Actividad teorica.
→Transformador
→Diodos
Solución.
►TRANSFORMADOR
Dispositivo eléctrico que
permite aumentar o disminuir la tensión en un
circuito eléctrico de corriente alterna, manteniendo la potencia. la
potencia que ingresa al equipo, en el caso de un transformador ideal, es igual
a la que se obtiene a la salida.
También convierte
la energía eléctrica alterna de un cierto nivel de tensión,
en energía alterna de otro nivel de tensión, por medio de interacción electromagnética.
Está constituido por dos o más bobinas de material conductor,
aisladas eléctrica mente y por lo general enrolladas alrededor de un
mismo núcleo de material ferromagnético (ordenamiento magnético).
Los
transformadores son dispositivos basados en el fenómeno de la inducción electromagnética
y están constituidos en su forma más simple, por dos bobinas
devanadas sobre un núcleo cerrado, fabricado bien sea de hierro dulce
o de láminas apiladas de acero eléctrico Si
se aplica una fuerza electromotriz alterna en el devanado primario, circulará por éste una
corriente alterna que creará a su vez un campo
magnético variable. Este campo magnético variable originará, por inducción
electromagnética, la aparición de una fuerza
electromotriz en los extremos del devanado secundario.
La
bobina conectada a la fuente de energía se llama bobina primaria. Las demás
bobinas reciben el nombre de bobinas secundarias. Un transformador cuyo voltaje
secundario sea superior al primario se llama transformador elevador. Si el
voltaje secundario es inferior al primario este dispositivo recibe el nombre de
transformador reductor. El producto de intensidad de corriente por voltaje es
constante en cada juego de bobinas, de forma que en un transformador elevador
el aumento de voltaje de la bobina secundaria viene acompañado por la
correspondiente disminución de corriente.
Los transformadores se
utilizan hasta en casa, en donde es necesario para aumentar o disminuir el
voltaje que esta impartido por la compaña que está distribuyendo la
electricidad a estas, además sirve para resolver muchos problemas eléctricos.
TRANSFORMADOR
ELÉCTRICO
La inducción ocurre solamente cuando el conductor se mueve en ángulo recto con
respecto a la dirección del campo magnético. Este movimiento es necesario para
que se produzca la inducción, pero es un movimiento relativo entre el conductor
y el campo magnético. De esta forma, un campo magnético en expansión y
compresión puede crearse con una corriente a través de un cable o un
electroimán. Dado que la corriente del electroimán aumenta y se reduce, su
campo magnético se expande y se comprime (las líneas de fuerza se mueven hacia
adelante y hacia atrás). El campo en movimiento puede inducir una corriente en
un hilo fijo cercano. Esta inducción sin movimiento mecánico es la base de los
transformadores eléctricos.
Un transformador consta
normalmente de dos bobinas de hilo conductor adyacentes, enrolladas alrededor
de un solo núcleo de material magnético. Se utiliza para acoplar dos o más
circuitos de corriente alterna empleando la inducción existente entre las
bobinas.
Transformadores de Potencia
Dispositivos de gran tamaños
utilizados para la generación de energía y también el transporte de la
electricidad a diferentes escalas, tanto grandes como para pequeños
dispositivos. Los transformadores de potencia industriales y domésticos, que
operan a la frecuencia de la red eléctrica, pueden ser monofásicos o trifásicos
y están diseñados para trabajar con voltajes y corrientes elevados. Para que el
transporte de energía resulte rentable es necesario que en la planta productora
de electricidad un transformador eleve los voltajes, reduciendo con ello la
intensidad. Las pérdidas ocasionadas por la línea de alta tensión son
proporcionales al cuadrado de la intensidad de corriente por la resistencia del
conductor. Por tanto, para la transmisión de energía eléctrica a larga
distancia se utilizan voltajes elevados con intensidades de corriente
reducidas. En el extremo receptor los transformadores reductores reducen el
voltaje, aumentando la intensidad, y adaptan la corriente a los niveles
requeridos por las industrias y las viviendas, normalmente alrededor de los 240
voltios. Los transformadores de potencia deben ser muy eficientes y deben
disipar la menor cantidad posible de energía en forma de calor durante el
proceso de transformación. Las tasas de eficacia se encuentran normalmente por
encima del 99% y se obtienen utilizando aleaciones especiales de acero para
acoplar los campos magnéticos inducidos entre las bobinas primaria y
secundaria. Una disipación de tan sólo un 0,5% de la potencia de un gran
transformador genera enormes cantidades de calor, lo que hace necesario el uso
de dispositivos de refrigeración. Los transformadores de potencia
convencionales se instalan en contenedores sellados que disponen de un circuito
de refrigeración que contiene aceite u otra sustancia. El aceite circula por el
transformador y disipa el calor mediante radiadores exteriores.
