Ofrecemos un pequeño material sobre el tema: "Electricidad para principiantes". Dará una comprensión inicial de los términos y fenómenos asociados con el movimiento de electrones en los metales.
Características del término
La electricidad es la energía de pequeñas partículas cargadas que se mueven en conductores en una dirección específica.
Con una corriente constante, no hay cambios en su magnitud ni en la dirección del movimiento durante un cierto período de tiempo. Si se elige una celda galvánica (batería) como fuente de corriente, entonces la carga se mueve de manera ordenada: desde el polo negativo hasta el extremo positivo. El proceso continúa hasta que desaparece por completo.
La corriente alterna cambia periódicamente tanto la magnitud como la dirección del movimiento.
circuito de transmisión de CA
Intentemos entender qué es una fase en una palabra que todo el mundo ha oído, pero no todo el mundo comprende su verdadero significado. No entraremos en detalles y detalles, seleccionaremos solo el material que necesita el artesano del hogar. Una red trifásica es un método de transmisión de corriente eléctrica, en el que la corriente fluye a través de tres cables diferentes y uno la devuelve. Por ejemplo, hay dos cables en un circuito eléctrico.
La corriente fluye a través del primer cable hasta el consumidor, por ejemplo, hasta una tetera. El segundo cable se utiliza para devolverlo. Cuando se abre dicho circuito, no habrá paso de carga eléctrica dentro del conductor. Este diagrama describe un circuito monofásico. en electricidad? Se considera fase a un cable por el que circula corriente eléctrica. El cero es el hilo por el que se realiza el retorno. En un circuito trifásico hay tres cables trifásicos a la vez.
Es necesario un panel eléctrico en el apartamento para la corriente en todas las habitaciones. Se consideran económicamente viables, ya que no requieren dos. Al acercarse al consumidor, la corriente se divide en tres fases, cada una con un cero. El electrodo de tierra, que se utiliza en una red monofásica, no soporta carga de trabajo. Él es un fusible.
Por ejemplo, si se produce un cortocircuito, existe peligro de descarga eléctrica o incendio. Para evitar tal situación, el valor actual no debe exceder un nivel seguro; el exceso va al suelo.
El manual "Escuela de electricistas" ayudará a los artesanos novatos a afrontar algunas averías de los electrodomésticos. Por ejemplo, si hay problemas con el funcionamiento del motor eléctrico de la lavadora, la corriente fluirá hacia la carcasa metálica exterior.
Si no hay conexión a tierra, la carga se distribuirá por toda la máquina. Cuando lo tocas con las manos, una persona actuará como conductor de tierra y recibirá una descarga eléctrica. Si hay un cable a tierra, esta situación no ocurrirá.
Características de la ingeniería eléctrica.
El libro de texto "Electricidad para tontos" es popular entre aquellos que están lejos de la física, pero planean utilizar esta ciencia con fines prácticos.
Se considera que la fecha de aparición de la ingeniería eléctrica es principios del siglo XIX. Fue en esta época cuando se creó la primera fuente de corriente. Los descubrimientos realizados en el campo del magnetismo y la electricidad lograron enriquecer la ciencia con nuevos conceptos y hechos de importante importancia práctica.
El manual "Escuela de Electricista" supone estar familiarizado con los términos básicos relacionados con la electricidad.
Muchos libros de física contienen diagramas eléctricos complejos y una variedad de términos confusos. Para que los principiantes comprendan todas las complejidades de esta sección de la física, se desarrolló un manual especial "Electricidad para principiantes". Una excursión al mundo del electrón debe comenzar con una consideración de leyes y conceptos teóricos. Los ejemplos ilustrativos y hechos históricos utilizados en el libro "Electricidad para principiantes" ayudarán a los electricistas novatos a adquirir conocimientos. Para comprobar su progreso, puede utilizar tareas, pruebas y ejercicios relacionados con la electricidad.
Si comprende que no tiene suficientes conocimientos teóricos para hacer frente de forma independiente a la conexión del cableado eléctrico, consulte los libros de referencia para "tontos".
Seguridad y práctica
Primero debe estudiar detenidamente la sección sobre precauciones de seguridad. En este caso, durante los trabajos relacionados con la electricidad, no se producirán situaciones de emergencia peligrosas para la salud.
Para poner en práctica los conocimientos teóricos adquiridos tras estudiar de forma independiente los conceptos básicos de la ingeniería eléctrica, puede empezar con electrodomésticos viejos. Antes de comenzar las reparaciones, asegúrese de leer las instrucciones incluidas con el dispositivo. No olvides que no debes bromear con la electricidad.
La corriente eléctrica está asociada con el movimiento de electrones en conductores. Si una sustancia no es capaz de conducir corriente, se le llama dieléctrico (aislante).
Para que los electrones libres puedan pasar de un polo a otro, debe existir una determinada diferencia de potencial entre ellos.
La intensidad de la corriente que pasa a través de un conductor está relacionada con el número de electrones que pasan a través de la sección transversal del conductor.
La velocidad del flujo de corriente se ve afectada por el material, la longitud y el área de la sección transversal del conductor. A medida que aumenta la longitud del cable, aumenta su resistencia.
Conclusión
La electricidad es una rama importante y compleja de la física. El manual "Electricidad para principiantes" examina las principales magnitudes que caracterizan la eficiencia de los motores eléctricos. Las unidades de voltaje son voltios, la corriente se mide en amperios.
Todo el mundo tiene un cierto poder. Se refiere a la cantidad de electricidad generada por un dispositivo durante un período de tiempo determinado. Los consumidores de energía (refrigeradores, lavadoras, hervidores, planchas) también tienen energía y consumen electricidad durante su funcionamiento. Si lo deseas, puedes realizar cálculos matemáticos y determinar el precio aproximado de cada electrodoméstico.
Bienvenido al vídeo curso de formación eléctrica. Este vídeo tutorial ayudará a todos los que se ocupan de la electricidad en el hogar, así como a muchos electricistas novatos, a comprender los términos y habilidades básicos. Un curso en vídeo de formación impartido por un joven electricista le ayudará en la vida y le salvará de una descarga eléctrica.
