Electricidad I y II - STD

MANUAL DEL ESTUDIANTE INSTRUCCIÓN TECNICA

CURSO:

Electricidad I y II

TEMA: Principios, Circuitos, Componentes Básicos, Estado Sólido, Esquema y Sistemas Eléctricos

Nombre del Participante: ___________________________________

DESARROLLO TÉCNICO Febrero 2011

CURSO: ELECTRICIDAD I y II FSAA - DT

1

Material del Estudiante

INDICE Página

INDICE DESCRIPCIÓN DEL CURSO AGENDA DEL CURSO MATERIAL NECESARIO HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

1 2 3 4 5

MODULO 1: INTRODUCCION A LA ELECTRICIDAD

7

Lección 1.1: Cómo trabaja la electricidad................................................................. Lección 1.2: Magnetismo..........................................................................................

MODULO 2: CONCEPTOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS Lección 2.1: Ley de Ohm, potencia y energía eléctrica............................................ Lección 2.2: Circuitos eléctricos...............................................................................

9 22 29 30 37 65

MODULO 3: COMPONENTES ELÉCTRICOS BÁSICOS Lección 3.1: Cables eléctricos.................................................................................. Lección 3.2: Conectores eléctricos........................................................................... Lección 3.3: Dispositivos básicos de protección y control en circuitos....................

66 69 76

MODULO 4: COMPONENTES ELECTRÓNICOS DE ESTADO SÓLIDO

91

Lección 1.1: Semiconductores................................................................................. Lección 1.2: Diodos.................................................................................................. Lección 1.3: Transistores.........................................................................................

93 97 106 115

MODULO 5: ESQUEMAS ELÉCTRICOS CAT Lección 2.1: Símbolos.............................................................................................. Lección 2.2: Información contenida en el esquema.................................................

129

MODULO 6: SISTEMAS ELÉCTRICOS EN MÁQUINAS Lección 3.1: Baterías................................................................................................ Lección 3.2: Sistema de arranque............................................................................ Lección 3.3: Sistema de carga.................................................................................

FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2011

117 118

131 147 159

Desarrollo Técnico ELECTRICIDAD I-II


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DESCRIPCIÓN DEL CURSO CURSO: ELECTRICIDAD I Y II Tiempo de duración:

5 días

(40 horas)

Numero de Participantes:

De 6 a 12 Participantes.

DIRIGIDO A

Este curso ha sido diseñado para técnicos en general, supervisores e ingenieros de servicio que trabajan con maquinaria Caterpillar.

RESUMEN

El curso trata sobre los fundamentos y leyes básicas de la electricidad y del magnetismo, componentes eléctricos y electrónicos básicos en los sistemas CAT, además se hace una introducción a los sistemas eléctricos de las máquinas CAT. La clase consiste en una exposición usando presentaciones multimedia, el manual del participante y un módulo especial para laboratorios de Electricidad Básica (ATECH). El curso se desarrollará 50% de forma teórica y 50% de práctica. La clase en aula explicará los fundamentos del curso, leyes principales de circuitos, funcionamiento y aplicación de los componentes básicos y los conceptos de funcionamiento de los sistemas eléctricos de las máquinas CAT. Los laboratorios están destinados a afianzar los conocimientos teóricos del participante en casos prácticos vinculados con la electricidad de maquinaria CAT. Los estudiantes demostrarán su entendimiento del curso con prácticas y exámenes para monitorear su progreso.

OBJETIVOS DEL CURSO

Al término del curso el participante será capaz de: • •

• • •

REQUISITOS


Explicar los fundamentos y conceptos básicos de electricidad proporcionados a lo largo del curso. Calcular y medir los parámetros eléctricos principales en circuitos de tipo serie, paralelo y mixto. Clasificar los componentes eléctricos y electrónicos básicos para su correcta aplicación. Identificar los componentes eléctricos utilizando los esquemas eléctricos de las máquinas CAT. Explicar conceptos básicos de las baterías, y de los sistemas de arranque y carga de las máquinas CAT.

Min. Técnico nivel 5 SP



CONTENIDO

3


A Continuación se describen brevemente los ejercicios que desarrollarán los participantes durante el curso :

1. Introducción a la Electricidad.- Éste módulo describe cómo la electricidad está relacionada con la teoría atómica, el papel que juega la electricidad en los trabajos con maquinaria y su relación con el fenómeno del magnetismo. 2. Conceptos básicos de Circuitos Eléctricos.- El propósito de este módulo es introducir al estudiante en los conceptos y fundamentos de la teoría eléctrica de un circuito eléctrico.

3. Componentes Eléctricos básicos.- Hay diferentes tipos de componentes usados en los circuitos eléctricos. Este módulo cubre los componentes eléctricos básicos utilizados en las máquinas Caterpillar. 4. Componentes Electrónicos de Estado Sólido.- Ésta lección cubre los componentes electrónicos de estado sólido utilizados en las máquinas CAT.

5. Esquemas Eléctricos CAT.- Éste módulo describe y explica la información que está disponible para ayudar al técnico en la evaluación y diagnóstico de los sistemas eléctricos.

6. Sistemas Eléctricos en Máquinas.- Éste módulo proporciona la descripción básica de los componentes y funcionamiento de baterías, del sistema de arranque y carga de una máquina CAT.




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AGENDA DEL CURSO Mañana

• • • •

Indicaciones de Seguridad. Presentación Inicial, Expectativas. Pre-Test. Módulo 1: Introducción a la Electricidad.

Tarde

•

SEGUNDO DÍA

Mañana

•

TERCER DÍA

Tarde Mañana

• •

CUARTO DÍA

Tarde Mañana

• •

Tarde

•

Mañana

•

Tarde

•

Módulo 2: Conceptos básicos de Circuitos Eléctricos. Módulo 2: Conceptos básicos de Circuitos Eléctricos (continuación). Módulo 3: Componentes Eléctricos básicos Módulo 4: componentes electrónicos de estado sólido. Módulo 5: Esquemas Eléctricos CAT Módulo 5: Esquemas Eléctricos CAT (continuación). Módulo 6: Sistemas Eléctricos en Máquinas CAT. Módulo 6: Sistemas Eléctricos en Máquinas CAT(continuación). Módulo 6: Sistemas Eléctricos en Máquinas CAT(continuación). Pruebas en la Máquina. Encuesta. Examen Final.

PRIMER DÍA

QUINTO DÍA

• • • Horario de Clase:

____________________

Horarios de Intermedios recomendados:

____________________

Duración: 15 minutos

Horario de Almuerzo recomendado:

____________________

Duración: 45 minutos




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MATERIAL NECESARIO LITERATURA • • • • • • • • • •

Manual del Estudiante. Esquema eléctrico cargador 966H-972H RENR6332. Esquema eléctrico excavadora 330D RENR9587. Esquema eléctrico excavadora 390D KENR7737. Instrucción especial SEHS7633-09 de baterías. Manual de Operación y Mantenimiento SEBU5898-12 de baterías. Pruebas y Ajustes SSNR9830-19 en baterías. SMHS7531 Instrucción Especial: Uso del 6V3000 Sure Seal Kit. SEHS9065 Instrucción especial: Uso del CE/VE Connectors Tools. SEHS9615 Instrucción especial: Servicio de conectores DT.

