Conceptos Fundamentales de Electricidad y Máquinas Eléctricas: Circuitos, Energía y Componentes
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Primera Fase: Fundamentos Eléctricos Básicos
1. Definición del valor medio de una señal eléctrica y su fórmula
El valor medio es el valor promedio de un área en un determinado tiempo y se expresa mediante la fórmula:
Vmed = (1/T) ∫0T V(t) dt
2. Elementos activos en circuitos de corriente continua
En circuitos de corriente continua, los elementos activos del circuito son:
- Diodo
- Pila
- Transistor
- Triac
- Amplificador operacional
3. Definición de rigidez dieléctrica
La rigidez dieléctrica es la capacidad de aislamiento de un campo eléctrico en cuerpos cargados, como conductores eléctricos.
4. Propiedades mecánicas de los materiales aislantes
Las propiedades mecánicas de los materiales aislantes incluyen:
- Propiedad de aislamiento térmico
- Propiedad de dureza o rigidez
- Resistencia al corte
- Resistencia a ácidos, corrosión o humedad
5. Descripción de las leyes de Kirchhoff
Las leyes de Kirchhoff establecen que:
- La corriente entrante a un nodo es igual a la suma de las corrientes salientes.
- La suma de los voltajes alrededor de una trayectoria o circuito cerrado debe ser cero.
6. Potencia aparente en circuitos de corriente alterna y su diagrama fasorial
La potencia aparente es igual al producto de los valores eficaces de voltaje y corriente, y a su vez se divide en potencia activa y reactiva. (El diagrama fasorial se representaría gráficamente).
Segunda Fase: Componentes y Sistemas Electromecánicos
1. ¿Qué es un transductor eléctrico?
Un transductor eléctrico es aquel dispositivo que transforma la energía eléctrica en mecánica o viceversa.
2. Tipos de energía asociados a la masa en sistemas mecánicos
En sistemas mecánicos, los tipos de energía asociados a la masa son:
- Por diferencia de niveles asociados a la fuerza del peso: energía potencial gravitatoria.
- Por compresión o alargamiento de resortes: energía potencial elástica.
- Por tener velocidad o movimiento: energía cinética.
3. ¿Por qué las bobinas de los transformadores deben estar instaladas en núcleos ferromagnéticos y qué desventajas tienen?
Se colocan en núcleos de hierro porque el hierro tiene buenas propiedades de conducción de flujo magnético, lo cual es útil para la transferencia de potencia en el transformador.
Desventajas:
- Pérdidas por corrientes parásitas (de Foucault) en el hierro.
- Pérdidas por ciclo de histéresis.
- Pérdidas por corrientes de Foucault.
4. ¿Por qué es importante polarizar las bobinas de un transformador?
Se polarizan de acuerdo con el sentido del bobinado, esto para variar el ángulo de desfase entre la entrada y salida de voltajes y corrientes del transformador.
5. Desventajas de la operación de un transformador como autotransformador
Las desventajas de operar un transformador como autotransformador son:
- Tiene conexión eléctrica directa, lo que puede dañar la carga si hay sobretensión.
- Son solo útiles para relaciones de transformación bajas.
- Independencia reducida de cortocircuito.
Tercera Fase: Principios de Máquinas Eléctricas
1. Definición y explicación de la formación del campo giratorio
Las bobinas indirectas en el estátor se encuentran distribuidas entre sí 120 grados en el espacio. Cuando circulan corrientes también desfasadas 120 grados en el tiempo, se induce un campo magnético giratorio que envuelve un rotor.
2. Definición y explicación del deslizamiento
El deslizamiento es la relación de la velocidad relativa del motor con la velocidad del campo magnético giratorio. Se calcula mediante las fórmulas:
N = Ns - Nm
S = N/Ns = (Ns - Nm)/Ns
3. Explicación del frenado regenerativo en máquinas de corriente continua
El frenado regenerativo es un dispositivo que permite transformar la energía cinética en energía eléctrica, con lo cual se reduce la velocidad de la máquina.
4. ¿Por qué los motores monofásicos son de baja eficiencia en relación con los motores trifásicos?
Los motores monofásicos son de baja eficiencia en relación con los motores trifásicos porque no son capaces de crear un campo magnético giratorio por sí mismos; necesitan un condensador para el arranque.