Curso de joven electricista
El autor del curso, Vladimr Kozin, le ayudará a aprender con ejemplos en vídeo qué es un circuito eléctrico, cómo está compuesto y funciona. Aprenderá cómo funciona un circuito eléctrico con un interruptor, así como con un interruptor de dos elementos.
Breve contenido del curso: El curso en vídeo consta de 5 partes, cada una con 2 lecciones. curso Curso de joven electricista con una duración total de unas 3 horas.
- En la primera parte, conocerá los conceptos básicos de la ingeniería eléctrica, considerará los diagramas más simples para conectar bombillas, interruptores, enchufes y aprenderá sobre los tipos de herramientas de electricista;
- En la segunda parte te hablarán sobre los tipos y finalidades de los materiales para el trabajo de un electricista: cables, alambres, cordones y montarás un circuito eléctrico sencillo;
- En la tercera parte aprenderás cómo conectar un interruptor y conexiones en paralelo en circuitos eléctricos;
- En la cuarta parte verás el montaje de un circuito eléctrico con un interruptor de dos botones y un modelo de la fuente de alimentación de la habitación;
Objetivo de aprendizaje final: En la quinta parte, considerará un modelo completo del suministro eléctrico de una habitación con interruptor y recibirá consejos sobre seguridad al trabajar con equipos eléctricos.
Lección 1. Curso de joven electricista.
Lección 2. Herramienta de electricista.
Lección 3. Materiales para instalación eléctrica cable AVVG y VVG.
Lección 4. Circuito eléctrico simple.
Lección 5. Circuito eléctrico con interruptor.
Lección 6. Conexión en paralelo.
Lección 7. Circuito eléctrico con interruptor de dos cuadros.
Lección 8. Modelo de suministro eléctrico de locales
Lección 9. Modelo de alimentación de una habitación con apagado automático.
Lección 10. Seguridad.
Empecemos por el concepto de electricidad. La corriente eléctrica es el movimiento ordenado de partículas cargadas bajo la influencia de un campo eléctrico. Las partículas pueden ser electrones libres del metal si la corriente fluye a través de un alambre metálico, o iones si la corriente fluye en un gas o líquido.
También hay novedades en el campo de los semiconductores, pero este es un tema de discusión aparte. Un ejemplo es un transformador de alto voltaje de un horno de microondas: primero, los electrones fluyen a través de los cables, luego los iones se mueven entre los cables, respectivamente, primero la corriente fluye a través del metal y luego a través del aire. Una sustancia se llama conductor o semiconductor si contiene partículas que pueden transportar una carga eléctrica. Si no existen tales partículas, entonces dicha sustancia se llama dieléctrico; no conduce electricidad. Las partículas cargadas llevan una carga eléctrica, que se mide como q en culombios. 
La unidad de medida de la intensidad de la corriente se llama amperio y se designa con la letra I, una corriente de 1 amperio se forma cuando una carga de 1 culombio pasa por un punto de un circuito eléctrico en 1 segundo, es decir, en términos generales, la La intensidad de la corriente se mide en culombios por segundo. Y, en esencia, la intensidad de la corriente es la cantidad de electricidad que fluye por unidad de tiempo a través de la sección transversal de un conductor. Cuantas más partículas cargadas recorran el cable, mayor será la corriente.
Para hacer que las partículas cargadas se muevan de un polo a otro, es necesario crear una diferencia de potencial o –voltaje– entre los polos. El voltaje se mide en voltios y se designa con la letra V o U. Para obtener un voltaje de 1 voltio, es necesario transferir una carga de 1 C entre los polos, mientras se realiza un trabajo de 1 J. Estoy de acuerdo, no está claro . 
Para mayor claridad, imagine un tanque de agua ubicado a cierta altura. Del tanque sale un tubo. El agua fluye a través de la tubería bajo la influencia de la gravedad. Sea el agua una carga eléctrica, la altura de la columna de agua sea el voltaje y la velocidad del flujo del agua sea la corriente eléctrica. Más precisamente, no el caudal, sino la cantidad de agua que sale por segundo. Entiendes que cuanto mayor sea el nivel del agua, mayor será la presión debajo. Y cuanto mayor sea la presión debajo, más agua fluirá a través de la tubería porque la velocidad será mayor. Asimismo, cuanto mayor sea el voltaje, más corriente fluirá en el circuito. 
La relación entre las tres cantidades consideradas en un circuito de corriente continua está determinada por la ley de Ohm, que se expresa mediante esta fórmula, y parece que la intensidad de la corriente en el circuito es directamente proporcional al voltaje e inversamente proporcional a la resistencia. Cuanto mayor es la resistencia, menor es la corriente y viceversa. 
Agregaré algunas palabras más sobre la resistencia. Se puede medir o contar. Digamos que tenemos un conductor que tiene una longitud y un área de sección transversal conocidas. Cuadrado, redondo, no importa. Diferentes sustancias tienen diferentes resistividades, y para nuestro conductor imaginario existe esta fórmula que determina la relación entre longitud, área de sección transversal y resistividad. La resistividad de las sustancias se puede encontrar en Internet en forma de tablas. 
Nuevamente podemos hacer una analogía con el agua: el agua fluye a través de una tubería, aunque la tubería tenga una rugosidad específica. Es lógico suponer que cuanto más larga y estrecha sea la tubería, menos agua fluirá a través de ella por unidad de tiempo. ¿Mira qué simple es? Ni siquiera necesitas memorizar la fórmula, sólo imagina una pipa con agua.
En cuanto a medir la resistencia, necesitas un dispositivo, un óhmetro. Hoy en día, los instrumentos universales son más populares: los multímetros, que miden resistencia, corriente, voltaje y muchas otras cosas. Hagamos un experimento. Tomaré un trozo de alambre de nicrom de longitud y área de sección transversal conocidas, buscaré la resistividad en el sitio web donde lo compré y calcularé la resistencia. Ahora mediré la misma pieza usando el dispositivo. Para una resistencia tan pequeña, tendré que restar la resistencia de las sondas de mi dispositivo, que es de 0,8 ohmios. ¡Así!