MATERIAL DE ENTRENAMIENTO • • • • •


Multimedia Information Manager (MIM). ABC Caterpillar. SEVN3198 Usando el Multímetro digital 9U7330. Meeting Guide Service Campus. SEVN3197 Mantenimiento básico de cables.



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HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

Cant.

No Parte

Descripción 1

1 1 2

9U7330 7X1710 18002

Multímetro digital o equivalente Multímetro Probe Group Módulo ATECH Cables AWG 14, 16,18 Fuentes de tensión, baterías Switches (interruptores) Pines y sockets Alicate de corte Alicate de puntas semiredondas Tenaza rebordeadora Herramienta de remoción de CUÑA o SOLDADURA Mazo de cables con conectores DT 6V3000 Sure Seal Connector Kit 6V3001 Crimping Tool 6V3008 Insertion Tool 190-8900 Deutsch HD-Series Field service Kit 175-3700 Deutsch DT-Series Field service Kit 1U5804 Deutsch Connector Crimp Tool 9U7560 Field Soldering Iron Group (opcional) 8T9170 Electrical Components Group (si esta disponible)

1 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1

2

Modulo 3 4 5

x x X

X X

X

X X

X

X X X X X X X X X X X X X X X X

_


6

X


X

CURSO: ELECTRICIDAD I FSAA - DT

7

Material del Estudiante Módulo 1

MÓDULO 1 INTRODUCCIÓN A LA ELECTRICIDAD


Desarrollo Técnico EECTRICIDAD I


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MODULO 1: INTRODUCCIÓN A LA ELECTRICIDAD Éste módulo describe cómo la electricidad está relacionada con la teoría atómica, el papel que juega la electricidad en los trabajos con maquinaria y su relación con el fenómeno del magnetismo.

OBJETIVO Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de: 1. Explicar los principios de trabajo de la electricidad y el magnetismo.




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LECCIÓN 1.1: COMO TRABAJA LA ELECTRICIDAD Esta lección ayuda a entender los principios de la electricidad, la composición del átomo, las fuerzas presentes en las cargas, la corriente eléctrica y sus efectos así como la resistencia y conductores eléctricos.

LABORATORIOS •

Hoja de trabajo 1.1 : Sistema métrico de medición.

•

Hoja de trabajo 1.2 : Atomo, Cargas Eléctricas y diferencia de potencial.

•

Hoja de trabajo 1.3 : Corriente y Resistencia electrica.

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................




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TEXTO DE REFERENCIA: EL ÁTOMO Y LA CARGA ELÉCTRICA Para entender mejor el funcionamiento de la electricidad, es necesario tener un conocimiento básico de la estructura atómica fundamental de la materia.

1.- ¿QUÉ ES LA MATERIA? Es todo aquello que ocupa un lugar en el espacio, todo el medio físico que nos rodea. Todo aquello que se puede tocar, sentir, medir, etc.

Materia

-Elemento: Un elemento químico es un tipo de materia, constituida por átomos de la misma clase. -Compuesto: Sustancia formada por la unión de dos o más elementos.

TABLA PERIÓDICA DE ELEMENTOS

Fig.1.1: Tabla periódica de elementos.

Ejemplos de materia:

Fig.1.2: Elemento plata.


Fig.1.3: Compuesto agua.



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2. EL ÁTOMO La materia esta compuesta por elementos discretos llamados átomos, cada elemento posee una clase diferente de átomo, la estructura del átomo está compuesto por:

ELECTRÓN

NÚCLEO (PROTONES+NEUTROTES)

Fig.1.4: Estructura del átomo.

El núcleo de un átomo esta compuesto por protones y neutrones. Normalmente el átomo tiene el mismo número de protones y electrones.

3.- NUMERO Y PESO ATÓMICO Número atómico (NA): Es la cantidad de protones que posee un átomo. Peso atómico (PA): Es la suma de la cantidad de protones más la cantidad de electrones. Número atómico = # Protones

Peso atómico= # protones + # neutrones

4.- CARGAS ELECTRICAS Hay dos tipos de fuerzas asociadas a las cargas eléctricas, positivas y negativas. En un átomo estas fuerzas se encuentran en equilibrio. CARGAS OPUESTAS SE ATRAEN

CARGAS IGUALES (+) SE REPELEN

CARGAS IGUALES (-) SE REPELEN

Fig.1.5: Atracción y repulsión de cargas.




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La unidad de la Carga eléctrica es el Coulomb (C). -La Carga del electrón es: -1.602x10-19 C. -La Carga del protón es: +1.602x10-19 C.

5.- FUERZA Y CAMPO ELECTROSTÁTICOS. La atracción o la repulsión de cuerpos cargados eléctricamente se debe a unas fuerzas de acción a distancia llamadas fuerzas eléctricas. Éstas fuerzas actúan a través del espacio que rodea a las cargas, llamado campo electrostático.

Fig.1.6: Campo electrostático entre dos cuerpos cargados.

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................




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HOJA DE TRABAJO 1.1: SISTEMA MÉTRICO DE MEDICIÓN MATERIAL NECESARIO INSTRUCCIONES

•

Calculadora de bolsillo.

•

Convierta los siguientes valores en las unidades eléctricas pedidas utilizando la siguiente tabla de conversiones.

Fig.1.7: Tabla de conversiones.


•

1.200 Ω

= ____kΩ

• 863 mV

= ________V

•

120 kΩ

= ______ Ω

• 657 Ω

= ________kΩ

•

3’500.000 Ω = ______MΩ

• 35 µA

= ___________A

•

6,03 MΩ

• 10 kΩ + 1.000 Ω

•

0,000355 A = ________µ A

• 25V + 195V =_________kV

•

0,000355 A = ________mA

• 10kΩ

=_______mΩ

•

24,3kV

• 50 A

=________mA

•

10kΩ + 100Ω =________Ω

= ________Ω

=_______mV

= _______Ω

• 500mA + 2 A =________A Desarrollo Técnico EECTRICIDAD I


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HOJA DE TRABAJO 1.2: EL ÁTOMO Y LAS CARGAS ELÉCTRICAS MATERIAL NECESARIO INSTRUCCIONES

_

Presentación en clase

_

Complete los datos solicitados con la ayuda de las presentaciones en clase y videos proyectados

Numero y Peso Atómico Determine el número y peso atómico para el Átomo de Cobre (Cu)

Número Atómico:

Peso Atómico:

Fig.1.8: Átomo de cobre (Cu).

