El hombre y la electricidad. Parte N°1

William Gilbert: materiales eléctricos y materiales aneléctricos (1600).El científico inglés William Gilbert (1544-1603) publicó su libro De Magnete, en donde utiliza la palabra latina electricus, derivada del griego elektron, que significa ámbar, para describir los fenómenos descubiertos por los griegos.

Otto von Guericke: las cargas eléctricas (1660).Las investigaciones de Gilbert fueron continuadas por el físico alemán Otto von Guericke (1602-1686). En las investigaciones que realizó sobre electrostática observó que se producía una repulsión entre cuerpos electrizados luego de haber sido atraídos. Ideó la primera máquina electrostática y sacó chispas de un globo hecho de azufre, lo cual le llevó a especular sobre la naturaleza eléctrica de los relámpagos. Fue la primera persona que estudió la luminiscencia.

Stephen Gray: los efluvios (1729).El físico inglés Stephen Gray (1666-1736) estudió principalmente la conductividad eléctrica de los cuerpos y, después de muchos experimentos, fue el primero en 1729 en transmitir electricidad a través de un conductor. En sus experimentos descubrió que para que la electricidad, o los "efluvios" o "virtud eléctrica", como él la llamó, pudiera circular por el conductor, éste tenía que estar aislado de tierra. Posteriormente estudió otras formas de transmisión y, junto con los científicos G. Wheler y J. Godfrey, clasificó los materiales en conductores y aislantes de la electricidad.

Charles François de Cisternay Du Fay: carga vítrea y carga resinosa (1733).El científico francés Charles François de Cisternay Du Fay (1698-1739) al enterarse de los trabajos de Stephen Gray, dedicó su vida al estudio de los fenómenos eléctricos. Du Fay, entre otros muchos experimentos, observó que una lámina de oro siempre era repelida por una barra de vidrio electrificada. Publicó sus trabajos en 1733 siendo el primero en identificar la existencia de dos tipos de cargas eléctricas (denominadas hoy en día positiva y negativa), que él denominó carga vítrea y carga resinosa, debido a que ambas se manifestaban de una forma al frotar, con un paño de seda, el vidrio (carga positiva) y de forma distinta al frotar, con una piel, algunas substancias resinosas como el ámbar o la goma (carga negativa).

Pieter van Musschenbroek: la botella de Leyden (1745).El físico holandés Pieter van Musschenbroek (1692-1761), que trabajaba en la Universidad de Leiden, efectuó una experiencia para comprobar si una botella llena de agua podía conservar cargas eléctricas. Esta botella consistía en un recipiente con un tapón al cual se le atraviesa una varilla metálica sumergida en el líquido. La varilla tiene una forma de gancho en la parte superior al cual se le acerca un conductor cargado eléctricamente. Durante la experiencia un asistente separó el conductor y recibió una fuerte descarga al aproximar su mano a la varilla, debida a la electricidad estática que se había almacenado en la botella. De esta manera fue descubierta la botella de Leyden y la base de los actuales condensadores eléctricos, llamados incorrectamente capacitores por anglicismo.

William Watson: la corriente eléctrica (1747).Sir William Watson (1715-1787), médico y físico inglés, estudió los fenómenos eléctricos. Realizó reformas en la botella de Leyden agregándole una cobertura de metal, descubriendo que de esta forma se incrementaba la descarga eléctrica. En 1747 demostró que una descarga de electricidad estática es una corriente eléctrica. Fue el primero en estudiar la propagación de corrientes en gases enrarecidos.

Benjamin Franklin: el pararrayos (1752).El polifacético estadounidense Benjamin Franklin (1706-1790) investigó los fenómenos eléctricos naturales. Es particularmente famoso su experimento en el que, haciendo volar una cometa durante una tormenta, demostró que los rayos eran descargas eléctricas de tipo electrostático. Como consecuencia de estas experimentaciones inventó el pararrayos. También formuló una teoría según la cual la electricidad era un fluido único existente en toda materia y calificó a las substancias en eléctricamente positivas y eléctricamente negativas, de acuerdo con el exceso o defecto de ese fluido.

