciones del
programa central. Como el programa al ejecutar siempre es el mismo, debe
estar grabado de forma permanente donde los tipos de memoria adecuados
para soportar esta función admite cinco versiones diferentes ROM con
mascara, EPROM, Programable una sola vez (OTP), EEPROM Y FLASH.
ROM con mascara, es una memoria donde el programa se graba en
el chip durante el proceso de su fabricación mediante el uso de máscaras.
Los altos costos de diseño e instrumental solo aconsejan usar este tipo de
memoria cuando se precisan series muy grandes.
EPROM, es la memoria donde su grabación se realiza mediante un
dispositivo físico de gobernado desde un computador personal que recibe el
nombre de grabador.
En la superficie de la cápsula del microcontrolador, existe una ventana
de cristal por la que se puede someter al chip de la memoria a rayos
38
ultravioleta para producir su borrado y emplearla nuevamente.
OTP, es la memoria en la cual solo se puede grabar una vez por
memoria, utilizando el mismo procedimiento que con la memoria EPROM,
posteriormente no se puede borrar, por su precio y la sencillez de la
grabación aconsejan este tipo de memoria para prototipos finales y series de
producción corta.
EEPROM, la grabación de dicha memoria es similar a la de las
memorias OTP y EPROM, pero el borrador es mucho más sencillo al poderse
efectuar de la misma forma que el grabado, eléctricamente sobre el mismo
zócalo del grabador puede ser programada y borrada tantas veces se
requiera, lo cual hace ideal en la enseñanza y en la creación de nuevos
proyectos.
FLASH, se trata de una memoria no volátil, de bajo consumo, que se
puede escribir y borrar en circuito al igual que las EEPROM, pero suelen
disponer de mayor capacidad que las ultimas; en cuanto el borrador solo es
posible con bloques completos y no se puede realizar sobre posiciones
concretas.
Son muy recomendables en las aplicaciones en las que sea necesario
modificar el programa a lo largo de la vida del productor, como consecuencia
del desgaste o cambio de piezas.
Por sus mejores presentaciones esta sustituyendo a la memoria
EEPROM para contener instrucciones.
MEMORIA DE DATOS, es el tipo de memoria donde los datos que
39
manejan los programas varían continuamente, y esto exige que la memoria
que las contiene debe ser de lectura y escritura, por lo cual la memoria RAM
estática (SRAM) es la más adecuada, aunque sea volátil.
Existen microcontroladores que se disponen como la memoria y
escritura no volátil, del tipo EEPROM. De esta forma, un corte en el
suministro de la alimentación no ocasiona la perdida de la información, que
está disponible al reiniciarse el programa.
La memoria tipo EEPROM y FLASH pueden escribirse y borrarse
eléctricamente sin necesidad de sacar el circuito integrado del zócalo del
grabador pueden ser escritas y borradas numerosas veces.
Líneas de E/S para los Controladores de Periféricos, esto es un
dispositivo en el cual está formado por varias patitas donde dos de sus
patitas están destinadas a recibir la alimentación, otras dos para el cristal de
cuarzo, que regula la frecuencia de trabajo, y una más para provocar el reset,
las restantes patitas de un microcontrolador sirven para soportar su
comunicación con las periféricas externas que controlan.
Las líneas de E / S que se adoptan con los periféricos que manejan
información en paralelo se agrupan en conjunto de ocho, que reciben el
nombre de puertos. Hay modelos con líneas que soportan la comunicación
para diversos protocolos, como el I² C, el USB, etc.
Los Recursos Auxiliares, son aquellas aplicaciones que orientan
según el fabricante, cada modelo de microcontrolador incorpora una
diversidad de complementos que refuerzan la potencia y la flexibilidad del
40
dispositivo.
Entre los recursos más comunes tenemos los siguientes, el circuito
reloj, Temporizadores, Perro Guardián, Conversores Analógico-Digital y
Digital-Analógico.
Circuito de reloj, es el encargado de generar los impulsos que
sincronizan el funcionamiento de todo el sistema.
Temporizadores, están orientados a controlar tiempos.
Perro guardián, destinado a provocar una reinialización cuando el
programa queda bloqueado.
Conversores Analógico-Digital y Digital-Analógico, para poder recibir
y enviar señales analógicas.
Comparadores Analógicos, Para verificar el valor de las señales
analógicas.
Sistema de protección ante fallos de la alimentación, es un sistema
destinado a la protección en caso de falta de energía.