Cargas Eléctricas Responda para cada caso: Los protones tienen carga: Los electrones tienen carga: Los neutrones tienen carga:

Completar las siguientes oraciones: a.- El hidrógeno, el oro, el carbón y el aluminio son ejemplos de ___________ b.- Las cargas iguales se ______________ y las cargas opuestas se _____________. Relacione: ____1.-Electrón ____2.-Protón ____3.-Peso atómico ____4.-Mega ____5.-Número atómico ____6.-Materia


A.-Número de protones. B.-Carga negativa. C.-106 D.-Núm. de protones + Num. Neutrotes. E.-Carga positiva. F.-Elemento o copuesto.



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Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................




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TEXTO DE REFERENCIA: CORRIENTE, DIFERENCIA DE POTENCIAL Y RESISTENCIA ELÉCTRICA. Como introducción, veremos los conceptos de corriente eléctrica y resistencia eléctrica, los tipos de corriente que existen así como sus unidades y características.

1.- INTENSIDAD DE CORRIENTE ELÉCTRICA. Definimos la intensidad de corriente eléctrica como la cantidad de electrones que circula en un circuito a través de la sección de un conductor.

Fig.1.9: Flujo de electrones real – Flujo de electrones convencional.

El símbolo para la corriente eléctrica es: I

2.- UNIDADES DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA La unidad de la corriente eléctrica es el Ampere cuyo símbolo es la A. Además es muy común utilizar múltiplos y submúltiplos. Conversión: 1 kA = 1000A 1A = 1000 mA

3.- TIPOS DE CORRIENTE ELÉCTRICA El tipo de tensión determina también el tipo de corriente, por esta razón la corriente se clasifica en: Corriente Continua y Corriente alterna Corriente Continua (CC): Es aquella que su magnitud permanece constante a través del tiempo y su sentido no varía. Los sistemas eléctricos Caterpillar utilizan circuitos de corriente continua.

Fig.1.10: Corriente continua (C.C.). FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2011



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Corriente Alterna (CA): En esta corriente su sentido y movimiento varía con el tiempo y sus valores no permanecen constante.

Fig.1.11: Corriente alterna (C.A.).

4.- EFECTOS DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA Los efectos de la corriente eléctrica son: 4.1 Efecto calorífico o efecto Joule.

4.2.- Efecto luminoso.

Ej.: Cocina eléctrica. 4.3.- Efecto químico.

Ej.: Luminaria incandescente. 4.4.- Efecto electromagnético.

Ej.: Batería Caterpillar.

Ej.: Alternador Caterpillar. 4.5.- Efecto fisiológico.

Ej.: Electrocución.




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5.- RESISTENCIA ELÉCTRICA La resistencia eléctrica se define como la oposición que ejercen los materiales al paso de la corriente eléctrica. Dibuje los símbolo de la Resistencia eléctrica según norma.

5.1 UNIDADES DE LA RESISTENCIA ELÉCTRICA

La unidad de la resistencia eléctrica es el Ohm ( Ω ), es frecuente usar múltiplos y submúltiplos (K Ω y M Ω ). 1 MΩ

= 1000 000

1 KΩ

=

Ω

1000 Ω

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................




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5.2 RESISTENCIA ELÉCTRICA EN UN CONDUCTOR: La resistencia de un conductor depende de la longitud del mismo (l), de su sección (S), del tipo de material y de la temperatura. La resistencia viene dada por la siguiente expresión:

l R=ρ S

Resistividad (en 20 °C25 °C) (Ω·mm2/m)

Material Plata

1,55 x 10-2

Cobre

1,71 x 10-2

Oro

2,22 x 10-2

Aluminio

2,82 x 10-2

Wolframio

5,65 x 10-2

Níquel

6,40 x 10-2

donde: Hierro R = resistencia (Ω) Platino ρ = resistividad (Ω x mm2 / m) Estaño S = sección (mm2) Acero inoxidable 301 L = longitud (m).

9,71 x 10-2 10,60 x 10-2 11,50 x 10-2 72,00 x 10-2 60,00 x 10-2

Grafito

Fig.1.12:Tabla de resistividades.

5.3 EFECTO DE LA TEMPERATURA EN LA RESISTENCIA: En casi todos los materiales, a mayor temperatura, mayor resistencia

Fig.1.13: Curva de Resistencia-Temperatura para el Platino.

Donde:

Rt: Resistencia final (Ω ) Ro: Resistencia de referencia a 20° C (Ω) α = coeficiente de temperatura. ∆T = diferencia de temperatura con respecto a los 20° C (T-20°).

Rt = R0 × (1 + α × ∆T ) FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2011



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Material

α (1/°C)

Acero Plata Cobre Platino Hierro Niquel Platón

3.0 x E-3 3.7 x E-3 3.8 x E-3 3.9 x E-3 5.5 x E-3 5.8 x E-3 -5.0 x E-4 Fig.1.14: Tabla de coeficientes de temperatura.

6.- CONDUCTORES ELÉCTRICOS En aplicaciones eléctricas, los electrones viajan a lo largo de un camino llamado conductor o cable. Los electrones se mueven viajando de átomo en átomo. Algunos materiales hacen que los electrones viajen más fácilmente y se llaman "buenos conductores". Ejemplos: la plata, el cobre, el oro, el cromo, el aluminio y el tungsteno. La tabla indica algunos de los conductores más comunes y su conductividad con respecto al cobre.

Fig.1.15: Tabla de conductividad.

Otros materiales dificultan el movimiento de los electrones y se llaman "aisladores". Un buen aislador mantiene los electrones fuertemente ligados en su órbita. Ejemplos de aisladores son el caucho, la madera, los plásticos y las cerámicas. La tabla de la Fig. 1.15 indica algunos de los aisladores más comunes:

Fig.1.16: Tabla de aisladores comunes.




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HOJA DE TRABAJO 1.3: CORRIENTE Y RESISTENCIA ELÉCTRICA MATERIAL NECESARIO INSTRUCCIONES

_ Presentación en clase _ Complete los datos solicitados e los espacios, responda lo que se pide con la ayuda de las presentaciones en clase y videos proyectados

Convertir 0.256 mA a A.

Convertir 0.346 A a mA

Convertir 2.5 M Ω a K Ω :

Convertir 850 Ω a K Ω :

Ejercicios: 1. Determinar la resistencia eléctrica de un alambre de cobre de 2 m de longitud y 0.8 mm2 de sección transversal a 25°C.

2. Determine la longitud que debe tener un alambre de cobre enrollado de 0.5 mm2 de área de se sección de transversal, para que a 25°C su resistencia sea 20 Ω.