La escala del multímetro se divide según el tamaño de las cantidades medidas; esto se hace para una mayor precisión de medición. Si quiero medir una resistencia con un valor nominal de 100 kOhm, coloco el mango en la resistencia más grande y cercana. En mi caso son 200 kiloohmios. Si quiero medir 1 kiloohmio, uso 2 ohmios. Esto es cierto para medir otras cantidades. Es decir, la escala muestra los límites de la medida en la que debes caer.
Sigamos divirtiéndonos con el multímetro e intentemos medir el resto de cantidades que hemos aprendido. Tomaré varias fuentes de CC diferentes. Que sea una fuente de alimentación de 12 voltios, un puerto USB y un transformador que hizo mi abuelo en su juventud. 
Podemos medir el voltaje en estas fuentes ahora mismo conectando un voltímetro en paralelo, es decir, directamente al más y al menos de las fuentes. Con el voltaje todo está claro, se puede tomar y medir. Pero para medir la intensidad de la corriente, es necesario crear un circuito eléctrico a través del cual fluirá la corriente. Debe haber un consumidor o carga en el circuito eléctrico. Conectemos un consumidor a cada fuente. Un trozo de tira de LED, un motor y una resistencia (160 ohmios).
Midamos la corriente que fluye en los circuitos. Para hacer esto, cambio el multímetro al modo de medición actual y cambio la sonda a la entrada actual. El amperímetro está conectado en serie al objeto que se está midiendo. Aquí está el diagrama, también conviene recordarlo y no confundirlo con conectar un voltímetro. Por cierto, existen las pinzas amperimétricas. Le permiten medir la corriente en un circuito sin conectarse directamente al circuito. Es decir, no es necesario desconectar los cables, simplemente los coloca sobre el cable y se miden. Bien, volvamos a nuestro amperímetro habitual. 
Entonces medí todas las corrientes. Ahora sabemos cuánta corriente se consume en cada circuito. Aquí tenemos LED brillando, aquí el motor gira y aquí... Quédate ahí, ¿qué hace una resistencia? No nos canta canciones, no ilumina la habitación y no hace girar ningún mecanismo. Entonces, ¿en qué gasta esos 90 miliamperios? Esto no funcionará, averigüémoslo. ¡Eh, tú! ¡Ay, está buenísimo! ¡Así que aquí es donde se gasta la energía! ¿Es posible calcular de alguna manera qué tipo de energía hay aquí? Resulta que es posible. La ley que describe el efecto térmico de la corriente eléctrica fue descubierta en el siglo XIX por dos científicos, James Joule y Emilius Lenz. 
La ley se llamó ley de Joule-Lenz. Se expresa mediante esta fórmula y muestra numéricamente cuántos julios de energía se liberan en un conductor por el que fluye corriente por unidad de tiempo. A partir de esta ley se puede encontrar la potencia que se libera en este conductor; la potencia se denota con la letra inglesa P y se mide en vatios. Encontré esta tableta genial que conecta todas las cantidades que hemos estudiado hasta ahora.
Así, en mi mesa, la energía eléctrica se utiliza para iluminar, realizar trabajos mecánicos y calentar el aire circundante. Por cierto, es según este principio que funcionan varios calentadores, hervidores eléctricos, secadores de pelo, soldadores, etc. Por todas partes hay una fina espiral que se calienta bajo la influencia de la corriente. 
Este punto debe tenerse en cuenta al conectar cables a la carga, es decir, este concepto también incluye el tendido de cableado a enchufes en todo el apartamento. Si toma un cable que es demasiado delgado para conectarlo a un tomacorriente y conecta una computadora, un hervidor y un microondas a este tomacorriente, el cable puede calentarse y provocar un incendio. Por lo tanto, existe una señal que conecta el área de la sección transversal de los cables con la potencia máxima que fluirá a través de estos cables. Si decides tirar de cables, no lo olvides. 
Además, en el marco de este número, me gustaría recordar las características de las conexiones en serie y en paralelo de los consumidores actuales. Con una conexión en serie, la corriente es la misma en todos los consumidores, el voltaje se divide en partes y la resistencia total de los consumidores es la suma de todas las resistencias. Con una conexión en paralelo, el voltaje en todos los consumidores es el mismo, la intensidad de la corriente se divide y la resistencia total se calcula utilizando esta fórmula.
Esto plantea un punto muy interesante que se puede utilizar para medir la fuerza actual. Digamos que necesitas medir la corriente en un circuito de aproximadamente 2 amperios. Un amperímetro no puede realizar esta tarea, por lo que puede utilizar la ley de Ohm en su forma pura. Sabemos que la intensidad actual es la misma en una conexión en serie. Tomemos una resistencia con una resistencia muy pequeña e insertémosla en serie con la carga. Midamos el voltaje en él. Ahora, usando la ley de Ohm, encontramos la intensidad actual. Como ves, coincide con el cálculo de la cinta. Lo principal que hay que recordar aquí es que esta resistencia adicional debe tener la menor resistencia posible para tener un impacto mínimo en las mediciones. 
Hay un punto más muy importante que debes conocer. Todas las fuentes tienen una corriente de salida máxima; si se excede esta corriente, la fuente puede calentarse, fallar y, en el peor de los casos, incluso incendiarse. El resultado más favorable es cuando la fuente tiene protección contra sobrecorriente, en cuyo caso simplemente cortará la corriente. Como recordamos de la ley de Ohm, cuanto menor es la resistencia, mayor es la corriente. Es decir, si toma un trozo de cable como carga, es decir, cierra la fuente a sí misma, entonces la intensidad de la corriente en el circuito saltará a valores enormes, esto se llama cortocircuito. Si recuerdas el comienzo del problema, puedes hacer una analogía con el agua. Si sustituimos la resistencia cero en la ley de Ohm, obtenemos una corriente infinitamente grande. En la práctica esto, por supuesto, no sucede, porque la fuente tiene una resistencia interna que está conectada en serie. Esta ley se llama ley de Ohm para un circuito completo. Por tanto, la corriente de cortocircuito depende del valor de la resistencia interna de la fuente.