Fuente:http://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_electricidad

http://es.wikipedia.org/wiki/Historia_de_la_electricidad

CONEXION DAHLANDER

Motor de dos Velocidades. Conexión dahlander.

Un motor trifásico de dos velocidades en conexión dahlander, es un motor trifásico normal de cuyos bobinados hemos sacado los puntos medios para conseguir la mitad de polos (velocidad rápida). Los extremos del motor normal se pueden conectar en estrella o en triángulo, dando lugar a dos tipos de dahlander diferentes pero que, a la hora de poner en funcionamiento, es indiferente el tipo de conexión interna.

Los extremos del motor normal se conecten en estrella o en triángulo se colocan en la parte superior de la placa de bornes (velocidad lenta), y los puntos medios se colocan en la parte inferior de la placa de bornes (velocidad rápida).

Para conseguir la velocidad Lenta, aplicamos la corriente eléctrica a los bornes de la parte superior y para conseguir la velocidad rápida, aplicamos corriente a los bornes de la parte inferior y unimos en estrella los bornes de la placa superior.

En estos motores la velocidad rápida siempre será doble que la velocidad lenta.

El motor dahlander solo tiene una tensión de funcionamiento que debe estar especificada en placa de características. Para conectar a tensión diferente hay que rebobinar el motor efectuando un cambio de tensión.

Motor dahlander

El motor dahlander, es igual que un motor trifásico de rotor en cortocircuito, salvo que en su devanado tiene unas tomas intermedias, que sólo sirven para cambiar el número de polos activos, según se conexione.

Con esto conseguimos cambiar su velocidad. Lógicamente, al tener dos modos de conexión, se obtienen dos velocidades, una corta y otra larga. En su caja de bornes en vez de tener 6 bornes, tiene 9, que corresponden a las tomas intermedias.

Básicamente es un motor que tiene dos velocidades y en cuanto a su potencia, es igual a la que pudiera tener uno trifásico de las mismas características. No hace mucho tiempo se venían usando en ascensores, grúas, maquinaria... etc. Hoy en día resulta más ventajoso emplear variadores de frecuencia, consiguiendo el mismo o incluso mejor resultado, teniendo en cuenta que la conexión empleada solo requiere 3cables, en un motor dahlander, requiere 9 cables.

En este tipo de motores es imprescindible el uso de dos protecciones térmicas, una para cada velocidad puesto que cada una de ellas tiene potencias distintas. Se puede sustituir el seccionador de fusibles de cabecera por un disyuntor magnético calibrado para la mayor intensidad nominal de las dos velocidades. Se deben instalar dos condenaciones mecánicas, una entre los contactores de velocidad lenta (KM1) y uno de los de velocidad rápida (KM2) y otra en los dos contactores de inversión de fases para el sentido de giro. Este tipo de motores tienen la particularidad de que sus devanados se pueden acoplar de tres formas distintas según se requiera del motor un par constante, un par variable o una potencia constante para las dos velocidades. Habitualmente se utiliza el acoplamiento para obtener un par constante en las dos velocidades

  

DOS VELOCIDADES, DOS DEVANADOS

El motor de dos devanados esta construido de tal manera que en realidad se trata de dos motores bobinados en un mismo estator. Uno de los devanados, al estar energizado, produce una de las velocidades. Cuando se energiza el otro devanado, el motor funciona a la velocidad determinada por este segundo devanado. El motor de dos velocidades y dos devanados puede usarse para obtener virtualmente cualquier combinación de velocidades normales de motor, y no es preciso que las dos diferentes velocidades estén relacionadas entre si por un factor proporcional de 2:1. Así  un motor de dos velocidades que requiera 1750 RPM y 1140 RPM deberá necesariamente ser un motor de dos devanados.