3. Cual será el área de un alambre de cobre de 3m de longitud cuya resistencia es de 13Ω.

4. Un alambre de hierro tiene una resistencia de 200 Ω a 20°C. ¿Cuál será su resistencia a 80°C si el coeficiente de temperatura de la resistencia es de 0.006 (1/°C)




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LECCIÓN 1.2: MAGNETISMO Esta lección le ayudará a familiarizarse con los componentes que participan en los fenómenos físicos de magnetismo y electromagnetismo, así como a entender el funcionamiento de ciertos componentes que utilizan estos principios.

LABORATORIOS •

Hoja de trabajo 1.4 : Magnetismo y Electromagnetismo

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................




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TEXTO DE REFERENCIA: MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO Para entender el magnetismo debemos conocer los elementos básicos que están incluidos en éste fenómeno.

1.- TIPOS DE MAGNETOS: Existen tres tipos básicos de magnetos (imanes): - Los Imanes Naturales - Los Imanes Artificiales - Los Electroimanes

1.1.- IMANES NATURALES El imán natural más importante es el mineral llamado "magnetita".

1.2.- IMANES ARTIFICIALES

Fig.1.17: Imán natural magnetita.

Los imanes artificiales normalmente son trozos de hierro o acero que han adquirido la propiedad del imán por inducción. Si esta inducción la conservan durante mucho tiempo se llaman imanes permanentes y si la pierden imanes temporales.

1.3 ELECTROIMANES

Fig.1.18: Imán artificial.

La base del alternador es el electroimán, núcleo en general de hierro dulce y en torno del cual se enrolla un hilo conductor revestido de cobertura aislante. El dispositivo gira a gran velocidad, de modo que los polos magnéticos cambian de sentido e inducen corrientes eléctricas que se invierten a cada instante.

Fig.1.19: Electroimán.



Fig.1.17: Electroimán.


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2.- CAMPOS MAGNÉTICOS – LÍNEAS DE FUERZA Cada imán tiene dos puntos opuestos uno del otro, los cuales atraen fácilmente limaduras de hierro. Estos puntos se llaman “polos" del imán: el polo norte y el polo sur. De igual forma que las cargas eléctricas, los polos iguales se repelen y polos opuestos se atraen.

Fig.1.20: Líneas de fuerza entre imanes.

Las líneas magnéticas van del polo Norte al polo Sur.

Fig.1.21: Atracción y repulsión entre imanes.

3.- FLUJO MAGNÉTICO El grupo entero de las líneas del campo magnético, las que son consideradas que fluyen desde polo norte de un imán, son llamadas flujo magnético. La densidad del flujo es el número de líneas del campo magnético por unidad de una sección perpendicular al sentido del flujo.

Fig.1.22: Flujo magnético.




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4.- FUERZA MÁGNETICA Una corriente eléctrica que atraviesa un cable crea líneas magnéticas de fuerza alrededor del alambre. La figura muestra las líneas de pequeños círculos magnéticos que se forman alrededor del cable.

Fig.1.23: Método para determinar sentido de campo magnético.

Fig.1.24: Líneas alrededor de un cable.

5.- APLICACIONES DE ELECTRÓMAGNETISMO: RELES Y SOLENOIDES 5.1.- FUNCIONAMIENTO DEL RELÉ:




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5.2.- FUNCIONAMIENTO DEL SOLENOIDE:

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................




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HOJA DE TRABAJO 1.4: MAGNETISMO Y ELECTROMAGNETISMO MATERIAL NECESARIO

_ Presentación en clase

INSTRUCCIONES

_ Complete los datos solicitados en los espacios, responda lo que se pide con la ayuda de las presentaciones en clase y videos proyectados.

1.- La fuerza magnética de un electroimán depende de : a.b.-

2.- Mencione 4 casos prácticos en los cuales se observen aplicaciones de atracción o repulsión por efecto magnético: a.b.c.d.3.- Indique que sucede en cada caso: a.-

b.-

c.-

4.-Completar los espacios en blanco: a.- Las líneas magnéticas van del polo _________ al polo _________. b.- La bobina de un relé se usa para abrir y cerrar un _____________. c.- Una corriente ___________ que pasa a través de un cable genera un campo ____________ alrededor del mismo. d.- Existen imanes _____________ , imanes ____________ y _____________.




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HOJA RESÚMEN MÓDULO 1: INTRODUCCIÓN A LA ELECTRICIDAD 1.-

Materia

-Elemento: Un elemento químico es un tipo de materia, constituida por átomos de la misma clase. -Compuesto: Sustancia formada por la unión de dos o más elementos.

2.- NUMERO Y PESO ATÓMICO Número atómico = # Protones

Peso atómico = # protones + # neutrones

3.-

4.- UNIDADES DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA La unidad de la corriente eléctrica es el Ampere cuyo símbolo es la A. Conversión: 1 kA = 1000A 1A = 1000 mA Unidades de la Resistencia Eléctrica La unidad de la resistencia eléctrica es el Ohm ( Ω ) 1 M Ω = 1000 000 Ω 1 K Ω = 1000 Ω

5.-

R=ρ

6.-

l S

donde: R = resistencia (Ω) ρ = resistividad (Ω x mm2 / m) S = sección (mm2) L = longitud (m).

Rt = R0 × (1 + α × ∆T )

Rt: Resistencia final (Ω ) Ro: Resistencia de referencia a 20° C (Ω) α = coeficiente de temperatura. ∆T = diferencia de temperatura con respecto a los 20° C (T-20°).




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MÓDULO 2 CONCEPTOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELECTRICOS


Desarrollo Técnico ELECTRICIDAD I


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MÓDULO 2: CONCEPTOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS El propósito de este módulo es introducir al estudiante en los conceptos y fundamentos de la teoría eléctrica en un circuito eléctrico.

OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante será capaz de: 1. Explicar la relación entre voltaje, corriente , resistencia usando la Ley de Ohm; y la definición de la energía y potencia eléctrica. 2. Calcular valores y solucionar problemas en circuitos en serie, paralelo y serie-paralelo. 3. Demostrar el correcto uso del multímetro digital para medir valores de voltaje, corriente y resistencia en circuitos en serie, paralelo y serieparalelo




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LECCIÓN 2.1: LEY DE OHM, POTENCIA Y ENERGÍA ELÉCTRICA Esta lección ayuda a familiarizarse con el esquema eléctrico y su utilidad para la obtención de la información necesaria para el diagnóstico y mantenimiento de las máquinas.

LABORATORIOS

MATERIAL NECESARIO

•

Hoja de Trabajo 2.1: Ley de Ohm

•

Hoja de Trabajo 2.2: Potencia y Energía Eléctrica

Módulo de entrenamiento ATECH Fuente de 12VDC Calculadora de bolsillo

Notas de Curso .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... ....................................................................................................................