Ahora volvamos a la corriente máxima que la fuente puede producir. Como ya dije, la corriente en el circuito está determinada por la carga. Mucha gente me escribió en VK y me hizo algo como esta pregunta, la exageraré un poco: Sanya, tengo una fuente de alimentación de 12 voltios y 50 amperios. Si le conecto un pequeño trozo de tira de LED, ¿se quemará? No, por supuesto que no arderá. 50 amperios es la corriente máxima que puede producir la fuente. Si le conectas un trozo de cinta, aguantará bien, digamos 100 miliamperios, y listo. La corriente en el circuito será de 100 miliamperios y nadie se quemará en ningún lado. Otra cosa es que si toma un kilómetro de tira de LED y la conecta a esta fuente de alimentación, la corriente allí será superior a la permitida y lo más probable es que la fuente de alimentación se sobrecaliente y falle. Recuerde, es el consumidor quien determina la cantidad de corriente en el circuito. Esta unidad puede generar un máximo de 2 amperios y cuando la cortocircuito al perno, no le pasa nada. Pero a la fuente de alimentación esto no le gusta: funciona en condiciones extremas. Pero si tomamos una fuente capaz de entregar decenas de amperios, al perno no le gustará esta situación. 
Como ejemplo, calculemos la fuente de alimentación que se necesitará para alimentar una sección conocida de tira de LED. Entonces, compramos un carrete de tira de LED a los chinos y queremos alimentar tres metros de esta misma tira. Primero, vamos a la página del producto e intentamos encontrar cuántos vatios consume un metro de cinta. No pude encontrar esta información, entonces hay este letrero. Veamos qué tipo de cinta tenemos. Diodos 5050, 60 piezas por metro. Y vemos que la potencia es de 14 vatios por metro. Quiero 3 metros, lo que significa que la potencia será de 42 vatios. Es recomendable llevar una fuente de alimentación con una reserva de energía del 30% para que no funcione en modo crítico. Como resultado, obtenemos 55 vatios. La fuente de alimentación adecuada más cercana será de 60 vatios. A partir de la fórmula de potencia expresamos la intensidad actual y la encontramos, sabiendo que los LED funcionan con un voltaje de 12 voltios. Resulta que necesitamos una unidad con una corriente de 5 amperios. Por ejemplo, vamos a Ali, lo encontramos y lo compramos.
Es muy importante conocer el consumo actual a la hora de realizar cualquier producto casero USB. La corriente máxima que se puede tomar del USB es de 500 miliamperios y es mejor no superarla.
Y finalmente, unas breves palabras sobre las precauciones de seguridad. Aquí puede ver hasta qué punto la electricidad se considera inofensiva para la vida humana. 
Cada uno de nosotros, cuando comenzamos a involucrarnos en algo nuevo, inmediatamente nos precipitamos al "abismo de la pasión", tratando de completar o implementar proyectos difíciles. hecho en casa. Esto me pasó cuando me interesé por la electrónica. Pero como suele ocurrir, los primeros fracasos mermaron la pasión. Sin embargo, no estaba acostumbrado a retroceder y comencé a comprender sistemáticamente (literalmente desde el principio) los misterios del mundo de la electrónica. Y así nació la “guía para técnicos principiantes”.
Paso 1: voltaje, corriente, resistencia
Estos conceptos son fundamentales y sin estar familiarizado con ellos, seguir enseñando los conceptos básicos no tendría sentido. Recordemos que todo material está formado por átomos, y cada átomo a su vez tiene tres tipos de partículas. Un electrón es una de estas partículas que tiene carga negativa. Los protones tienen carga positiva. Los materiales conductores (plata, cobre, oro, aluminio, etc.) tienen muchos electrones libres que se mueven aleatoriamente. El voltaje es la fuerza que hace que los electrones se muevan en una dirección determinada. Un flujo de electrones que se mueve en una dirección se llama corriente. Cuando los electrones se mueven a través de un conductor, encuentran algún tipo de fricción. Esta fricción se llama resistencia. La resistencia "exprime" el libre movimiento de los electrones, reduciendo así la cantidad de corriente.
Una definición más científica de corriente es la tasa de cambio en el número de electrones en una determinada dirección. La unidad de corriente es el amperio (I). En los circuitos electrónicos, la corriente que fluye está en el rango de los miliamperios (1 amperio = 1000 miliamperios). Por ejemplo, la corriente típica de un LED es de 20 mA.
La unidad de medida del voltaje es el voltio (V). La batería es una fuente de voltaje. Los voltajes de 3V, 3,3V, 3,7V y 5V son los más comunes en circuitos y dispositivos electrónicos.
El voltaje es la causa y la corriente es el resultado.
La unidad de resistencia es Ohm (Ω).
Paso 2: fuente de alimentación
La batería es una fuente de voltaje o fuente "adecuada" de electricidad. La batería produce electricidad a través de una reacción química interna. Tiene dos terminales en el exterior. Uno de ellos es el terminal positivo (+ V) y el otro es el terminal negativo (-V), o “tierra”. Normalmente existen dos tipos de fuentes de alimentación.
- Baterías;
- Baterías.
Las baterías se usan una vez y luego se desechan. Las baterías se pueden utilizar varias veces. Las baterías vienen en muchas formas y tamaños, desde baterías en miniatura que se utilizan para alimentar audífonos y relojes de pulsera hasta baterías del tamaño de una habitación que brindan energía de respaldo para centrales telefónicas y centros de computación. Dependiendo de la composición interna, las fuentes de alimentación pueden ser de diferentes tipos. Algunos de los tipos más comunes utilizados en proyectos de robótica e ingeniería son:
Baterías 1,5 V
Las baterías con este voltaje pueden venir en diferentes tamaños. Los tamaños más comunes son AA y AAA. Rango de capacidad de 500 a 3000 mAh.
moneda de litio de 3v
Todas estas celdas de litio tienen una potencia nominal de 3 V (con carga) y un voltaje de circuito abierto de alrededor de 3,6 V. La capacidad puede alcanzar de 30 a 500 mAh. Muy utilizado en dispositivos portátiles debido a su reducido tamaño.
Hidruro metálico de níquel (NiMH)
Estas baterías tienen una alta densidad de energía y pueden cargarse casi instantáneamente. Otra característica importante es el precio. Estas baterías son baratas (en comparación con su tamaño y capacidad). Este tipo de batería se utiliza mucho en robótica. productos caseros.