DOS VELOCIDADES, UN DEVANADO

El segundo tipo de motor es el de dos velocidades y devanado sencillo. En este tipo de motor debera existir una relacion de 2:1 entre la baja y la alta velocidad. Los motores de dos velocidades y devanado sencillo tienen el diseno llamado de polos consecuentes. Estos motores estan bobinados para una sola velocidad pero al reconectarse el devanado, se duplica el numero de polos magneticos en el estator y la velocidad del motor se reduce a la mitad de la velocidad original. El motor de dos velocidades y devanado sencillo es, por naturaleza, mas economico para fabricar que el motor de dos velocidades y dos devanados. Esto es asi porque se utiliza el mismo devanado para ambas velocidades, y las ranuras donde los conductores estan colocados en el motor no tienen que ser tan grandes como lo serian para poder acomodar dos diferentes devanados que trabajan independientemente. Por lo tanto, el tamano de la carcasa de un motor de dos velocidades y devanado sencillo puede usualmente ser menor que el necesario para un motor equivalente de dos devanados.

CLASIFICACION DE LA CARGA

Un segundo elemento que genera bastante confusion al seleccionar motores de dos velocidades, es la clasificacion de la carga con la que se utilizaran dichos motores. Es necesario en este caso definir el tipo de carga a impulsar, y el motor que se seleccione debera ser compatible con lo requerido por dicha carga.

Los tres tipos de carga disponibles son: Par Constante, Par Variable, y Potencia (hp) Constante. Para mayores detalles sobre los tipos de carga, ver el articulo Para Entender el Concepto de Par en esta publicacion.

PAR CONSTANTE

Las cargas de par constante son aquellas donde el par requerido es independiente de la velocidad. Este tipo de carga se encuentra normalmente en transportadoras, bombas de desplazamiento positivo, extrusores, bombas hidraulicas, maquinas empaquetadoras, y otras de naturaleza similar.

PAR VARIABLE

Un segundo tipo de carga para el motor que es muy diferente a las de Par Constante esta constituida por los sopladores y bombas centrifugas. En este caso, el par requerido por la carga cambia desde un valor bajo a baja velocidad hasta un valor muy alto a alta velocidad. En una carga de par variable tipica, aumentando la velocidad al doble se incrementara en 4 veces el par requerido y en 8 veces la potencia (hp) requerida. Asi que en este tipo de carga debe suministrarse fuerza bruta a altas velocidades, requiriendose niveles muy reducidos de potencia y de par a bajas velocidades. Un motor tipico de dos velocidades y par variable puede tener capacidad nominal de 1 HP a 1725 RPM y 0.25 HP a 850 RPM.

Las caracteristicas de muchas bombas, ventiladores y sopladores son tales que una reduccion de la velocidad a la mitad produce un rendimiento o salida a baja velocidad que podria ser inaceptable. Por ello, hay motores de dos velocidades y par variable que ofrecen una combinacion de velocidades de 1725/1140 RPM. Esta combinacion resulta en una salida de aproximadamente la mitad en la bomba o el ventilador cuando se utiliza la baja velocidad.

POTENCIA CONSTANTE

El tercer y ultimo tipo de motor de dos velocidades es el de potencia (hp) constante. Este motor esta disenado para que la potencia permanezca constante cuando la velocidad se reduce a su valor bajo. Para lograrlo, es necesario que el par del motor aumente al doble cuando esta operando en el modo de baja velocidad. Este tipo de motores se aplica normalmente en procesos de metalisteria, por ejemplo: prensas taladradoras, tornos mecanicos, fresadoras, y otras maquinas similares de remocion de metales.

El requisito de potencia constante puede quizas visualizarse mejor al considerar la operacion de una maquina simple como una prensa taladradora. En este caso, para perforar un agujero grande con un taladro grande, la velocidad debe ser baja pero el par requerido es muy alto. Por el contrario, al perforar un agujero pequeno la velocidad del taladro debe ser alta pero el par requerido es bajo. Es decir que se requiere que el par sea alto cuando la velocidad es baja y que el par sea bajo cuando la velocidad es alta. Esta es la situacion de potencia constante.