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TEXTO DE REFERENCIA: LEY DE OHM El voltaje, resistencia y corriente se relacionan mediante la Ley de Ohm mediante la siguiente ecuación:

V = I×R Donde: V: Voltaje (Voltios) I: Corriente Eléctrica (Amperios) R: Resistencia Eléctrica (Ohmios) Además se tiene también las siguientes relaciones:

I=

V R

;

R=

V I

De la ecuación de la Ley de Ohm se puede derivar las siguientes reglas generales: 1. Asumiendo una resistencia constante: a. Cuando el voltaje aumenta: la corriente aumenta. b. Cuando el voltaje disminuye, la corriente disminuye. 2. Asumiendo un voltaje constante: a. Cuando la resistencia aumenta, la corriente disminuye. b. Cuando la resistencia disminuye, la corriente aumenta.

EJEMPLO: Demuestre cómo se calcula los valores de voltaje, corriente y resistencia según la Ley de Ohm:

SOLUCIÓN:

E = P×t

12V = 3A → I = 3A 4Ω 12V = 4Ω → R = 4Ω R = ¿? → 3A

I = ¿? →




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HOJA DE TRABAJO 2.1. LEY DE OHM MATERIAL NECESARIO

Calculadora de bolsillo

INSTRUCCIONES I.-Según la Ley de Ohm, calcule los valores no conocidos en cada circuito con su unidad correcta:

Problema 1: Voltaje desconocido V =____

Problema 2: Corriente desconocida I =____

Problema 3: Resistencia desconocida R =____




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II.- Calcule el valor solicitado aplicando la Ley de Ohm, luego compare el resultado con su compañero. V = 12v; R = 12Ω ; I = ____A

R = 120Ω; I = 0.1A ; V = ____Voltios

I = 50A; V = 50v; R = ____Ω

R = 30Ω; I = 0.001A; V =____V

I = 5mA; V = 40v; R =____Ohmios

V = 12v ; R = 1kΩ; I =____Amperios

Notas de Curso .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... ....................................................................................................................




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TEXTO DE REFERENCIA: POTENCIA Y ENERGÍA POTENCIA Se define la potencia como la cantidad de trabajo que realiza una fuerza en un intervalo de tiempo. La potencia eléctrica es una medida de la velocidad a la cual la energía eléctrica es producida por una fuente eléctrica o consumida por una carga eléctrica (resistencia, motor eléctrico, etc) La potencia eléctrica es el producto del voltaje multiplicado por la corriente y se expresa en la siguiente ecuación:

P =V ×I Donde: P: Potencia Eléctrica (expresado en Vatios o Watts) V: Voltaje (expresado en Voltios) I: Corriente Eléctrica (expresado en Amperios) En función del voltaje, corriente y resistencia, también se puede expresar de la siguiente manera:

P = I2 ×R V2 P= R Factores de conversión: 1 kW = 1000W 1 HP = 746W 1 CV = 736W

EJEMPLO: En el circuito calcule la potencia generada por la batería y la potencia consumida por la resistencia.

SOLUCIÓN: Potencia generada por la batería: Pbat = V x I Pbat = 12v x 3A Pbat = 36 Watts Potencia Consumida por la resistencia : Presist = I2 x R Presist = (3A)2 x 4A Presist = 36 Watts




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ENERGÍA Se dice que un cuerpo o un sistema de cuerpos tienen energía cuando es capaz de efectuar un trabajo. Esta energía puede existir en el cuerpo en estado cinético o en estado potencial. También se define energía como todo aquello que puede dar origen o existencia a una fuerza. Es la capacidad que posee la materia para producir calor, trabajo en forma de movimiento, luz, crecimiento biológico, etc. En un circuito eléctrico se cumple que la potencia eléctrica que se genera se consume en igual magnitud. La energía se expresa de la siguiente manera:

E = P×t Donde: E: Energía Eléctrica (expresado Watt-hr) P: Potencia Eléctrica (expresado en Watts) t: tiempo (expresado en horas) Factores de conversión: 1 W-h = 3.6 x 103 J 1 kW-h = 1,000 W-h La unidad de la Energía Eléctrica más usada es: Watt hora (W-h) y el múltiplo Kilowatt hora (kW-h), sin embargo, también es frecuente utilizar el Joule (J).

EJEMPLO: Calcular la energía que consumen 2 focos de 100 Watts durante un día completo en kW-h.

SOLUCIÓN: P2 focos = 2 x 100 W = 200 W t = 1 día = 24 horas E = P x t = 200 W x 24 h = 4,8000 W-h = 4.8 kW-h Notas de Curso .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2011



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HOJA DE TRABAJO 2.2. POTENCIA Y ENERGÍA MATERIAL NECESARIO

- Calculadora de bolsillo

INSTRUCCIONES I.- Realice los cálculos de potencia y energía para los siguientes ejercicios. a) ¿Qué potencia eléctrica desarrolla una parrilla que recibe una diferencia de potencial de 240 V y por su resistencia recibe una corriente de 6 A?

b) La energía eléctrica consumida en kW-h, al estar encendida la parrilla por 45 minutos.

c) ¿Cuál es el costo de la energía eléctrica consumida por la parrilla si el precio de un kW-h es S/. 0.4? II.- Un foco de 100 W se conecta a una fuente de 240 V. Determinar: a) La intensidad de corriente que circula por el foco:

b) La resistencia del filamento:

c) La energía que consume el foco durante 1 hora y 30 minutos en kW-h.

d) El costo de la energía eléctrica consumida si un kW-h es igual a S/. 0.4.

III.- Calcule la potencia del circuito eléctrico que se muestra: P =_____Watts




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LECCIÓN 2.2: CIRCUITOS ELÉCTRICOS Esta lección cubre la teoría básica de la corriente directa repasando los tres tipos básicos de circuitos eléctricos y de las leyes que se aplican a cada uno: -Circuito en Serie -Circuito en Paralelo -Circuito Serie-Paralelo

LABORATORIOS

MATERIAL NECESARIO

•

Hoja de Trabajo 2.3: Circuitos Eléctricos

•

Hoja de Trabajo 2.4: Multímetro Digital

•

Hoja de Trabajo 2.5: Circuitos Eléctricos en Serie

•

Hoja de Trabajo 2.6: Circuitos Eléctricos en Paralelo

•

Hoja de Trabajo 2.7: Circuito Eléctricos Serie-Paralelo

Módulo de entrenamiento ATECH Multímetro Digital 9U7330 con cables de pruebas Fuente de 12VDC Calculadora de bolsillo

Notas de Curso .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... ....................................................................................................................




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TEXTO DE REFERENCIA: CIRCUITOS BÁSICOS

A.- CIRCUITO EN SERIE Un circuito en serie es el tipo más simple de circuito. En un circuito en serie cada dispositivo eléctrico está conectado con otros dispositivos eléctricos de forma tal que haya solamente una trayectoria para el flujo de corriente.

En este circuito se cumple: •

El voltaje de alimentación es la suma de los voltajes de cada componente.