Estado de reposo, es en cual el sistema queda congelado y el consumo
de energía se reduce al mínimo.
Programación de microcontroladores.
La utilización de los lenguajes más cercanos a la maquina (de bajo
nivel) representan un considerable ahorro de código en la confección de
programas, lo que es muy importante dada la estricta limitación de la
capacidad de la memoria de instrucción.
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Los programas bien realizados en lenguaje ensamblador optimizan el
tamaño de la memoria que ocupan y su ejecución es muy rápida, sin
embargo los leguajes de alto nivel más empleados con microcontroladores
son el “C” y el “BASIC”, de los que existen varias empresas que
comercializan versiones de compiladores e intérpretes para diversas familias
de microcontroladores.
3. AMPERÍMETROS.
El amperímetro según Gilmore. (1987) , es un aparato o instrumento
que permite medir la intensidad de corriente eléctrica, presentando
directamente sobre su escala calibrada las unidades empleadas para ello
denominadas amperios o fracciones de amperios, a la medida deseada (Ver
figura #9).
FIGURA #9. Instrumentos de medicón.
FUENTE: GILMORE (1987).
42
Su utilización es muy amplia ya que con independencia de su propia
aplicación directa de medida, también se emplea como base para la
construcción de otros instrumentos, como voltímetros, óhmetros, etc. Su
funcionamiento está basado en uno de los principios fundamentales del
electromagnetismo que en su forma más simple nos indica que cualquier
corriente eléctrica pasada por un hilo conductor produce un campo
magnético alrededor del mismo (similar al campo magnético de un imán),
cuya fuerza depende de la intensidad de la corriente que circule.
Después de lo descrito anteriormente, el amperímetro se puede
subdividir en, amperímetros de bobina móvil y amperímetros de hierro móvil.
Los amperímetros de bobina móvil, están formados como su
nombre indica, por una bobina circular de hilo conductor colocada sobre un
pivote colocado sobre el centro de la misma, de forma que puedas girar
sobre él. Todo el conjunto está situado dentro del campo magnético de un
imán fijo. Al circular una corriente eléctrica por la bobina, en esta se creará
una fuerza magnética de manera tal que se producirá un fenómeno de
atracción o repulsión con respecto al imán, y la bobina girará sobre el pivote.
El movimiento de la bobina está controlado por unos resortes que sirven
también para la entrada y salida de la corriente a través de ellos.
El amperímetro de bobina móvil puede usarse solamente con corriente
continua, ya que la corriente alterna haría mover la bobina rápidamente en
ambos sentidos.
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Los amperímetros de hierro móvil, al igual que el anterior descrito,
está formado por una bobina por la que circula la corriente que produce el
campo magnético. Pero, en este caso, la bobina es fija y no hay imán fijo que
cause su giro. En su lugar, se fija un trozo de hierro a la bobina y otro unido a
una aguja móvil sobre un pivote. Cuando circula corriente por la bobina,
ambos trozos de hierro se transforman en imanes por el efecto magnético de
la corriente y mutuamente se repelen, sin importar el sentido de dicha
corriente. En este caso se utiliza un resorte para controlar el movimiento de
la aguja.
La magnitud de la fuerza de repulsión y por consiguiente la amplitud
del movimiento de la aguja depende de la cantidad de corriente que circula
por la bobina.
En este modelo de amperímetro no importa el sentido de la corriente
que circula, por lo tanto, puede usarse para corriente continua y corriente
alterna Indistintamente.
El alcance de todo instrumento puede ser ampliado. En el caso del
amperímetro se emplea, a tal fin, un dispositivo llamado “shunt” (en inglés,
derivación).
Este permite que sólo atraviese la bobina móvil del instrumento,
aquella corriente que el mismo puede tolerar.
Un shunt está conformado por una resistencia de precisión de valor
óhmico menor que el presentado por la bobina móvil del instrumento,
44
permitiendo, de esta forma, que la otra porción de corriente no tolerada, pase
a través de él.
Las características del shunt dependen del rango de medida que se
necesite y que viene determinado en la escala del amperímetro, por lo tanto,
para cambiar la escala de medida de un instrumento, bastaría cambiar el
shunt ya que la bobina sería la misma.
La siguiente ecuación ejemplifica la fórmula para hallar el valor que
debe presentar la resistencia shunt:
Rp = Rg . [Ig * (Im – Ig)]
Donde:
Rp = valor de la resistencia shunt.
