Explicar brevemente la necesidad de la conmutación en las máquinas de CC, los elementos que intervienen en ella y los problemas a los que da lugar.

La necesidad de la conmutación tiene una explicación bastante sencilla: transformar la corriente alterna de la red a corriente continua con la que las máquinas puedan trabajar.

En las máquinas de CC, el voltaje inducido cambia de sentido cada media vuelta, produciéndose corriente alterna. Para conseguir corriente continua se usa la conmutación de los elementos. Los elementos que intervienen son:

• Colectores: segmentos semicirculares que se colocan al final de la espira.
• Escobillas: dos contactos fijos están conectados siempre al segmento positivo y negativo.

Los problemas que pueden surgir durante la conmutación son:

• Reacción del inducido
• Voltajes autoinducidos

Interruptores Automáticos Magnetotérmicos

Interruptores automáticos: dispositivo capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en un campo eléctrico. Poseen contactos y accionamientos mecánicos para la operación manual. El elemento fundamental del automático son los disparadores de sobreintensidad, que pueden ser:

• Instantáneos: disparadores magnéticos rápidos. Actúan por generación de campo magnético. Protegen contra cortocircuitos.
• De tiempo inverso: para protección contra sobrecarga. Dispositivos térmicos (hechos con bimetales) que al calentarse se deforman y abren el circuito.
• De mínima tensión: dispositivos electromagnéticos que entran en acción al disminuir la tensión por debajo de un valor determinado.

En viviendas y pequeños receptores industriales, se dispone de interruptores automáticos magnetotérmicos, con los tipos de disparadores instantáneos y de tiempo inverso, que se les llama también interruptores de control de potencia (ICP). Cada disparador tiene su curva de disparo correspondiente.

Protecciones contra Sobreintensidad

Fusibles: aparatos de conexión cuya misión es abrir el circuito en respuesta a una sobreintensidad por fusión de uno o más de sus elementos conductores. Está compuesto de:

• Base: parte fija provista de bornes y conectada a la red donde se coloca el cartucho.
• Cartucho fusible: parte que incluye los elementos fusibles, y que se debe reemplazar por una nueva cuando el fusible ha funcionado. Es importante señalar la curva de disparo o característica tiempo/corriente del cartucho fusible, que establece para qué valores entrará en funcionamiento el fusible cortando el circuito.

Los diferenciales: consisten de un interruptor y un núcleo toroidal, atravesado por los conductores activos, que llevan la misma intensidad pero en sentido opuesto (se cancelan). Un diferencial se caracteriza por su sensibilidad, que es la mínima intensidad de defecto que el dispositivo detecta (ej: para una vivienda > de alta sensibilidad). El diferencial nunca debe eliminarse, pues ello representa un grave riesgo para las personas que operen la instalación.

Tipos de Potencia Eléctrica en CA

S: potencia aparente es la potencia total entregada a la impedancia (VA).

P: potencia activa es la consumida en las resistencias (W). Es la potencia que se aprovecha y por tanto la que se debe maximizar.

Q: potencia reactiva es la intercambiada con L y C (Var). Componente de la intensidad defasada de la tensión en 90º (Pi/2 rad). Necesaria para que L y C funcionen.

Factor de potencia (FP=cos O): indica la potencia aprovechable en atraso y en adelanto.

• Atraso: Z = R + jXL (bobina)
• Adelanto: Z = R – jXc (condensador)

Normalmente el factor de potencia lo encontramos en atraso (motores de inducción). Para maximizar el factor de potencia lo que se hace es colocar un condensador en paralelo con los motores de inducción (se evitan perturbaciones en la carga).

Resonancia en Circuitos RLC

Resonancia: La resonancia se da cuando la tensión y la intensidad de corriente están en fase (j=0). En un circuito RLC en serie:

Como Z=R+ j(WL – 1/WC) para que X= 0, WL =1/WC, por tanto Wo=1/raiz de LxC. Es la frecuencia natural o de resonancia del circuito. Para esa frecuencia la impedancia es mínima y la corriente es máxima (puede alcanzar valores altos si R es pequeña).

Concepto de Filtro

Filtros: circuitos que afectan de manera selectiva a diferentes frecuencias.

• Pasa alta: las altas frecuencias no se ven afectadas
• Pasa baja: las bajas frecuencias no cambian.
• Pasa banda: sólo pasa un grupo de frecuencias.
• Rechazo de banda: se elimina un grupo de frecuencias determinado.

Elementos de Protección en una Instalación Eléctrica

En general, para garantizar la seguridad de las personas y de la propia instalación eléctrica, hay que establecer elementos de protección. Deben proteger contra:

• Sobreintensidad: Consiste en el paso por alguna parte de la instalación eléctrica de intensidad eléctrica superior a la asignada. Hay 2 tipos:
  • Cortocircuito: conexión de 2 o más puntos del circuito a diferente voltaje y con una Z=0.
  • Sobrecarga: Funcionamiento sin defecto que provoca una corriente superior a la especificada.
• Contactos: De personas con partes a tensión de la instalación eléctrica.
  • Directos: con partes activas de materiales o equipos, normalmente a tensión, por fallo en el aislamiento.
  • Indirectos: con masas (parte de la instalación a potencial 0), puestas a tensión accidentalmente.

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