El motor de potencia constante es el tipo de motor mas caro entre los de dos velocidades. Los motores trifasicos de dos velocidades tanto de par constante como de par variable estan ampliamente disponibles en el mercado. Los motores de dos velocidades de potencia constante usualmente pueden conseguirse solo bajo pedido especial.

 http://www.oocities.org/femado/INSTAL19.html
http://www.restauraciontalavera.es/blog/electricidad/automatismos/11-2012/motor-de-dos-velocidades-conexion-dahlander
http://es.scribd.com/doc/13901267/Motor-Dahlander
http://masters.donntu.edu.ua/2012/fkita/martinuk/library/article10.htm

TEMPORIZADOR AL TRABAJO Y AL REPOSO

 TEMPORIZADORES O RELES DE TIEMPO.

Son dispositivos los cuales abren o cierran determinados contactos, llamados contactos temporizados, después de cierto tiempo, debidamente preestablecido.

1 TEMPORIZADOR AL TRABAJO.(on delay)

son Aquellos contactos temporizados actúan después de cierto tiempo de que se ha energizado. En el momento de energizar el temporizador, los contactos temporizados que tiene siguen en la misma posición de estado de reposo y solamente cuando ha transcurrido el tempo programado, cambian de estado, es decir que el contacto NA se cierra y el contacto NC se abre.

 CARACTERISTICAS

· Los contactos cambian de posición pasado el tiempo prefijado

· Retornan a la posición de reposo cuando se desactiva la bobina

· La bobina tiene que estar más tiempo alimentada que el tiempo prefijado

· Los contactos instantáneos cambian de posición con la alimentación de la bobina

Funcionamiento

En un temporizador al trabajo los contactos temporizados cambian de posición pasado un tiempo ,prefijado previamente, y vuelven a la posición de reposo cuando la bobina se desactiva.
En el caso de que la bobina este menos tiempo activada que el tiempo prefijado, los contactos temporizados no cambiaran de posición.Los contactos instantáneos cambian de posición con la alimentación de la bobina como en un relé normal.

2 TEMPORIZADOR AL REPOSO.(off delay) 
este tipo de temporizador, los contactos temporizados actúan como temporizados después de cierto tiempo de haber sido desenergizado. Cuando se energiza el temporizador, sus contactos temporizados actúan inmediatamente como si fueran contactos instantáneos, manteniéndose en esa posición todo el tiempo que el temporizador esté energizado.
 CARACTERISTICAS
· Los contactos cambian de posición cuando se alimenta la bobina
· Retornan a la posición de reposo cuando se desactiva la bobina y transcurre e l tiempo prefijado 
· La bobina basta con que este un instante alimentada, pulso. 
· Los contactos instantáneos cambian de posición con la alimentación de la bobina 
Funcionamiento
En un temporizador al reposo los contactos temporizados cambian al alimentar la bobina y vuelven a la posición de reposo pasado un tiempo, prefijado previamente, desde que se quita la alimentación de la bobina.
Con que se alimente un mínimo instante de tiempo la bobina el temporizador funciona y los contactos cambian de posición.
Los contactos instantáneos cambian de posición con la alimentación de la bobina como en un relé normal.
Diagrama de tiempo y esquema



google-mundo electronica ,John Hetfield,2004,

Diagrama de tiempo y esquema

Un temporizador es un aparato mediante el cual, podemos regular la conexión ó desconexion de un circuito eléctrico pasado un tiempo desde que se le dio dicha orden.

El temporizador es un tipo de relé auxiliar, con la diferencia sobre estos, que sus contactos no cambian de posición instantáneamente. Los temporizadores se pueden clasificar en :

- Térmicos.

- Neumáticos.

- De motor sincrono

- Electrónicos.

Los temporizadores pueden trabajar a la conexión o al desconexion.

- A la conexión : cuando el temporizador recibe tensión y pasa un tiempo hasta que

conmuta los contactos.

- A la desconexion : cuando el temporizador deja de recibir tensión al cabo de un

tiempo conmuta los contactos.

A continuación describimos el funcionamiento de algunos tipos de temporizadores :

1.- Temporizador a la conexión.

Es un relé cuyo contacto de salida conecta después de un cierto retardo a partir del instante de conexión de los bornes de su bobina. A1 y A2 , a la red. El tiempo de retardo es ajustable mediante un potenciometro o regulador frontal del aparato si es electrónico. También se le puede regular mediante un potenciometro remoto que permita el mando a distancia ; este potenciometro se conecta a los bornes con las letras Z1 y Z2 y no puede aplicarse a los relés de los contactos.

