Disyuntor
Un disyuntor, interruptor automático (España), disyuntor (Argentina), automático (Chile), taco (Colombia), breaker o pastilla (México, Venezuela, Ecuador y Panamá), Flipon (Guatemala) es un aparato capaz de interrumpir o abrir un circuito eléctrico cuando la intensidad de la corriente eléctrica que por él circula excede de un determinado valor, o en el que se ha producido un cortocircuito, con el objetivo de evitar daños a los equipos eléctricos. A diferencia de los fusibles, que deben ser reemplazados tras un único uso, el disyuntor puede ser rearmado una vez localizado y reparado el problema que haya causado su disparo o desactivación automática.Los disyuntores se fabrican de diferentes tamaños y características, lo cual hace que sean ampliamente utilizados en viviendas, industrias y comercios.
Los parámetros más importantes que definen un disyuntor son:
- Calibre o corriente nominal: corriente de trabajo para la cual está diseñado el dispositivo. Existen desde 5 hasta 64 amperios.
- Tensión de trabajo: tensión para la cual está diseñado el disyuntor. Existen monofásicos (110 - 220 V) y trifásicos (300 - 600 V).
- Poder de corte: intensidad máxima que el disyuntor puede interrumpir. Con mayores intensidades se pueden producir fenómenos de arcos eléctricos o la fusión y soldadura de materiales que impedirían la apertura del circuito.
- Poder de cierre: intensidad máxima que puede circular por el dispositivo al momento del cierre sin que éste sufra daños por choque eléctrico.
- Número de polos: número máximo de conductores que se pueden conectar al interruptor automático. Existen de uno, dos, tres y cuatro polos.
Los disyuntores más comúnmente utilizados son los que trabajan con corrientes alternas, aunque existen también para corrientes continuas.
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| Diagrama de un interruptor magnétotérmico unipolar |
Los tipos más habituales de disyuntores son:
- Disyuntor magnetotérmico.
- Disyuntor magnético.
- Disyuntor térmico.
- Guardamotor.
También es usada con relativa frecuencia, aunque no de forma completamente correcta, la palabra relé para referirse a estos dispositivos, en especial a los dispositivos térmicos.
Coloquialmente se da el nombre de «automáticos», «fusibles», «tacos» o incluso «plomos» a los disyuntores magnetotérmicos y al diferencial instalados en las viviendas.
En el caso de los ferrocarriles, se utiliza un disyuntor para abrir y desconectar la línea principal de tensión, cortando la corriente directamente a partir del pantógrafo al resto del tren.
Funcionamiento
Dispositivo térmico
Presente en los disyuntores térmicos y magnetotérmicos. Está compuesto por un bimetal calibrado por el que circula la corriente que alimenta la carga. Cuando ésta es superior a la intensidad para la que está construido el aparato, se calienta, se va dilatando y provoca que el bimetal se arquee, con lo que se consigue que el interruptor se abra automáticamente. Detecta las fallas por sobrecarga.
Está conformado de un solenoide o electroimán, cuya fuerza de atracción aumenta con la intensidad de la corriente. Los contactos del interruptor se mantienen en contacto eléctrico por medio de un pestillo, y, cuando la corriente supera el rango permitido por el aparato, el solenoide libera el pestillo, separando los contactos por medio de un resorte. Algunos tipos de interruptores incluyen un sistema hidráulico de retardo, sumergiendo el núcleo del solenoide en un tubo relleno con un líquido viscoso. El núcleo se encuentra sujeto con un resorte que lo mantiene desplazado con respecto al solenoide mientras la corriente circulante se mantenga por debajo del valor nominal del interruptor. Durante una sobrecarga, el solenoide atrae al núcleo a través del fluido para así cerrar el circuito magnético, aplicando fuerza suficiente como para liberar el pestillo. Este retardo permite breves alzas de corriente más allá del valor nominal del aparato, sin llegar a abrir el circuito, en situaciones como por ejemplo, arranque de motores. Las corrientes de cortocircuito suministran la suficiente fuerza al solenoide para liberar el pestillo independientemente de la posición del núcleo, evitando, de este modo la apertura con retardo. La temperatura ambiente puede afectar en el tiempo de retardo, pero no afecta el rango de corte de un interruptor.