•

La corriente es la misma en cualquier punto del circuito.

•

La resistencia equivalente es la suma de todas las resistencias individuales.

Req = R1 + R2 + R3 + ... + Rn EJEMPLO: Del circuito anterior, sea R1=3Ω, R2=4Ω y R3=5Ω, calcule la corriente que circula en el circuito.

SOLUCIÓN:

Req = 3Ω + 4Ω + 5Ω = 12Ω VT = 12V + 12V = 24V V 24 VT = I × Req → I = T = = 2A Req 12




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B. CIRCUITO EN PARALELO Un circuito en paralelo hay más de una trayectoria para el flujo de la corriente. Cada trayectoria de corriente se llama “rama”. Como todas las ramas se conectan con el mismo terminal positivo y negativo, todas tienen el mismo voltaje; por lo tanto, cada rama tendrá una caída de voltaje igual al voltaje suministrado sin importar el valor de la resistencia dentro de la rama.

En un circuito en paralelo se cumple: •

El voltaje es el mismo en cada rama.

•

La corriente total es la suma de las corrientes de las ramas.

•

La resistencia equivalente es la inversa de la suma de las inversas de las resistencias de las ramas.

1 1 1 1 1 = + + + ... + Req R1 R2 R3 Rn 1 Req = 1 1 1 1 + + + ... + R1 R2 R3 Rn EJEMPLO: Del circuito anterior, sea R1 =2Ω, R2=4Ω y una batería de 12V, calcule la corriente que pasa por el foco de R1 y R2; además la corriente total.

SOLUCIÓN:

1 1 1 1 1 3 4 = + = + = → Req = = 1.25Ω 3 Req R1 R2 2 4 4 V 12V = = 6A R1 2Ω V 12V IT = = = 9A Req 1.25Ω I1 =

también se demuestra:


I2 =

V 12V = = 3A R2 4Ω

IT = I1 + I 2 = 6 A + 3 A = 9 A



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C. CIRCUITO SERIE - PARALELO Un circuito serie-paralelo se compone de una sección en serie y de una sección en paralelo. Todas las reglas discutidas anteriormente son aplicables para calcular valores desconocidos en el circuito.

EJEMPLO: Del circuito anterior, sea R1=6Ω, R2=3Ω, R3=5Ω y una batería de 12V, calcule la corriente total del circuito.

SOLUCIÓN:

1 1 1 1 1 8 15 = + = + = → Req ' = = 1.875Ω 8 Req ' R2 R3 3 5 15

Req = R1 + Req ' = 6Ω + 1.875Ω = 7.875Ω

IT =

V 12V = = 1.524 A Req 7.875Ω

Notas de Curso .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... ....................................................................................................................




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HOJA DE TRABAJO 2.3. CIRCUITOS ELÉCTRICOS MATERIAL NECESARIO

- Calculadora de bolsillo

INSTRUCCIONES I.- CIRCUITO EN SERIE

Usando la Ley de Ohm y las reglas de los circuitos en serie, calcule los valores pedidos. Indique la ecuación usada y los pasos seguidos para resolver el problema.

a) ¿Cuál es la caída de voltaje de R4?

b) ¿Cuál es la resistencia total del circuito?

c) ¿Cuál es la caída de voltaje de R1?

d) ¿Cuál es la caída de voltaje del interruptor S1?


c) ¿Cuál será la lectura si se pone un voltímetro en R2?




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II.- CIRCUITO EN PARALELO Usando la Ley de Ohm y la regla de los circuitos en paralelo, calcule los valores pedidos. Indique la ecuación usada y los pasos seguidos para resolver el problema.

a) ¿Cuál es la caída de voltaje de R3?

b) ¿Cuál es la resistencia total del circuito?


d) ¿Qué corriente fluye a través de R3?

e) ¿Cuál es la corriente total del circuito?

f) ¿Cuál será la lectura si se pone un voltímetro en R2?




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III.- CIRCUITO SERIE - PARALELO Usando la Ley de Ohm y las reglas de los circuitos en serie-paralelo, calcule los valores pedidos. Indique la ecuación usada y los pasos seguidos para resolver el problema.

a) ¿Cuál es la resistencia total del circuito?

b) ¿Cuál es la caída de voltaje de R3?


d) ¿Qué corriente fluye a través de R3?

e) ¿Cuál es la corriente total del circuito?




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IV.- VALORES EN CIRCUITO 1

a) La lectura del Amperímetro A1 es: _____Amperios

b) La lectura del voltímetro V1 es: _____ Voltios

c) La lectura del voltímetro V2 es: _____ Voltios

d) La lectura del Amperímetro A2 es: _____Amperios

e) La lectura del Amperímetro A3 es: _____Amperios

f) ¿Qué tipo de circuito representa?

g) La resistencia total del circuito es: _____ Ohmios




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V.- VALORES EN CIRCUITO 2

a) La lectura del amperímetro A1 es: _____ Amperios

b) ¿Cuál es la lectura de la corriente del amperímetro A2?

c) ¿Cuál es la lectura de la corriente del amperímetro A3?

d) ¿Cuál es la lectura de la corriente del amperímetro A4?

e) ¿Cuál es la caída de voltaje del resistor R1?

f) ¿Cuál es la caída de voltaje del resistor R3?

Notas de Curso .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... ....................................................................................................................




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TEXTO DE REFERENCIA: MULTÍMETRO DIGITAL I.- GENERALIDADES El multímetro digital es una herramienta altamente exacta y es utilizado para medir voltaje, corriente o resistencia. Alimentado por una batería alcalina de 9 voltios, el multímetro está sellado contra la suciedad, el polvo y la humedad.

El multímetro tiene cuatro zonas principales: Pantalla de cristal líquido, botones pulsadores, interruptor giratorio y bornes de conexión para las puntas de medición.

1.-PANTALLA DE CRISTAL LÍQUIDO La pantalla de cristal líquido o LCD, usa un display con segmentos e indicadores de lectura y función. Las lecturas digitales se muestran en una pantalla de cuatro dígitos con indicación de polaridad (±) y la ubicación automática del punto decimal. Cuando se enciende el multímetro, todos los dígitos e indicadores de función aparecen brevemente durante una autoprueba. La frecuencia de barrido de la pantalla es de 4 veces por segundo, excepto cuando se toman las lecturas de la frecuencia, en donde varía 3 veces por segundo.

El display analógico es un indicador de 32 segmentos que se actualiza 40 veces por segundo. Los segmentos del display tienen un indicador que "pasa" a través de ellos indicando un cambio en la medición. El display también utiliza indicadores para abreviar varias modalidades y funciones del multímetro.




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2. BOTONES PULSADORES Los botones en el multímetro se utilizan para seleccionar funciones adicionales. Esta sección cubrirá solamente el botón de rango o gama. Los botones adicionales serán explicados más adelante.