2.- Temporizador a la desconexión.

Es un relé cuyo contacto de salida conecta instantaneamente al aplicar la tensión de alimentación en los bornes A1 y A2 de la bobina. Al quedar sin alimentación, el relé permanece conectador durante el tiempo ajustado por el potenciómetro frontal o remoto, desconectándose al final de dicho tiempo..

3.- Temporizadores térmicos.

Los temporizadores térmicos actúan por calentamiento de una lamina bimetalica. El tiempo viene determinado por el curvado de la lamina.

Constan de un transformador cuyo primario se conecta a la red, pero el secundario, que tiene pocas espiras y esta conectado en serie con la lamina bimetalica, siempre tiene que estar en cortocircuito para producir el calentamiento de dicha lamina, por lo que cuando realiza la temporizacion se tiene que desconectar el primario y deje de funcionar

4.- Temporizadores neumáticos.

El funcionamiento del temporizador neumático esta basado en la acción de un fuelle que se comprime al ser accionado por el electroimán del relé.

Al tender el fuelle a ocupar su posición de reposo la hace lentamente, ya que el aire ha de entrar por un pequeño orificio, que al variar de tamaño cambia el tiempo de recuperación del fuelle y por lo tanto la temporización.

5.- Temporizadores de motor sincrono.

Son los temporizadores que actúan por medio de un mecanismo de relojería accionado por un pequeño motor, con embrague electromagnético. Al cabo de cierto tiempo de funcionamiento entra en acción el embrague y se produce la apertura o cierre del circuito.

6.- Temporizadores electrónicos.

El principio básico de este tipo de temporización, es la carga o descarga de un condensador mediante una resistencia. Por lo general se emplean condensadores electroliticos, siempre que su resistencia de aislamiento sea mayor que la resistencia de descarga : en caso contrario el condensador se descargaría a través de su insuficiente resistencia de aislamiento.

7.- Temporizadores para arrancadores estrella triángulo .

Es un temporizador por pasos destinado a gobernar la maniobra de arranque estrella triángulo. Al aplicarle la tensión de alimentación, el contacto de estrella cierra durante un tiempo regulable, al cabo del cual se abre, transcurre una pausa y se conecta el contacto de triángulo. El tiempo de pausa normal está entre 100 y 150 ms.

Ahora hemos cogido las diferentes clases de temporizadores y les hemos aplicado a los relés con lo que tenemos las siguientes temporizaciones :

- Mecánica o neumática

- Magnética ( relés de manguito ).

- Térmicas ( reles de bilamina ).

- Eléctrica ( reles de condensador).

8.- Temporización neumática.

Un rele con temporizacion neumática consta esencialmente de tres partes principales :

8.1.- Un temporizador neumático que comprende un filtro por donde penetra el aire comprimido, un vástago de latón en forma de cono,

Solidario con un tornillo de regulación para el paso de aire un fuelle de goma y un resorte antagonista situado en el interior de este fuelle. El tornillo de regulación asegura la regulación progresiva de la temporización ; las gamas de temporización cubren desde 0.1 segundos a 1 hora.

8.2.- Una bobina electromagnética para corriente continua o alterna, según los casos.

8.3.- Un juego de contactos de ruptura brusca y solidarios al temporizador neumático por medio de un juego de levas y palancas.

El relé de retardo a la desconexion tiene el siguiente funcionamiento : cuando se desexita la bobina , el contacto solidario con ella tarda cierto tiempo en soltarse, debido a la acción de el temporizador neumático. Al soltarse este contacto, actúa sobre un microrruptor, que desconecta el circuito de mando.

La temporización puede ser a la excitación o a la dersexcitacion de la bobina o combinando ambos efectos.

9.- Temporización magnética.

En este caso, se trata de relés cuya bobina esta alimentada exclusivamente por corriente continua.

