Electrotecnia

Descripción

Este libro llamado Electrotecnia está dirigido a todos aquellos profesionales del área de la electrónica y que también se desempeñen en el ámbito de la electricidad. Los contenidos de la presenta obra están enfocados en capacitar a dichos profesionales en los conceptos básicos que definen la electricidad; además, en este camino pasaremos el magnetismo y las magnitudes de éste. Cabe destacar que también se abordan los principales aspectos de los circuitos y redes eléctricos, así como la seguridad de todos ellos, por mencionar solo algunos de los principales puntos que se tocan, ello como introducción al mundo de la electricidad y el electromagnetismo.

Por otro lado, el lector se internará en el mundo de las máquinas eléctricas estáticas y rotativas explorando los generadores, transformadores y motores eléctricos, sobre todo en sus componentes fundamentales. Gracias a todo esto, el lector explorará los componentes electrónicos y el área de los circuitos, siempre acompañado de explicaciones sencillas, ejercicios, consejos, fórmulas e imágenes.

VENTAJAS

• A lo largo de los tres capítulos que conforman la obra se encontrarán definiciones de conceptos básicos de electrónica y electricidad.

• El texto presenta recuadros llamados “Recuerda” que proporcionan al lector información importante para abordar los temas estudiados.

• El lector podrá hallar imágenes y esquemas que ilustrarán los diversos conceptos y explicaciones, además de que los ejemplifican para una mayor comprensión.

CONOZCA

• Los conceptos y las leyes básicas de la electricidad, tales como el de Estática y Dinámica, así como la Ley de Ohm, de Coulomb o aquellas de Kirchhoff.

• Las ventajas y desventajas que existen en cuanto a los circuitos digitales frente a los circuitos analógicos, tales como la transmisión de señales, por ejemplo.

• Las normas de seguridad eléctrica en España, las cuales son variadas tanto para baja tensión como para alta tensión.

APRENDA

• A aplicar la regla de Fleming (o de la mano derecha) para determinar el sentido de la corriente inducida de un conductor.

• A diferenciar los tipos de generadores que existen; es decir, los dinamos y alternadores, así como sus propiedades fundamentales según ciertas características como su excitación.

• A interpretar los postulados del Álgebra de Boole en circuitos eléctricos de contactos equivalentes.

DESARROLLE SUS HABILIDADES PARA

• Diferenciar los tipos de circuitos que existen, ya sean rectificadores de onda completa monofásicos, de media onda trifásicos o de filtrado.

• Determinar las clases de rotor que se pueden hallar en un motor asíncrono trifásico; es decir, estator o rotor.

• Analizar circuitos eléctricos a través de distintos métodos, tales como el de asociación de resistencias, leyes de Kirchhoff, el teorema de la supervisión o el de Thévenin, entre otros.

A QUIÉN VA DIRIGIDO

El presente texto está dirigido a estudiantes universitarios de ciencia e ingeniería, así como a aquellos que se interesas por temas de Eléctrica y Electrónica, sin embargo, los contenidos pueden ser consultados por otros profesionales y público en general que deseen ampliar sus conocimientos en los mencionados temas.