Cuando el multímetro es encendido y se realiza una medición, éste selecciona automáticamente un rango y muestra la palabra AUTO en la parte superior izquierda. Presionando el botón de rango el multímetro cambiará a modo de rango manual y mostrará la escala del rango en la parte inferior derecha. Con cada presión adicional del botón de rango, se mostrará el rango inmediato superior. Mantenga presionado el botón para regresar al modo AUTO. El botón amarillo se puede utilizar para encender la luz interna de la pantalla. 3.- INTERRUPTOR GIRATORIO Las diferentes funciones del multímetro son seleccionadas rotando el interruptor giratorio. Cada vez que el interruptor giratorio es movido desde la posición de APAGADO (OFF) a función determinada, todos los segmentos e indicadores del display se encienden como parte de la rutina de autoprueba. Moviendo el interruptor a la derecha desde APAGADO, las primeras tres posiciones se utilizan para medir voltaje C.A, voltaje C.C y milivoltios de C.C. La posición superior se utiliza para medir resistencia. La posición siguiente permitirá comprobar diodos. Las ultimas dos posiciones se utilizan para medir corriente C.A y C.C en amperios, miliamperios y microamperios. 4.- BORNES DE MEDICIÓN Dependiendo de la medida que usted desee hacer, los terminales tendrán que ser colocados en los conectores correctos. Note que el interior de los terminales entrada son rojos o negros.

El terminal positivo puede entrar en cualquiera de las entradas de color rojo. El terminal COM o común es utilizado para la mayoría de las mediciones. El terminal negro siempre se mantendrá en el conector COM. FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2011



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El primer terminal de la entrada, al lado izquierdo del multímetro sirve para medir corriente en amperios. Esta entrada está protegida hasta corrientes de 10 A de alimentación continua y para 20 A por 30 segundos. La siguiente posición a la derecha sirve para medir miliamperios o microamperios. No permite medir más de 400 miliamperios cuando el interruptor giratorio se encuentra en esta posición. Si usted no esta seguro del amperaje de un circuito, usted debe seleccionar el mayor rango permitido por el instrumento, en este caso el borne de 10 A. El terminal de la entrada a la derecha del multímetro está reservado para el voltaje, la resistencia y la prueba de diodos. Display Indicador de Sobrecarga

Mientras realice algunas medidas usted puede ver que el display muestra las letras “OL”. OL indica que el valor medido está fuera de los límites del rango seleccionado. Las siguientes condiciones pueden producir la aparición de sobrecarga: -

En autorango, la lectura de una alta resistencia indicará un circuito abierto. En rango manual, la lectura de una alta resistencia indicará un circuito abierto o la selección incorrecta de la escala.. En rango manual, la lectura de voltaje excede el rango seleccionado. Cuando se realice la comprobación de un diodo, lecturas mayores a 3.0 Voltios o terminales de prueba abiertos, originaran un OL. Terminales de Prueba y Limitaciones

El siguiente cuadro muestra las funciones del multímetro, las lecturas mínima y máxima y las entradas máximas para el multímetro digital 9U-7330.




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II.- MEDICIÓN DE VOLTAJE

Medición del voltaje de CA y CC Los rangos de voltaje del multímetro son de 400 mV, 4 V, 40 V, 400 V y 1000 V. Para seleccionar el rango de 400 mV DC, gire el interruptor giratorio a mV. Para medir el voltaje de CA o CC, configure y conecte el medidor tal como se muestra en la figura 2.




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A continuación se presentan algunas sugerencias para medir el voltaje: · Al medir el voltaje, el medidor actúa aproximadamente como una impedancia de 10 MW (10´000 000 W) en paralelo con el circuito. Este efecto de carga puede causar errores de medición en circuitos de alta impedancia. En la mayoría de los casos, el error es despreciable (0,1% o menos) si la impedancia del circuito es de 10 kW (10 000 W) o menos. · Para obtener una mayor precisión al medir la compensación de CC o un voltaje de CA, mida primero el voltaje de CA. Tome nota del rango de voltaje de CA y luego seleccione manualmente un rango de CC equivalente o superior al rango de CA. Este procedimiento mejora la precisión de la medición de CC, al asegurar que no se activen los circuitos de protección de la entrada. - Cuando use el multímetro para medir voltaje es importante recordar que el voltímetro se debe conectar siempre en paralelo con la carga o circuito bajo prueba. - Asegúrese que el circuito esté encendido. - Coloque el terminal negro en el borne de entrada COM del multímetro y el terminal rojo en el borne de entrada VOLT / OHM. - Ubique el interruptor giratorio en la posición CA o CC, según sea el caso. - Coloque el terminal de prueba negro en la posición más baja conectada a tierra del circuito a ser medido. - Coloque el terminal de prueba rojo en la posición más alta del lado positivo del circuito a ser medido.

Observe el circuito en la figura. Los terminales de prueba están conectados en paralelo a través de la carga del circuito. Con una fuente de 12 Voltios conectada con la carga, el multímetro debe leer una caída de voltaje igual al voltaje de la fuente o 12 Voltios. Si el instrumento lee una caída de voltaje menor a 12 Voltios, es indicio que existe una resistencia adicional en el circuito. Un proceso lógico sería medir la caída de voltaje a través de los contactos del interruptor. Si existiese una lectura del voltaje indicaría que los contactos del interruptor están corroídos, requiriendo sustituir el mismo. NOTA: En medidas reales la lectura de multímetro no igualará exactamente el voltaje de la fuente, porque los alambres ofrecerán una cierta resistencia. En la mayoría de usos prácticos, una caída de voltaje de 0.1 Voltio es aceptable para las condiciones normales del cableado del circuito. Las medidas de voltaje se deben hacer siempre con el circuito energizado. El multímetro digital 9U-7330 es ideal para el uso en circuitos controlados por dispositivos de estado sólido como por ejemplo, los componentes electrónicos, las computadoras y los microprocesadores. FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2011



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II.- MEDICIÓN DE CORRIENTE

Advertencia No trate nunca de realizar una medición de la corriente en el circuito cuando el potencial a tierra del circuito abierto sea mayor que 1 000 V. Es posible que dañe el medidor y que sufra lesiones si se funde el fusible durante una medición de este tipo. Para evitar la posibilidad de daños al medidor o al equipo bajo prueba, verifique los fusibles del medidor antes de medir la corriente. Utilice los terminales, la función y el rango apropiados para las mediciones. No coloque nunca las sondas en paralelo con cualquier circuito o componente cuando los conductores estén enchufados en los terminales de corriente. La corriente es el flujo de electrones a través de un conductor. Para medir la corriente, deberá interrumpir el circuito bajo prueba y luego colocar el medidor en serie con el circuito. Los rangos de corriente del medidor son 400 µA, 4 000 µA, 40 mA, 400 mA, 4 000 mA y 10 A. La corriente de CA se muestra como un valor rms.