Baterías de iones de litio y polímeros de litio de 3,7 V
Tienen buena capacidad de descarga, alta densidad de energía, excelente rendimiento y tamaño pequeño. La batería de polímero de litio se utiliza ampliamente en robótica.
batería de 9 voltios
La forma más común es un prisma rectangular con bordes redondeados y terminales ubicados en la parte superior. La capacidad es de unos 600 mAh.
Plomo-ácido
Las baterías de plomo-ácido son el caballo de batalla de toda la industria electrónica. Son increíblemente baratos, recargables y fáciles de comprar. Las baterías de plomo-ácido se utilizan en ingeniería mecánica, UPS (sistemas de alimentación ininterrumpida), robótica y otros sistemas donde se necesita un gran suministro de energía y el peso no es tan importante. Los voltajes más comunes son 2V, 6V, 12V y 24V.
Conexión serie-paralelo de baterías
La fuente de alimentación se puede conectar en serie o en paralelo. Cuando se conecta en serie, el voltaje aumenta y cuando se conecta en paralelo, el valor de la corriente aumenta.
Hay dos puntos importantes respecto a las baterías:
La capacidad es una medida (normalmente en amperios-h) de carga almacenada en una batería y está determinada por la masa de material activo que contiene. La capacidad representa la cantidad máxima de energía que se puede extraer bajo ciertas condiciones específicas. Sin embargo, la capacidad real de almacenamiento de energía de una batería puede variar significativamente del valor nominal indicado, y la capacidad de la batería depende en gran medida de la edad, la temperatura y las condiciones de carga o descarga.
La capacidad de la batería se mide en vatios-hora (Wh), kilovatios-hora (kWh), amperios-hora (Ah) o miliamperios-hora (mAh). Un vatio-hora es el voltaje (V) multiplicado por la corriente (I) (obtenemos potencia; la unidad de medida es Watts (W)) que una batería puede producir durante un cierto período de tiempo (generalmente 1 hora). Dado que el voltaje es fijo y depende del tipo de batería (alcalina, litio, plomo-ácido, etc.), a menudo sólo se marcan Ah o mAh en la carcasa exterior (1000 mAh = 1Ah). Para un funcionamiento más prolongado de un dispositivo electrónico, es necesario llevar baterías con baja corriente de fuga. Para determinar la duración de la batería, divida la capacidad por la corriente de carga real. Un circuito que consume 10 mA y está alimentado por una batería de 9 voltios funcionará durante aproximadamente 50 horas: 500 mAh / 10 mA = 50 horas.
Con muchos tipos de baterías, no se puede "drenar" la energía por completo (en otras palabras, la batería no se puede descargar por completo) sin causar daños graves y, a menudo, irreparables a los componentes químicos. La profundidad de descarga (DOD) de una batería determina la fracción de corriente que se puede extraer. Por ejemplo, si el fabricante define DOD como 25%, entonces solo se puede utilizar el 25% de la capacidad de la batería.
Las tasas de carga/descarga afectan la capacidad nominal de la batería. Si la fuente de alimentación se descarga muy rápidamente (es decir, la corriente de descarga es alta), entonces la cantidad de energía que se puede extraer de la batería se reduce y la capacidad será menor. Por otro lado, si la batería se descarga muy lentamente (se utiliza poca corriente), entonces la capacidad será mayor.
La temperatura de la batería también afectará la capacidad. A temperaturas más altas, la capacidad de la batería es generalmente mayor que a temperaturas más bajas. Sin embargo, aumentar intencionadamente la temperatura no es una forma eficaz de aumentar la capacidad de la batería, ya que también reduce la vida útil de la propia fuente de alimentación.
Capacidad C: Las corrientes de carga y descarga de cualquier batería se miden en relación con su capacidad. La mayoría de las baterías, con excepción de las de plomo-ácido, tienen una clasificación de 1C. Por ejemplo, una batería con una capacidad de 1000 mAh produce 1000 mA durante una hora si el nivel es 1C. La misma batería, a 0,5°C, produce 500 mA durante dos horas. Con un nivel de 2C, la misma batería produce 2000mA durante 30 minutos. 1C a menudo se conoce como alta de una hora; 0,5°C es como un reloj de dos horas y 0,1°C es como un reloj de 10 horas.
La capacidad de la batería generalmente se mide mediante un analizador. Los analizadores actuales muestran información como un porcentaje basado en el valor de capacidad nominal. Una batería nueva a veces produce más del 100% de corriente. En este caso, la batería simplemente tiene una clasificación conservadora y puede durar más de lo que especifica el fabricante.
El cargador se puede seleccionar en términos de capacidad de la batería o valor C. Por ejemplo, un cargador con clasificación C/10 cargará completamente la batería en 10 horas, un cargador con clasificación 4C cargará la batería en 15 minutos. Las velocidades de carga muy rápidas (1 hora o menos) generalmente requieren que el cargador controle cuidadosamente los parámetros de la batería, como los límites de voltaje y la temperatura, para evitar sobrecargas y daños a la batería.
El voltaje de una celda galvánica está determinado por las reacciones químicas que tienen lugar en su interior. Por ejemplo, las pilas alcalinas son de 1,5 V, todas las pilas de plomo-ácido son de 2 V y las de litio son de 3 V. Las baterías pueden estar compuestas de varias celdas, por lo que rara vez verá una batería de plomo-ácido de 2 V. Por lo general, están conectados internamente para proporcionar 6 V, 12 V o 24 V. Tenga en cuenta que el voltaje nominal de una batería AA de "1,5 V" en realidad comienza en 1,6 V, luego cae rápidamente a 1,5 y luego desciende lentamente a 1,0 V. momento en el que la batería se considera "descargada".
Cómo elegir la mejor batería para artesanía?
Como ya comprenderá, existen muchos tipos de baterías con diferentes composiciones químicas disponibles en el dominio público, por lo que no es fácil elegir qué potencia es mejor para su proyecto en particular. Si el proyecto depende mucho de la energía (grandes sistemas de sonido y motores productos caseros) debe elegir una batería de plomo-ácido. Si quieres construir un portátil debajo del árbol, que consumirá poca corriente, entonces debes elegir una batería de litio. Para cualquier proyecto portátil (peso ligero y suministro de energía moderado), elija una batería de iones de litio. Puede elegir una batería de hidruro metálico de níquel (NIMH) más barata, aunque son más pesadas, pero no son inferiores a las de iones de litio en otras características. Si desea realizar un proyecto que consume mucha energía, una batería alcalina de iones de litio (LiPo) sería la mejor opción porque es de tamaño pequeño, liviana en comparación con otros tipos de baterías, se recarga muy rápidamente y entrega alta corriente.