Dispositivo magnético
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| Interior de un disyuntor |
Bajo condiciones de cortocircuito, circula una corriente muchísimo mayor que la corriente nominal; cuando un contacto eléctrico abre un circuito en donde hay gran flujo de corriente, generalmente se produce un arco eléctrico entre dichos contactos ya abiertos, que permite que la corriente siga circulando. Para evitarlo los interruptores incorporan características para dividir y extinguir el arco eléctrico. En pequeños interruptores se implementa una cámara de extinción del arco, la cual consiste en varias placas metálicas o crestas de material cerámico, que ayudan a bajar la temperatura del arco. El arco es desplazado hasta esta cámara por la influencia de una bobina de soplado magnético. En interruptores de mayor tamaño, como los utilizados en subestaciones eléctricas se usa el vacío, gases inertes como el hexafluoruro de azufre o aceite para hacer más débil el arco.
La capacidad de ruptura o poder de corte de un interruptor es la máxima corriente de cortocircuito que es capaz de interrumpir con éxito sin sufrir daños mayores. Si la corriente de cortocircuito se establece a un valor superior al poder de corte de un interruptor, éste no podrá interrumpirla, y se destruirá.
Los pequeños interruptores pueden ser instalados directamente junto al equipo a proteger, aunque generalmente se disponen en un tablero diseñado para tal fin. Los interruptores de potencia se emplazan en gabinetes o armarios eléctricos, mientras que los de alta tensión se pueden ubicar al aire libre.
110 o 220 voltios, ¿Cual es mejor? Visiones sobre el tema
La diferencia en cuestión es el voltaje, como mejor es la 220v, ya que para una potencia determinada, la intensidad necesaria es menor, determinada por la siguiente fórmula,
P=V x I, P (potencia)Por ejemplo, para un aparato de 3000w, en 220v la intensidad seria de unos 13 amperios, y se podría alimentar suficientemente con hilos de 2,5mm, pero en cambio si el voltaje fuera a 110v la intensidad seria de unos 27amperios, y habría que alimentarlo como mínimo con hilos de 6mm, con lo que consecuentemente el presupuesto en cableado seria bastante mayor.
V (voltaje)
I (intensidad),
¿Por que Estados Unidos usa 110 Volts?
La continua fue prontamente descartada (aunque se uso hasta 1940 por lo menos en algunas zonas), y faltaba zanjar la diferencia entre "220 y 110". Las opiniones se dividían entre el tema "Seguridad" y el tema "Cables más delgados". Entonces Edison decidió "Hacer la demostración final y efectiva": Tomaron a TOPSY, una elefanta de circo "Condenada a muerte por atacar a su entrenador"(Falto aclarar que el "entrenador" se divertía apagando cigarros en la lengua de Topsy), y demostró "Como era de peligrosa la corriente de 220 voltios", ante una audiencia de 1.500 personas y filmado en película, que se paso luego en todos los cines de USA. (Cine mudo, lógico).
Bueno, primero le aplicaron a Topsy una descarga de 110 voltios durante algunos segundos, y salvo gritos y berridos (Lógicamente, encadenada como King Kong), no murió.
Luego le aplicaron "220 voltios"... y al cabo de un minuto de atroz agonía, al fin Topsy murió. Posteriormente, AÑOS MÁS TARDE, se supo que la "segunda descarga", no fue de 220 voltios: fue de SEIS MIL VOLTIOS, siendo una trampa y fraude para la gente
Tras ver eso, la gente espantada, se decidió a "Usar 110 voltios".
Como curiosidad, ¿saben quién era EL ÚNICO FABRICANTE DEL MUNDO de artefactos de 110 Voltios?... si, adivinaron. EDISON
A mayor voltaje, se puede disponer más potencia con el mismo amperaje que con un voltaje bajo.
Es decir un carga de la misma potencia, consume menos corriente a mayor voltaje.
Por contra, un voltaje alto representa mayor riesgo.
Cuanto más voltaje, mayor corriente pasa por el cuerpo en caso de descarga y peores consecuencias.
Entonces, ¿qué voltaje es mejor? Básicamente depende de los usos.
- Para una vivienda, es mejor un voltaje de 110... 130V, ya que la mayoría de cargas consumen poca potencia.
- En cambio 220... 240V es adecuado para mayores potencias.
En los países con unos 120V, cuando una instalación monofásica necesita bastante potencia, se utiliza una acometida de 2 fases y neutro, que permite repartir los circuitos de 120V y utilizar 220V para cargas de potencia.
Hay que tener en cuenta que en la distribución trifásica, los voltajes son de 120/208...127/220V para monofásica de unos 120V, y 220/380...240/415V para monofasica de 220V.
En los países con unos 120V si se necesita trifásica se utiliza 220V, en cambio en los países con 230V se utiliza 400V, que es una barbaridad, en viviendas y pequeños negocios que necesiten trifásica o una potencia alta.