Rg = resistencia del instrumento
Este valor es habitualmente conocido y de lo contrario, fácilmente
calculable.
Ig = fondo de escala original del instrumento.
Im = corriente que quiere medirse.
En el mercado pueden encontrarse amperímetros de gran variedad,
de formas y dimensiones en amplia gama de sensibilidad abundando mucho
más el tipo de bobina móvil por su mayor precisión.
Normalmente, la limitación que presenta el amperímetro de bobina
móvil de funcionar únicamente con corriente continua, es solucionado
utilizando un elemento conversor de corriente alterna en continua o
rectificador, montado en puente y situando el amperímetro en la rama central
45
del puente de forma que no se perturbe excesivamente el paso de la
corriente y consiguiendo que a la salida del mismo la corriente continúe
siendo alterna, tal como entró.
Su aplicación más común es la de utilización como instrumento de
medida en equipos de alimentación o fuerza, tales como: fuentes de
alimentación de laboratorio, convertidores de corriente continua en alterna o
rectificadores y en general en todos aquellos casos en que se precisa una
indicación constante y segura de la corriente que pasa por un sistema
eléctrico (Ver figura #10).
FIGURA #10. Instrumento de presición.
FUENTE: GILMORE (1987).
Los amperímetros sin puente de derivación se conectan en serie con
la carga o con el aparato cuya corriente se desea conocer. Los amperímetros
con puente de derivación se colocan en el circuito de manera que el puente
quede en serie con la carga, mientras que el amperímetro se conecta a los
dos bornes que el puente tiene para ese objeto.
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Según la actitud o postura del observador ante el aparato de medida,
se puede distinguir:
• Aparatos que no se leen ni se miran. Estos aparatos, colocados
generalmente en los tableros, sirven únicamente como elementos
decorativos; solo se busca que sean estéticos. Los relojes
astronómicos son de este tipo.
• Aparatos que no se leen, pero que se miran. Estos aparatos
colocados también generalmente en los tableros, juegan un papel de
vigilancia y seguridad. Basta con que indiquen dos estados: bueno o
malo, o en rigor tres: bueno, dudoso y malo (ej., los probadores de
válvulas).
• Aparatos que dan un valor cifrado de la magnitud que han de medir.
Se distinguen dos casos:
a) Los aparatos de indicación numérica.
b) Los de interpolación.
Las cualidades intrínsecas de un aparato son las relativas a su modo
de construcción. Se distinguen, en un orden de importancia decreciente:
- La fidelidad
- La precisión
- El consumo reducido
- La rapidez de la indicación
- La sensibilidad
- El calibre y la gama dinámica
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- La robustez
- La capacidad de sobrecarga
- La comodidad de empleo
- El precio y la rentabilidad
Los dispositivos que se utilizan para medir y comparar magnitudes no son
del todo exactos, y los datos que nos proporcionan nunca resultan
absolutamente correctos. Según Areny (1987),se producen, pues, errores
que suelen clasificarse en errores de fabricación, de influencia, de montaje y
personales.
Los errores de fabricación, se deben a propiedades defectuosas de los
materiales utilizados y del método constructivo.
Los errores de influencia, radican en la intervención del medio
ambiente. Las causas de error más importantes son producidas por los
cambios de temperatura del medio, y por los cambios magnéticos y
eléctricos.
Los errores de montaje, se deben a los procedimientos de medición
elegidos.
Los errores personales, en el último término son nuestros órganos
sensoriales los que nos proporcionan el valor de la medida, por que una
observación defectuosa o una imperfección de nuestra vista, o de nuestro
oído, pueden perjudicar la exactitud.
A menudo el fabricante de un instrumento de medición puede garantizar
que los valores reales de las magnitudes medidas con un instrumento
48
quedan comprendidos dentro de ciertos límites referidos al resultado de la
medición. En general, se dan semidistancias que los separan, afectados con
los signos más y menos.
La exactitud de un amperímetro, debería expresar hasta que punto es
preciso el resultado de una medición. No obstante, es difícil darle en forma
de número que sea mayor mientras mayor resulte la precisión. De ahí que
generalmente la palabra exactitud se utilice incorrectamente para decir en
cuanto es exacto o inexacto el valor que se ha encontrado. En relación con
datos numéricos, solamente han de utilizarse las siguientes expresiones:
error, límite de error, tolerancia, imprecisión e inseguridad.