¿Quieres que tus baterías duren mucho tiempo? Utilice un cargador de alta calidad que tenga sensores para mantener niveles de carga adecuados y una carga de baja corriente. Un cargador barato acabará con tus baterías.
Paso 3: Resistencias
Una resistencia es un elemento muy simple y más común en los circuitos. Se utiliza para controlar o limitar la corriente en un circuito eléctrico.
Las resistencias son componentes pasivos que sólo consumen energía (y no pueden producirla). Las resistencias generalmente se agregan a un circuito donde complementan componentes activos como amplificadores operacionales, microcontroladores y otros circuitos integrados. Por lo general, se utilizan para limitar la corriente, separar voltajes y separar líneas de E/S.
La resistencia de una resistencia se mide en ohmios. Se pueden asociar valores más grandes con el prefijo kilo, mega o giga para que los valores sean fáciles de leer. A menudo puedes ver resistencias etiquetadas como kOhm y MOhm (las resistencias de mOhm son mucho menos comunes). Por ejemplo, una resistencia de 4700 Ω equivale a una resistencia de 4,7 kΩ y una resistencia de 5600 000 Ω se puede escribir como 5600 kΩ o (más comúnmente) 5,6 MΩ.
Hay miles de tipos diferentes de resistencias y muchas empresas que las fabrican. Si tomamos una gradación aproximada, existen dos tipos de resistencias:
- con características claramente definidas;
- de uso general, cuyas características pueden “caminar” (el propio fabricante indica la posible desviación).
Ejemplo de características generales:
- Coeficiente de temperatura;
- Factor de voltaje;
- Rango de frecuencia;
- Fuerza;
- Tamaño físico.
Según sus propiedades las resistencias se pueden clasificar en:
resistencia lineal- un tipo de resistencia cuya resistencia permanece constante al aumentar la diferencia de potencial (voltaje) que se le aplica (la resistencia y la corriente que pasa a través de la resistencia no cambian con el voltaje aplicado). Las características de la característica corriente-voltaje de dicha resistencia son una línea recta.
Resistencia no lineal Es una resistencia cuya resistencia cambia dependiendo del valor del voltaje aplicado o de la corriente que fluye a través de él. Este tipo tiene una característica corriente-voltaje no lineal y no sigue estrictamente la ley de Ohm.
Existen varios tipos de resistencias no lineales:
- Resistencias NTC (coeficiente de temperatura negativo): su resistencia disminuye al aumentar la temperatura.
- Resistencias PEC (coeficiente de temperatura positivo): su resistencia aumenta al aumentar la temperatura.
- Resistencias LZR (resistencias dependientes de la luz): su resistencia cambia con los cambios en la intensidad del flujo de luz.
- Resistencias VDR (resistencias dependientes del voltaje): su resistencia disminuye críticamente cuando el valor del voltaje excede un cierto valor.
Las resistencias no lineales se utilizan en varios proyectos. LZR se utiliza como sensor en varios proyectos de robótica.
Además, las resistencias vienen con un valor constante y variable:
Resistencias fijas- tipos de resistencias cuyo valor ya está establecido durante la producción y no se puede cambiar durante el uso.
Resistencia variable o potenciómetro – un tipo de resistencia cuyo valor se puede cambiar durante el uso. Este tipo suele tener un eje que se gira o se mueve manualmente para cambiar el valor de resistencia en un rango fijo, p. 0 kOhmios a 100 kOhmios.
Tienda Resistencia:
Este tipo de resistencia consta de un "paquete" que contiene dos o más resistencias. Dispone de varios terminales a través de los cuales se puede seleccionar el valor de resistencia.
La composición de las resistencias es:
Carbón:
El núcleo de estas resistencias está fabricado con carbono y un aglutinante, lo que crea la resistencia requerida. El núcleo tiene contactos en forma de copa que sujetan la varilla de resistencia a cada lado. Todo el núcleo está relleno de un material (como baquelita) en una carcasa aislada. La carcasa tiene una estructura porosa, por lo que las resistencias compuestas de carbono son sensibles a la humedad ambiental relativa.
Este tipo de resistencias suelen producir ruido en el circuito debido a los electrones que pasan a través de las partículas de carbono, por lo que estas resistencias no se utilizan en circuitos "importantes", aunque sí son más económicas.
Deposición de carbono:
Una resistencia que se fabrica depositando una fina capa de carbono alrededor de una varilla de cerámica se llama resistencia depositada de carbono. Se fabrica calentando varillas de cerámica dentro de un matraz de metano y depositando carbono a su alrededor. El valor de la resistencia está determinado por la cantidad de carbono depositado alrededor de la varilla cerámica.
Resistencia de película:
La resistencia se fabrica depositando metal rociado al vacío sobre una base de varilla de cerámica. Este tipo de resistencias son muy fiables, tienen una alta estabilidad y además tienen un alto coeficiente de temperatura. Aunque son caros en comparación con otros, se utilizan en sistemas básicos.
Resistencia bobinada:
Una resistencia bobinada se fabrica enrollando un alambre metálico alrededor de un núcleo cerámico. El alambre metálico es una aleación de varios metales seleccionados según las características indicadas y la resistencia de la resistencia requerida. Este tipo de resistencia tiene una alta estabilidad y también puede manejar alta potencia, pero generalmente son más voluminosas que otros tipos de resistencias.
Metal-cerámica:
Estas resistencias se fabrican horneando algunos metales mezclados con cerámica sobre un sustrato cerámico. La proporción de la mezcla en una resistencia mixta de metal y cerámica determina el valor de resistencia. Este tipo es muy estable y también tiene una resistencia medida con precisión. Se utilizan principalmente para montaje superficial en placas de circuito impreso.
Resistencias de precisión:
Resistencias cuyo valor de resistencia se encuentra dentro de una tolerancia, por lo que son muy precisas (el valor nominal está en un rango estrecho).