En resumen, para usos domésticos es mejor 120/208...130/230V, en cambio 400V es más adecuado para la industria.
El cobre de la instalación solo se paga una vez, un voltaje alto es una amenaza para toda la vida.
Hemos visto como la bombilla consume menor corriente a 220V.
Ahora pongamos por ejemplo algo de más potencia, como una estufa de 1200W.
- A 230V consume 5,2A
- A 127V consume 9,4A
Vemos lo mismo, menos corriente a mayor voltaje. ¿Pero realmente supone un problema? Una carga de 10A la soporta cualquier circuito de enchufes.
Diferente es una industria con cargas de decenas o cientos de kW, ahi si es conveniente utilizar un voltaje mayor.
Por eso el modelo de voltajes adecuado es el americano:
- Red trifásica de 120/208...127/220V para viviendas, oficinas, comercios, etc
- Red trifásica de 380... 480V para industria.
Buena parte del continente americano usa 110v a 120 v, buena parte de Europa, Asia y África, un rango de 220v a 240v, el voltaje se mide en voltios y la corriente en amperios, los dos son muy deferentes.
Veamos un ejemplo.
Un país usa o bombillo de 110v de 60w requiria uno 0.54 amperios de corriente, el mismo bombillo en otro pais a 220v requirira 0.27 amperios de corriente, lo que pagas es la potencia -los vatios consumidos por hora, expresados en unidad kilovatios/hora-.
La principal ventaja de utilizar 220v es que el cableado es más sencillo, más maniobrable, en cambio a 110v se necesita cable más grueso.
https://www.todoexpertos.com/categorias/casa-y-jardin/electricidad-del-hogar/respuestas/1997036/que-diferencia-existe-entre-110-o-220-volts
¿Qué es la electrónica?
La electrónica estudia sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente a través de un conductor.
Ahora veamos algunos conceptos básicos de electrónica.
Conductor eléctrico.
Es un cable de metal, comúnmente de cobre ya que posee una baja resistencia al flujo de electrones, los podemos encontrar en las conexiones eléctricas, en los cargadores, en electrodomésticos, computadores, etc.
Voltaje
Es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. Su unidad es el Voltio (V).
En una abstracción el voltaje estaría representado por la velocidad con la que circulan las partículas cargadas en el conductor. Mientras más voltaje mayor será la velocidad.
Existen dos tipos de voltaje
El primero es el
Voltaje DC
Que es el flujo continuo de electrones a través de un conductor donde las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección, y con la misma polaridad.
Muchos dispositivos necesitan corriente continua para funcionar, sobre todos los que llevan electrónica (equipos audiovisuales, computadores, etc.). Lo puedes encontrar en las baterías, pilas, salida de los cargadores de un computador.
Voltaje AC
Es el voltaje en el que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda sinusoidal.
Como ejemplo de un voltaje AC tenemos a la electricidad que llega a los hogares, en las tomas de corriente donde se conectan nuestros electrodomésticos. Otro ejemplo son las señales de audio y radio transmitidas por los cables eléctricos.
En la siguiente gráfica vamos a apreciar la diferencia de estos dos tipos de voltaje.
Corriente
Es el flujo o cantidad de electrones libres a través de un conductor. La unidad de medida es el amperio (A).
En la abstracción, la corriente se representaría como el número de electrones cargados que circulan en el conductor. Mientras más amperios más electrones circulando.
Resistencia
Es la propiedad física mediante la cual todos los materiales tienden a oponerse al flujo de la corriente. La unidad de esta propiedad es el Ohmio (Ω).
Continuando con la abstracción, sería como las obstrucciones al flujo de electrones. Mientras más resistencia con mayor dificultad fluyen los electrones en el conductor.
Puedes encontrar resistores en los calefactores eléctricos, tarjetas electrónicas, etc, ya que es uno de los componentes más comunes en los circuitos electrónicos.
Ley de Ohm
Muestra la relación entre las tres magnitudes, voltaje, corriente y resistencia, no te preocupes esta fórmula es más sencilla que el teorema de Pitágoras. En la figura observamos que el voltaje es lo que impulsa a los electrones, que en magnitud sería la intensidad de corriente y la resistencia es la obstrucción a esta circulación.
El siguiente triángulo, sirve para obtener los valores de Voltaje, Intensidad de corriente y resistencia.
Si queremos obtener el voltaje ocultamos V y el resultado es Intensidad de corriente por Resistencia.