►DIODOS.
Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la
circulación de la corriente
eléctrica a través de él en un
solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta
de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos.
El diodo de vacío (que
actualmente ya no se usa, excepto para tecnologías de alta potencia) es un tubo de vacío con dos electrodos: una lámina como ánodo, y un cátodo.
De forma
simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones:
por debajo de cierta diferencia
de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima
de ella como un circuito cerrado con una resistencia
eléctrica muy pequeña. Debido a
este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son
dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como
paso inicial para convertir una corriente
alterna en corriente continua. Su principio de
funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest.
DIODO
TERMOÍONICOS.
Los diodos termoiónicos son dispositivos
de válvula termoiónica (también conocida como tubo de vacío),
que consisten en un arreglo de electrodos empacados en un vidrio al vacío. Los
primeros modelos eran muy parecidos a la lámpara
incandescente.
En los diodos de
válvula termoiónica, una corriente a través del filamento que se va a calentar
calienta indirectamente el cátodo, otro electrodo interno tratado con una
mezcla de Bario y óxido de estroncio, los cuales son óxidos alcalinotérreos; se
eligen estas sustancias porque tienen una pequeña función de trabajo (algunas
válvulas usan calentamiento directo, donde un filamento de tungsteno actúa como
calentador y como cátodo). El calentamiento causa emisión termoiónica de
electrones en el vacío. En polarización directa, el ánodo estaba cargado
positivamente por lo cual atraía electrones. Sin embargo, los electrones no
eran fácilmente transportados de la superficie del ánodo que no estaba caliente
cuando la válvula termoiónica estaba en polarización inversa. Además, cualquier
corriente en este caso es insignificante.
DIODO SEMICONDUCTOR.
Un diodo semiconductor
moderno está hecho de cristal semiconductor como el silicio con impurezas en él
para crear una región que contiene portadores de carga negativos (electrones),
llamado semiconductor de tipo n, y una región en el otro lado que contiene
portadores de carga positiva (huecos), llamado semiconductor tipo p. Las
terminales del diodo se unen a cada región. El límite dentro del cristal de
estas dos regiones, llamado una unión PN,
es donde la importancia del diodo toma su lugar. El cristal conduce una
corriente de electrones del lado n (llamado cátodo), pero no en la dirección
opuesta; es decir, cuando una corriente convencional fluye del ánodo al cátodo
(opuesto al flujo de los electrones).
Al unir ambos cristales, se manifiesta una
difusión de electrones del
cristal n al p (Je). Al establecerse una corriente de difusión,
estas corrientes aparecen cargas fijas en una zona a ambos lados de la unión,
zona que recibe el nombre de región
de agotamiento.
A medida que
progresa el proceso de difusión, la región de agotamiento va incrementando su
anchura profundizando en los cristales a ambos lados de la unión. Sin embargo,
la acumulación de iones positivos en la zona n y de iones negativos en la zona
p, crea un campo eléctrico (E) que actuará sobre los electrones libres de la
zona n con una determinada fuerza
de desplazamiento, que se opondrá a la corriente de
electrones y terminará deteniéndolos.