Todas las resistencias tienen una tolerancia, que se expresa como porcentaje. La tolerancia nos dice qué tan cerca del valor nominal puede variar la resistencia. Por ejemplo, una resistencia de 500 Ω que tiene un valor de tolerancia del 10 % podría tener una resistencia entre 550 Ω o 450 Ω. Si la resistencia tiene una tolerancia del 1%, la resistencia solo cambiará un 1%. Entonces, una resistencia de 500 Ω puede variar de 495 Ω a 505 Ω.
Una resistencia de precisión es una resistencia que tiene un nivel de tolerancia de sólo el 0,005%.
Resistencia fusible:
La resistencia bobinada está diseñada para quemarse fácilmente cuando la potencia nominal excede el umbral límite. Por tanto, la resistencia fusible tiene dos funciones. Cuando no se excede el suministro, sirve como limitador de corriente. Cuando se excede la potencia nominal, el oa funciona como un fusible; una vez fundido, el circuito se abre, lo que protege los componentes de cortocircuitos.
Termistores:
Una resistencia sensible al calor cuyo valor de resistencia cambia con la temperatura de funcionamiento.
Los termistores muestran un coeficiente de temperatura positivo (PTC) o un coeficiente de temperatura negativo (NTC).
La cantidad de cambios de resistencia con los cambios en la temperatura de funcionamiento depende del tamaño y diseño del termistor. Siempre es mejor consultar los datos de referencia para conocer todas las especificaciones de los termistores.
Fotorresistores:
Resistencias cuya resistencia cambia en función del flujo luminoso que incide sobre su superficie. En un ambiente oscuro, la resistencia del fotorresistor es muy alta, varios M Ω. Cuando una luz intensa incide sobre la superficie, la resistencia del fotorresistor cae significativamente.
Por tanto, los fotorresistores son resistencias variables, cuya resistencia depende de la cantidad de luz que incide sobre su superficie.
Tipos de resistencias con y sin cables:
Resistencias terminales: este tipo de resistencia se utilizó en los primeros circuitos electrónicos. Los componentes se conectaron a los terminales de salida. Con el tiempo, comenzaron a utilizarse placas de circuito impreso, en cuyos orificios de montaje se soldaban los cables de los elementos de radio.
Resistencias de montaje en superficie:
Este tipo de resistencia se ha utilizado cada vez más desde la introducción de la tecnología de montaje en superficie. Normalmente, este tipo de resistencia se crea mediante el uso de tecnología de película delgada.
Paso 4: Valores de resistencia estándar o comunes
El sistema de designación tiene orígenes que se remontan a principios del siglo pasado, cuando la mayoría de las resistencias eran de carbono con tolerancias de fabricación relativamente pobres. La explicación es bastante sencilla: utilizando una tolerancia del 10% se puede reducir el número de resistencias producidas. Sería ineficaz producir resistencias de 105 ohmios, ya que 105 está dentro del rango de tolerancia del 10% de una resistencia de 100 ohmios. La siguiente categoría del mercado es la de 120 ohmios porque una resistencia de 100 ohmios con una tolerancia del 10% tendrá un rango entre 90 y 110 ohmios. Una resistencia de 120 ohmios tiene un rango entre 110 y 130 ohmios. Según esta lógica, es preferible producir resistencias con una tolerancia del 10% de 100, 120, 150, 180, 220, 270, 330, etc. (redondeadas en consecuencia). Esta es la serie E12 que se muestra a continuación.
Tolerancia 20% E6,
Tolerancia 10% E12,
Tolerancia 5% E24 (y normalmente 2% de tolerancia)
Tolerancia 2% E48,
E96 1% de tolerancia,
E192 0,5, 0,25, 0,1% y tolerancias superiores.
Valores de resistencia estándar:
Serie E6: (20% de tolerancia) 10, 15, 22, 33, 47, 68
Serie E12: (10% de tolerancia) 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82
Serie E24: (5% de tolerancia) 10, 11, 12, 13, 15, 16, 18, 20, 22, 24, 27, 30, 33, 36, 39, 43, 47, 51, 56, 62, 68, 75, 82, 91
Serie E48: (2% de tolerancia) 100, 105, 110, 115, 121, 127, 133, 140, 147, 154, 162, 169, 178, 187, 196, 205, 215, 226, 237, 249, 261, 274, 287, 301, 316, 332, 348, 365, 383, 402, 422, 442, 464, 487, 511, 536, 562, 590, 619, 649, 681, 715, 750, 787, 825, 8 66 , 909, 953
Serie E96: (1% de tolerancia) 100, 102, 105, 107, 110, 113, 115, 118, 121, 124, 127, 130, 133, 137, 140, 143, 147, 150, 154, 158, 162, 165, 169, 174, 178, 182, 187, 191, 196, 200, 205, 210, 215, 221, 226, 232, 237, 243, 249, 255, 261, 267, 274, 280, 287, 2 94 , 301, 309, 316, 324, 332, 340, 348, 357, 365, 374, 383, 392, 402, 412, 422, 432, 442, 453, 464, 475, 487, 491, 511, 523, 5 36, 549, 562, 576, 590, 604, 619, 634, 649, 665, 681, 698, 715, 732, 750, 768, 787, 806, 825, 845, 866, 887, 909, 931, 95 9, 9 76
Serie E192: (0,5, 0,25, 0,1 y 0,05% de tolerancia) 100, 101, 102, 104, 105, 106, 107, 109, 110, 111, 113, 114, 115, 117, 118, 120, 121, 123, 124, 126, 127, 129, 130, 132, 133, 135, 137, 138, 140, 142, 143, 145, 147, 149, 150, 152, 154, 156, 1 58, 160, 162, 164, 165 , 167, 169, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184, 187, 189, 191, 193, 196, 198, 200, 203, 205, 208, 210, 2 13, 215, 218, 221 , 223, 226, 229, 232, 234, 237, 240, 243, 246, 249, 252, 255, 258, 261, 264, 267, 271, 274, 277, 280, 284, 2 87, 291, 294, 298 , 301, 305, 309, 312, 316, 320, 324, 328, 332, 336, 340, 344, 348, 352, 357, 361, 365, 370, 374, 379, 383, 3 88, 392, 397 , 402, 407, 412, 417, 422, 427, 432, 437, 442, 448, 453, 459, 464, 470, 475, 481, 487, 493, 499, 505, 511, 517, 5 23, 530, 536 , 542, 549, 556, 562, 569, 576, 583, 590, 597, 604, 612, 619, 626, 634, 642, 649, 657, 665, 673, 681, 690, 698, 7 06, 715 , 723, 732, 741, 750, 759, 768, 777, 787, 796, 806, 816, 825, 835, 845, 856, 866, 876, 887, 898, 909, 920, 931, 942, 9 53, 965 , 976, 988
Al diseñar hardware, es mejor ceñirse a la sección más baja, es decir. Es mejor utilizar E6 en lugar de E12. De tal forma que se minimice el número de grupos diferentes en cualquier equipo.