La precisión de las medidas de un amperímetro, se lleva a cabo antes
de realizar una medición. Es necesario poner en claro cual es la precisión
deseable o imprescindible en el caso de que se trate. Tal consideración ha
de preceder siempre a la elección del instrumento o del método de medición
a utilizar.
Considerando las magnitudes que expresan el error existe el error
absoluto, error relativo, error porcentual, corrección y valor medio.
El error absoluto, se obtiene de dos valores de los cuales uno es
correcto y el otro es falso, llamamos error absoluto a la diferencia entre el
error falso y el error verdadero.
Error = valor falso – valor correcto
El error relativo, es el cociente entre el error absoluto y el valor correcto.
Error relativo = error absoluto : valor correcto
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El error relativo de un instrumento de medición será, pues, la relación que
existe entre el error absoluto y el valor correcto.
El error porcentual, equivale al error relativo multiplicado por cien. En
los instrumentos de medición, el límite garantizado del error suele expresarse
en tanto por cinto del valor final de la escala del aparato, para cualquier
lectura hecha a partir de determinado punto de esta (que puede ser su
origen).
La corrección es igual al valor absoluto en cuanto al valor numérico, pero
de signo contrario. Es decir:
Corrección = - error
Valor correcto = valor falso + corrección
El valor medio, se logra si hemos obtenido n valores individuales como
resultado de n mediciones de una misma magnitud, se denomina media
aritmética o media lineal de los n valores a1,a2, a 3..., an al cociente,
M = Eea : n
Ea = a 1 + a 2 + ... + an
Si aceptamos que este valor M es el correcto y formamos las diferencias g1 =
a 1 – M , g 2 = a 2 – M , ..., g n = a n – M ,
el cociente,
G m = E g : n
E g = g 1 + g 2 +....+ g n
50
Recibe el nombre de desviación media o error medio. Puesto que en este
valor medio lineal o promedio solamente interesa el importe del error y no su
signo, puede formarse a base de los valores absolutos encontrados.
Con ello la corrección media se identifica con el error medio. El doble
signo, ±, sólo significa que la desviación media puede ser en + o en -. El
valor Gm es tanto menor cuanto mayor es n, de manera que conviene repetir
las medidas varias veces a ser posible.
La sensibilidad de un instrumento, depende de la intensidad de corriente
necesaria para accionar el elemento móvil del medidor, cuanto menor sea
esta, para obtener una máxima desviación de la aguja, mayor es la
sensibilidad.
Toda bobina de instrumento tiene un valor de resistencia perfectamente
definido que depende del número de vueltas y del alambre utilizado para
componer dicha bovina. Esta resistencia se denomina resistencia interna del
instrumento.
Ambos parámetros mencionados (sensibilidad y resistencia interna) no
pueden ser alterados sin modificar la constitución original del aparato.
Los instrumentos que miden corriente, denominados genéricamente
amperímetros, van siempre conectados en serie, es decir, intercalados en el
camino de la corriente y deben, por lo tanto, presentar la menor resistencia
posible, ya que de no ser así, alteraría el valor real de la oposición del
circuito.
51
Un determinado instrumento, tiene una escala con dos extremos. El que
corresponde al reposo será siempre el cero de dicha escala, mientras que en
el extremo opuesto medirá una corriente que se conoce con el valor de fondo
de escala.
Este valor es el máximo que el instrumento puede medir. El valor de
fondo de escala suele conocerse también como la sensibilidad del
instrumento, siendo un aparato tanto más sensible cuanto menor sea la
corriente que hace desviar la aguja al fondo de escala.
C. DEFINICIÓN DE TERMINOS BÁSICOS.
Acoplamiento: Acción de unir, también llamado combinación o
ensambladura. (Enciclopedia Barsa, 1985).
Bobina: es todo enrollamiento de un alambre o hilo conductor de la
electricidad en un aparato o instrumento electrónico. (Diccionario
enciclopédico Hachette Castell, 1986).
Campo magnético: Campo magnético es la región del espacio en la que
se manifiestan los fenómenos magnéticos. (Richardson, 1997)
Corriente alterna (ca): Tipo de corriente electrica, que varia su
intensidad de modo senusoidal. Se produce por medio de aparatos
denominados alternadores.(Enciclopedia Británica, 1986)
Fuerza electro-motriz (fem): también se puede definir como la diferencia
de potencial producida como resultado de la inducción electromagnética.
(Kosow, 1991).