Agradecimientos————-vii

Prologo ix

Unidad 1

Electricidad y electromagnetismo—————— 1

1.1 Naturaleza de la electricidad—————-2

1.1.1 Conceptos y leyes básicas ………………2

1.1.2 Propiedades y aplicaciones ……………4

1.1.3 Corriente eléctrica …………………………5

1.1.4 Magnitudes eléctricas (energía,

potencia, tensión, intensidad,

frecuencia, factor de potencia,

impedancia, resistencia,

reactancia, etc.) …………………………….7

1.2 Magnetismo y electromagnetismo —————11

1.2.1 Conceptos y leyes básicas …………….11

1.2.2 Circuitos magnéticos y conversión

de la energía …………………………………16

1.2.3 Magnitudes magnéticas

(flujo magnético, intensidad

magnética, reluctancia, etc.) ……….18

1.3 Circuitos eléctricos—————-18

1.3.1 Circuitos de corriente continua ……..19

1.3.2 Circuitos monofásicos y trifásicos

de corriente alterna ………………………20

1.3.3 Estructura y componentes……………..25

1.3.4  Simbología y representación gráfica ..26

1.3.5 Análisis de circuitos ………………………..27

1.4 Redes eléctricas de baja tensión —————29

1.4.1 Propiedades y aplicación ……………..29

1.4.2 Descripción de componentes

fundamentales (circuitos

de generación, circuitos

de control y servicios auxiliares) ……..30

1.4.3  Esquemas eléctricos de baja

tensión. Normativa, dispositivos

de maniobra, corte y protección …..34

1.5 Centros de transformación—————-37

1.5.1 Propiedades y aplicaciones ………….37

1.5.2 Disposiciones habituales ………………..37

1.5.3 Esquemas ………………………………………39

1.5.4 Tipos y funciones de las celdas

de media tensión …………………………..40

1.5.5 Dispositivos de maniobra, corte

y protección ………………………………….41

1.6 Pilas y acumuladores———————–42

1.6.1 Principio de operación ………………….43

1.6.2 Aspectos constructivos

y tecnológicos……………………………….43

1.6.3 Propiedades y aplicaciones ………….44

1.6.4  Clasificación ………………………………….45

1.6.5 Tipología ………………………………………46

1.6.6 Características físico-químicas

y técnicas ……………………………………..46

1.7 Medidas de magnitudes eléctricas—————-46

1.7.1 Procedimiento de medida …………….47

1.7.2 Instrumentos de medida ………………..49

1.7.3 Errores de medida …………………………52

1.8 Protecciones de la instalación eléctrica————–53

1.8.1 Normativa ……………………………………..53

1.8.2 Medidas de protección …………………53

1.9 Seguridad eléctrica.—————-56

1.9.1  Trabajos en tensión ………………………..57

1.10 Reglamento electrotécnico de baja

y media tensión ——————58

Unidad 2

Máquinas eléctricas estáticas

y rotativas———————– 67

2.1 Generadores. Tipos de generadores

(dinamos y alternadores)———————69

2.1.1 Dinamos. Dinamos de imanes

permanentes y de excitación,

principio de operación, aspectos

constructivos y tecnológicos ………….69

2.1.2 Máquina asíncrona. Generador

asíncrono convencional

y de doble devanado, principio

de operación, aspectos

constructivos y tecnológicos ………….71

2.1.3 Máquina síncrona. Generador

síncrono de rotor devanado,

generador síncrono de imanes

permanentes, principio

de operación, aspectos

constructivos y tecnológicos ………….72

2.1.4 Protección de generadores …………..73

2.2 Transformadores —————75

2.2.1 Transformadores de tensión

y transformadores de intensidad,

principio de operación, aspectos

constructivos y tecnológicos ………….75

2.3 Motores eléctricos ————–78

2.3.1 Motores de corriente continua.

Principio de operación, aspectos

constructivos y tecnológicos ………….78

2.3.2 Modos de funcionamiento de una

máquina de corriente continua …….80

2.3.3 Motores de corriente alterna

(máquina síncrona y asíncrona) …….80

2.3.4 Motores monofásicos, trifásicos

(de rotor bobinado y en jaula

de ardilla). Principio de operación,

aspectos constructivos

y tecnológicos……………………………….81

Unidad 3

Electrónica——————— 93

3.1 Electrónica básica——94

3.1.1 Estudio de las características de los

componentes electrónicos ……………94

3.1.2 Dispositivos semiconductores

de potencia. Principio

de operación, aspectos

constructivos y tecnológicos ………..110

3.2 Circuitos electrónicos. Teoría

de funcionamiento de circuitos

analógicos y digitales. Esquemas

de representación—————118

3.2.1 Puertas lógicas …………………………….118

3.2.2 Álgebra de Boole ………………………..122

3.3 Circuitos convertidores electrónicos

de potencia convencionales.

Principios de operación, aspectos

constructivos y tecnológicos —————-124

3.3.1  Rectificador monofásico

y trifásico no controlado ………………124

3.3.2  Rectificador monofásico

y trifásico controlado (tiristores,

PWM con IGBT)…………………………….127

3.3.3 Inversor monofásico y trifásico

(tiristores, PWM) ……………………………130

Bibliografía 139