Continuará
Hoy en día, cualquiera puede familiarizarse con los conceptos básicos de la ingeniería eléctrica sin siquiera salir de casa. Lo mejor es comenzar esta emocionante actividad familiarizándose con un diagrama eléctrico simplificado para cableado y conexión de interruptores, enchufes y accesorios de iluminación en su propio apartamento. Dichos esquemas pertenecen a soluciones de diseño estándar y se utilizan ampliamente para el suministro de energía de locales industriales y residenciales estándar, así como para la conexión temporal a la red de suministro de energía de una serie de sitios de construcción.
El primer elemento (al mismo tiempo el más grande e importante) de una larga cadena de equipos para el cableado eléctrico residencial típico es el panel eléctrico, al que se suministra energía a través de un disyuntor (o fusible de enchufe) desde el panel de distribución principal ubicado en la plataforma de acceso. El panel del apartamento generalmente incluye un medidor eléctrico, varios disyuntores, un dispositivo de corriente residual (RCD), un riel DIN de montaje y varios buses auxiliares. Es desde este panel de entrada que se organiza el suministro de energía a todas las habitaciones de su apartamento.
Varias líneas de suministro de energía (su número depende de la cantidad de habitaciones y la potencia de las cargas eléctricas), que constan de dos cables: fase y neutro (o tres, si hay una línea de conexión a tierra), se conducen a través de disyuntores dedicados a habitaciones individuales. del apartamento.
El cableado eléctrico en todo el apartamento se realiza organizando ramas de la línea de cableado principal, que son necesarias para conectar a los consumidores individuales: un timbre eléctrico, grupos de enchufes o interruptores. Para estos fines se utilizan cajas de distribución de instalación, que son vasos de plástico equipados con aberturas de entrada y salida para cables y una tapa. Dentro de las cajas hay terminales de tornillo especiales para conectar cables de instalación conmutados. Pero, como regla general, los cables en la caja simplemente se tuercen (el llamado giro) y se aíslan entre sí (generalmente envueltos con cinta aislante o tubo termorretráctil). También se recomienda utilizar abrazaderas (las abrazaderas Wago son muy utilizadas en nuestro país), o abrazaderas de conexión PPE (tapas con un resorte en su interior).
Cabe señalar que todos los consumidores de electricidad en el interior (timbres, diversos dispositivos de iluminación e interruptores, electrodomésticos, aires acondicionados, etc.) están conectados al cableado del apartamento en paralelo. Con este esquema de conexión, un mal funcionamiento o desconexión de uno de estos consumidores no provocará una "desenergización" de los dispositivos restantes, lo cual es inevitable si están conectados en serie. Un ejemplo de conexión en serie de elementos individuales de cableado eléctrico es la conexión de cualquier dispositivo de iluminación y su interruptor.
Así, las líneas de cableado eléctrico se conectan primero a las cajas de distribución ubicadas en cada habitación y solo después se distribuyen a cargas individuales (luminarias con interruptores, enchufes, etc.).
En el diagrama de conexión de interruptores y lámparas, vemos que los cables de fase (rojo) y neutro (azul) se acercan a la caja de distribución y se bifurcan desde ella. Es el cable de fase de salida (¡en ningún caso neutro!) el que debe conectarse a uno de los contactos del interruptor. El hilo neutro debe ir al contacto común de las lámparas que componen la lámpara. Los cables procedentes del interruptor (verde en la figura) se conectan al contacto común de cada uno de los dos grupos de lámparas de la lámpara en cuestión. Tenga en cuenta que la figura muestra una versión de un interruptor de dos teclas con dos grupos de lámparas y una versión de un interruptor de una sola tecla.
La conexión de enchufes después de la caja de distribución se realiza de una manera más sencilla: los conductores de fase y neutro (y la conexión a tierra, si la hay) se conectan directamente a los contactos correspondientes (seleccionados al azar) del propio enchufe. Un par de estos conductores desde una salida ya conectada se conduce a la segunda y, si es necesario, a la tercera salida (este tipo de conexión se denomina conexión de "bucle").
Es muy importante tener en cuenta el hecho de que con un circuito paralelo para conectar consumidores, no está permitido aumentar su número total por encima de un cierto valor. Con la alimentación en paralelo, cada aparato eléctrico recién añadido (nueva toma de corriente) aumenta la carga en la parte del cableado eléctrico común a todo el apartamento. En el valor máximo de la corriente total en el circuito (en el caso de que todos los dispositivos estén encendidos), definitivamente funcionará el dispositivo de protección contra sobrecorriente: el mismo disyuntor en el panel desde el cual se alimenta esta línea. Simplemente desconectará este ramal del circuito eléctrico general del apartamento.
Si su máquina se selecciona incorrectamente (tiene un valor sobreestimado de la corriente de respuesta de sobrecarga), entonces las consecuencias pueden ser mucho más desastrosas: es posible que los cables simplemente no resistan la fuerza de la corriente que los atraviesa y se incendien debido al sobrecalentamiento.
Por eso es tan importante aprender a seleccionar el disyuntor correcto para cada línea de carga y calcular con precisión la sección transversal de los cables que operan en estas líneas.
Como regla general, en el cableado típico de un apartamento, se coloca un cable de cobre con una sección transversal de 1,5 mm 2 en las líneas de iluminación y 2,5 mm 2 en las líneas de enchufe.