52
Inducción Mutua: cuando comparten el mismo espacio del campo
magnético más de un circuito eléctrico y la corriente que circula por una de
ellas afecta el flujo de enlace del otro. Es la razón de la dispersión de flujo en
el circuito debido al flujo mutuo dividido entre la corriente de otro circuito que
causo el campo magnético. (Kosow, 1991).
Hardware: se refiere a la parte física (tarjetas, tornillos, transformadores,
tecla y otros) de un sistema electrónico, especialmente en los computadores
(Angulo y Angulo, 1997).
Histéresis: retraso en la evolución de un fenómeno.(Diccionario
enciclopédico Hachette Castell, 1986)
Memoria: dispositivo digital capaz de almacenar información debido a
que internamente está conformado por un determinado número de registros
que utilizan entradas y salidas para acceder a todos ellos (Tocci, 1993).
Memoria de acceso aleatorio (RAM): RAM es la sigla del termino ingles
“Random Access Memory”. Es una memoria en la cual la localización física
real de una palabra de la memoria no tiene efecto sobre el tiempo que se
tarda en leer esa localidad o bien escribir en ella (Tocci, 1993).
Ménsulas: adorno que sobresale en un plano vertical y sireve para recibir
o sostener alguna cosa. (Diccionario enciclopédico Hachette Castell, 1986).
Rotor: parte que gira en maquinas eléctricas. (Diccionario enciclopédico
Hachette Castell, 1986).
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Ruido: fluctuaciones no deseadas en el voltaje, que pueden originarse en
el medio ambiente y que provocan mal funcionamiento en los circuitos
digitales (Tocci, 1993).
Shunt: resistencia colocada en derivación entre los bornes de una
porción de un circuito para reducir la corriente que la cruza. .(Diccionario
enciclopédico Hachette Castell, 1986).
Tensión: diferencia de potencial. .(Diccionario enciclopédico Hachette
Castell, 1986).
D. SISTEMA DE VARIABLES.
1. FUENTE DE PODER DE CORRIENTE ALTERNA.
Un fuente de poder de corriente alterna en términos de electrónica es
cualquier sistema productor de oscilaciones o, más generalmente fenómenos
periódicos recurrentes con regularidad (oscilaciones, vibraciones, etc.).
(Enciclopedia Británica, 1986). Operacionalmente, es un elemento de un
circuito capaz de producir y ceder energía eléctrica la cual esta determinada
por el voltaje, el amperaje y la frecuencia que se le aplicara a una carga
especifica la cual debe soportar la potencia producida en que se define el la
fuente de poder. Esta energía eléctrica generada y transformada, para la
observación cuantitativa esta medida a través de las dimensiones e
indicadores siguientes.
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VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES
FUENTE DE PODER DE CORRIENTE ALTERNA
§ TRANSFORMADOR § ALTERNADOR § ENTRADA § SALIDA
§ AMPERÍOS § POTENCIA § VOLTAJE § OHM § HERTZ
2. CONTROLADORES DIGITALES.
Es una agrupación ordenada de elementos de comportamiento
eléctrico definido, destinados a conducir convenientemente las cargas
eléctricas (Enciclopedia Británica, 1986). Operacionalmente, es un circuito
encapsulado con capacidad de memoria el cual realiza instrucciones por un
programa (software) que coordina las acciones que se desean realizar,
controlando de manera inteligente un circuito exterior en función del voltaje
que entra y sale del microcontrolador. Este circuito controla una señal
eléctrica la cual está medida a través de las dimensiones e indicadores
siguientes.
VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES
CONTROLADORES DIGITALES
§ MICROCIRCUITO ENCAPSULADO
§ CAPACIDAD DE MEMORIA
§ ENTRADAS § SALIDAS
§ VOLTAJES § BITS § FRECUENCIA
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3. AMPERÍMETROS.
Se conoce como amperímetro al aparato que sirve para medir la
intensidad de una corriente eléctrica. (Diccionario enciclopédico Hachette
Castell, 1986). Operativamente, es un equipo electrónico el cual es
utilizado para medir las intensidades de corriente que fluyen en un circuito
eléctrico con la mayor exactitud posible, para poder diagnosticas un
circuito de cualquier equipo eléctrico. Esta es medida a través de las
dimensiones e indicadores siguientes.
VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES
AMPERÍMETROS
§ SEÑALES ELÉCTRICAS § TIPO DE BOBINA § SENCIBILIDAD § PRECISIÓN
§ AMPERÍOS § OHM. § % ERROR