Si queremos obtener la intensidad de corriente ocultamos I y el resultado es voltaje entre resistencia.
Y si queremos obtener la resistencia ocultamos R y el resultado es Voltaje entre Intensidad de corriente.
LEDs
Las luces LED, ya no son algo desconocido, los encontramos en el dia a dia, en lámparas, televisores y monitores e incluso en la ropa.
Como vimos anteriormente existen fuentes de voltaje continuo y alterno, los leds funcionan con voltaje continuo es decir con una polaridad, positivo y negativo a esto se le conoce como polaridad.
Si los conectamos correctamente, estos funcionarán sin ningún problema, pero si los conectamos al revés, el led se puede fundir.
Un led posee un ánodo y un cátodo que irán conectados a positivo y negativo, respectivamente, comúnmente el ánodo se identifica como pin de conexión más largo del diodo LED.
Tener en cuenta que cuando se habla de negativo es una conexión a la tierra o GND.
Otra aspecto importante de un led es el voltaje con el que se alimenta, generalmente está entre 1.7 y 3.3 voltios y una corriente de entre 10 y 20 miliamperios.
Conexion LED - ARDUINO
Si conectamos directamente el led a las fuentes de alimentación de arduino que posee 5V, el LED se funde ya que la corriente que circula por él es de 50 A, que es demasiado elevada.
Para solucionar esto, se utiliza un resistor que limitará la corriente dividiendo el voltaje, para que el voltaje en el LED llegue a ser solo el necesario.
Utilizaremos el siguiente circuito electrónico. Tenemos una fuente de voltaje de 5V, , agregamos un led, y un resistor cuyo valor de resistencia es el que debemos encontrar.
Utilizaremos un voltaje de 2.3 V para el LED y una corriente de 12 mA o 0.00012 A. Como observamos el LED solo usará 2.3 V de los 5 V que brinda las salidas digitales de Arduino, eso significa que el resistor debe utilizar los 2.7 V restantes.
Como vemos ahora enciende perfectamente sin quemarse.
Resitores
Los resistores no son todos iguales, tienen muchos colores, esto se debe a que tienen un valor diferente de ohmiaje y esos colores nos brindan la información de su valor.
En la tabla siguiente se aprecia el valor de cada color. Cada resistor cuenta con 4 líneas de color.
La primer y segunda líneas las tomamos como un número de dos cifras, en el ejemplo seria 15 la tercera línea es un multiplicador por una potencia de 10 en el ejemplo sería por 100
En el ejemplo estamos usando un línea dorada que es una desviación del 5 % es decir que el valor de la resistencia serán los 1500 mas menos 75, es decir entre 1425 y 1575
¿Qué resistor usaremos?
El resistor existente cuyo valor se acerca más a nuestro valor calculado de 225, es el de 220
Los dos primeros números serán 2 y 2 (rojo rojo) y una potencia de 10 elevado a la 1 (marrón)
https://github.com/NestorPlasencia/hackspace-electronica/wiki/Semana-2-Electr%C3%B3nica-b%C3%A1sica
Ahora veamos algunos conceptos básicos de electrónica.
Conductor eléctrico.
Es un cable de metal, comúnmente de cobre ya que posee una baja resistencia al flujo de electrones, los podemos encontrar en las conexiones eléctricas, en los cargadores, en electrodomésticos, computadores, etc.
Voltaje
Es una magnitud física que impulsa a los electrones a lo largo de un conductor en un circuito eléctrico cerrado, provocando el flujo de una corriente eléctrica. Su unidad es el Voltio (V).
En una abstracción el voltaje estaría representado por la velocidad con la que circulan las partículas cargadas en el conductor. Mientras más voltaje mayor será la velocidad.
Existen dos tipos de voltaje
El primero es el
Voltaje DC
Que es el flujo continuo de electrones a través de un conductor donde las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección, y con la misma polaridad.
Muchos dispositivos necesitan corriente continua para funcionar, sobre todos los que llevan electrónica (equipos audiovisuales, computadores, etc.). Lo puedes encontrar en las baterías, pilas, salida de los cargadores de un computador.
Voltaje AC
Es el voltaje en el que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda sinusoidal.
Como ejemplo de un voltaje AC tenemos a la electricidad que llega a los hogares, en las tomas de corriente donde se conectan nuestros electrodomésticos. Otro ejemplo son las señales de audio y radio transmitidas por los cables eléctricos.
En la siguiente gráfica vamos a apreciar la diferencia de estos dos tipos de voltaje.
Corriente
Es el flujo o cantidad de electrones libres a través de un conductor. La unidad de medida es el amperio (A).