La temporización magnética se consigue ensartando en el núcleo magnético del relé, un tubo de cobre. Este tubo puede tener el espesor de algunos milímetros y rodear al núcleo en toda su longitud, constituyendo una camisa o bien puede ser de un diámetro igual a la base del carrete de la bobina y una longitud limitada, y en este caso se llama manguito ; el manguito puede ser fijado delante, es decir, en la parte de la armadura o detrás, es decir, en la parte opuesta de la armadura. En ambos casos, como se verá enseguida los efectos de retardo serán distintos

Con camisa de cobre ( retardo a la desconexión)

Con manguito de cobre, lado armadura( retardo a la conexión y a la desconexión).

Con manguito de cobre, lado culata ( retardo a la desconexión)

1.-Culata, 2.- Núcleo de hierro, 3.- Camisa o manguito de cobre, 4.- Bobinado, 5.- Armadura.

La camisa o el manguito de cobre actúan como una espira en cortocircuito ; la corriente inducida en esta espira cortocircuitada se opone a las variaciones del flujo que la han engendrado, lo que origina el efecto de retardo.

Como dicho efecto aumenta con la intensidad de la corriente inducida, será conveniente una camisa maciza de metal buen conductor como el cobre, directamente enfilada sobre el núcleo ; de esta forma, se obtiene un buen retardo a la desconexion, mediante los reles de camisa, pero aumentando el efecto de atracción.

En los relés de manguito, cuando éste está en la parte anterior ( fig. B ), significa que el arrollamiento esta situado más atrás, aumentado el flujo dispersor y reduciendo por consiguiente, la eficacia de la bobina en la atracción ; como consecuencia, se obtiene retardo tanto a la conexión como a la desconexion del relé.

Si el manguito está situado en la parte posterior del relé ( fig. C ), se obtiene solamente un retardo a la desconexion del relé, dada la posición del arollamiento respecto a la armadura.

10.- Temporización térmica

Los relés térmicos o dispositivos que utilizan procedimientos térmicos para la temporización, pueden incluirse en los siguientes grupos :

relés de biláminas

relés de barras dilatables.

10.1.- Relés de biláminas

Recordemos que una bilamina esta constituida por dos laminas metálicas, acopladas en paralelo y atravesadas por la corriente eléctrica, que las calienta por el efecto Joule.

1.- bobinado de mando, 2.- bilaminas, 3.- bornes de salida.

Como los coeficientes de dilatación de las dos laminas son distintos cuando se calientas una atrae a la otra y cuando se enfrían vuelve a la posición inicial.

11.- Reles de barras dilatables

Constituyen una mejora de los anteriores, los contactos se mueven cuando la diferencia de temperatura entre dos barras dilatables idénticas alcanza el valor deseado, estando una de las barras calentada eléctricamente por la corriente de mando.

1.- bobinado de mando, 2.- barra dilatable, 3.- bornes de salida.

De esta forma las variaciones de temperatura ambiente actúan de la misma manera sobre la posición de las dos barras dilatables, sin tener efecto alguno sobre la posición de los contactos. Por consiguiente, solo la barra calentada eléctricamente manda los contactos. De esta forma, se obtiene temporizaciones comprendidas entre 2 segundos y 4 minutos, con una precisión de un 10 %.

12.- Temporización electrónica

La temporizacion electrónica está muy extendida. Se utiliza con reles electromagnéticos cuya bobina está prevista para ser alimentada con corriente continua. Para obtener una buena temporizacion, la tensión continua debe estabilizarse por ejemplo con ayuda de un diodo Zener.

El principio básico de este tipo de temporizacion es la carga o descarga de un condensador “ C “ mediante una resistencia “ R “. por lo general se emplean condensadores electroliticos de buena calidad, siempre que su resistencia de aislamiento sea bastante mayor que la resistencia de descarga R : en caso contrario, el condensador C se descargaría a través de su insuficiente resistencia de aislamiento.

http://html.rincondelvago.com/temporizadores-electricos.html

http://blogstemporizador.blogspot.com/2010/03/temporizador-al-trabajoal-reposo.html,  http://www.google.com.co/imagenes, 

APARATOS DE MANIOBRA

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http://www.slideshare.net/alejotase/aparatos-de-maniobra

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