En la abstracción, la corriente se representaría como el número de electrones cargados que circulan en el conductor. Mientras más amperios más electrones circulando.
Resistencia
Es la propiedad física mediante la cual todos los materiales tienden a oponerse al flujo de la corriente. La unidad de esta propiedad es el Ohmio (Ω).
Continuando con la abstracción, sería como las obstrucciones al flujo de electrones. Mientras más resistencia con mayor dificultad fluyen los electrones en el conductor.
Puedes encontrar resistores en los calefactores eléctricos, tarjetas electrónicas, etc, ya que es uno de los componentes más comunes en los circuitos electrónicos.
Ley de Ohm
Muestra la relación entre las tres magnitudes, voltaje, corriente y resistencia, no te preocupes esta fórmula es más sencilla que el teorema de Pitágoras. En la figura observamos que el voltaje es lo que impulsa a los electrones, que en magnitud sería la intensidad de corriente y la resistencia es la obstrucción a esta circulación.
El siguiente triángulo, sirve para obtener los valores de Voltaje, Intensidad de corriente y resistencia.
Si queremos obtener el voltaje ocultamos V y el resultado es Intensidad de corriente por Resistencia.
V = I x R
Si queremos obtener la intensidad de corriente ocultamos I y el resultado es voltaje entre resistencia.
I = V/R
Y si queremos obtener la resistencia ocultamos R y el resultado es Voltaje entre Intensidad de corriente.
R = V/I
LEDs
Las luces LED, ya no son algo desconocido, los encontramos en el dia a dia, en lámparas, televisores y monitores e incluso en la ropa.
Como vimos anteriormente existen fuentes de voltaje continuo y alterno, los leds funcionan con voltaje continuo es decir con una polaridad, positivo y negativo a esto se le conoce como polaridad.
Si los conectamos correctamente, estos funcionarán sin ningún problema, pero si los conectamos al revés, el led se puede fundir.
Un led posee un ánodo y un cátodo que irán conectados a positivo y negativo, respectivamente, comúnmente el ánodo se identifica como pin de conexión más largo del diodo LED.
Tener en cuenta que cuando se habla de negativo es una conexión a la tierra o GND.
Otra aspecto importante de un led es el voltaje con el que se alimenta, generalmente está entre 1.7 y 3.3 voltios y una corriente de entre 10 y 20 miliamperios.
Conexion LED - ARDUINO
Si conectamos directamente el led a las fuentes de alimentación de arduino que posee 5V, el LED se funde ya que la corriente que circula por él es de 50 A, que es demasiado elevada.
Para solucionar esto, se utiliza un resistor que limitará la corriente dividiendo el voltaje, para que el voltaje en el LED llegue a ser solo el necesario.
Utilizaremos el siguiente circuito electrónico. Tenemos una fuente de voltaje de 5V, , agregamos un led, y un resistor cuyo valor de resistencia es el que debemos encontrar.
5 V - 2.3 V = 2.7 VEntonces tenemos los valores de voltaje y corriente, aplicaremos la ley de ohm para encontrar el valor de la resistencia. En el resistor debe haber 2.7 V y una corriente de 12 mA que equivale a 0.012 A, al efectuar la división el resultado es de 225 ohm.
R = V/I = 2.7/0.0012 = 225 Ω
Como vemos ahora enciende perfectamente sin quemarse.
Resitores
Los resistores no son todos iguales, tienen muchos colores, esto se debe a que tienen un valor diferente de ohmiaje y esos colores nos brindan la información de su valor.
En la tabla siguiente se aprecia el valor de cada color. Cada resistor cuenta con 4 líneas de color.
La primer y segunda líneas las tomamos como un número de dos cifras, en el ejemplo seria 15 la tercera línea es un multiplicador por una potencia de 10 en el ejemplo sería por 100
15 x 100 = 1500 ohm = 1.5 KohmLa cuarta línea nos indica la precisión que tiene el resistor.
En el ejemplo estamos usando un línea dorada que es una desviación del 5 % es decir que el valor de la resistencia serán los 1500 mas menos 75, es decir entre 1425 y 1575
¿Qué resistor usaremos?
El resistor existente cuyo valor se acerca más a nuestro valor calculado de 225, es el de 220
Los dos primeros números serán 2 y 2 (rojo rojo) y una potencia de 10 elevado a la 1 (marrón)
https://github.com/NestorPlasencia/hackspace-electronica/wiki/Semana-2-Electr%C3%B3nica-b%C3%A1sica
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