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Para medir la corriente, consulte la figura y proceda de la manera siguiente:

1. Apague el suministro eléctrico al circuito. Descargue todos los capacitores de alta tensión. 2. Inserte el conductor negro en el terminal COM. Para el caso de corrientes entre 4 mA y 400 mA, inserte el conductor rojo en el terminal mA / µA. Para corrientes superiores a los 400 mA, inserte el conductor rojo en el terminal A. Advertencia Para evitar fundir el fusible de 400 mA del medidor, utilice el terminal mA / µA solamente si está seguro que la corriente es menor que 400 mA. 3. Si está utilizando el terminal A, fije el interruptor giratorio en la posición mA / µA. Si está utilizando el terminal mA / µA, fije el interruptor giratorio en la posición mA para valores de corriente menores de 4 000 mA (4 mA) o en la posición mA/µA para valores de corriente mayores que 4000 mA. 4. Para medir la corriente alterna, presione el botón azul. 5. Interrumpa el camino del circuito que se desea probar. Coloque la sonda negra al lado negativo de la interrupción; coloque la sonda roja al lado positivo de la interrupción. La inversión de los conductores producirá una lectura negativa, pero no causará daños al multitester. 6. Encienda el suministro eléctrico del circuito y luego lea la pantalla. Cerciórese de observar la unidad que aparece del lado derecho de la pantalla (µA, mA o A). 7. Apague el suministro eléctrico del circuito y descargue todos los capacitores de alta tensión. Retire el medidor y restablezca el circuito para un funcionamiento normal. A continuación se presentan algunas sugerencias para medir la corriente: · Si la lectura de la corriente es 0 y usted está seguro que el medidor está configurado correctamente, pruebe los fusibles del medidor tal como se describe en el tema “Prueba de los fusibles”. · Un medidor de corriente deja caer un pequeño voltaje a través de sí mismo, lo cual puede afectar el funcionamiento del circuito, revise el manual de operación del multímetro para verificar este voltaje.




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IV.- MEDICIÓN DE RESISTENCIA

Advertencia Para evitar la posibilidad de causar daños al medidor o al equipo bajo prueba, desconecte el suministro eléctrico al circuito y descargue todos los capacitores de alta tensión antes de medir la resistencia. La resistencia es una oposición al flujo de corriente. La unidad de resistencia es el Ohmio (Ω). El multitester mide la resistencia al enviar una pequeña corriente a través del circuito. Debido a que esta corriente fluye a través de todos los caminos posibles entre las sondas, la lectura de resistencia representa la resistencia total de todos los caminos entre las sondas. Los rangos de resistencia del medidor son de 400 Ω, 4 Ω, 40 kΩ, 400 kΩ, 4 MΩ y 40 MΩ. Para medir la resistencia, configure el medidor tal como se muestra en la figura.

A continuación se presentan algunas sugerencias para medir la resistencia: · Dado que la corriente de prueba del medidor fluye a través de todos los caminos posibles entre las puntas de las sondas, el valor medido de un resistor en un circuito frecuentemente es diferente del valor nominal del resistor. · Los conductores de prueba pueden agregar 0,1 Ω a 0,2 Ω de error a las mediciones de la resistencia. Para probar los conductores, toque las puntas de las sondas entre sí y lea la resistencia de los conductores. Si es necesario, podrá utilizar el modo relativo (REL) para restar este valor automáticamente. Advertencia No utilice el rango de 40 MΩ para las mediciones de resistencia en el circuito.




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HOJA DE TRABAJO 2.4: MULTÍMETRO DIGITAL MATERIAL NECESARIO

-Multímetro digital 9U7330 con cables de prueba -Hoja de Instrucción del multímetro

I. Usando el multímetro y su instructivo, responda las siguientes preguntas

INSTRUCCIONES

1.-Identifique las cuatro partes principales:

2.-Explique en qué consiste la autoprueba

3.-Anote las funciones del conmutador giratorio y las lecturas máximas y mínimas.




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4.-Explique la función de estos botones:

o

RANGO

o

RELATIVE

o

HOLD

o

Hz / %

5.-Identifique las entradas de los cables del medidor y las ADVERTENCIAS

6.-¿Qué significa .OL en la pantalla?

7.-¿Cómo prueba el estado de los fusibles y las baterías?




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HOJA DE TRABAJO 2.5. CIRCUITOS ELÉCTRICOS EN SERIE MATERIAL NECESARIO

-

Multímetro digital 9U7330, con cables de prueba Módulo de entrenamiento ATECH y los submontajes eléctricos especificados.

INSTRUCCIONES I. CAÍDA DE VOLTAJE EN CIRCUITOS EN SERIE

Realice el montaje del equipo de capacitación en circuitos eléctricos como se muestra en los esquemas. Paso 1: Coloque los submontajes de la lámpara y el interruptor. Paso 2: Conecte el equipo de capacitación a un enchufe de 230 VAC. Paso 3: Conecte el circuito a una fuente de 12V y cierre el circuito.

A.- ESQUEMA 1 a) ¿Se enciende la lámpara del submontaje? Si la respuesta es: SI, continúe NO, verifique con el instructor b) Mida y registre el voltaje de la fuente (TP1 – TP6) c) Mida y registre la caída de voltaje en el interruptor (TP2 – TP3) d) Mida y registre la caída de voltaje (TP2 – TP5) e) Mida y registre la caída de voltaje en la lámpara(TP4 – TP5) B.- ESQUEMA 2 Paso 4: Abra el circuito y añada otro submontaje de lámpara según el esquema, nuevamente cierre el circuito. a) ¿Se encienden las dos lámparas del submontaje? Si la respuesta es SI, continúe NO, verifique con el instructor b) Mida y registre el voltaje de la fuente (TP1 – TP6) c) Mida y registre la caída de voltaje en el interruptor (TP2 – TP3) d) Mida y registre la caída de voltaje (TP2 – TP5) e) Mida y registre la caída de voltaje en la lámpara(TP4 – TP5) f)


Mida y registre la caída de voltaje en la lámpara (TP6 – TP7)



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II. FLUJO DE CORRIENTE EN CIRCUITO EN SERIE Realice el montaje del equipo de capacitación en circuitos eléctricos como se muestra en el esquema. Siga estos pasos y responda. Paso 1: Arme el circuito según el esquema usando solo el submontajes del interruptor y la lámpara. Paso 2: Conecte el equipo de capacitación a un enchufe de 230 VAC. Paso 3: Conecte el circuito a una fuente de 12V y cierre el circuito. A.- ESQUEMA 1 a) ¿Se enciende la lámpara del submontaje? Si la respuesta es: SI, continúe NO, verifique con el instructor b) Mida y registre el flujo de corriente del circuito. Conecte los cables del medidor entre TP2 y TP3. I = ______ Amp c) Usando el valor de la corriente medida, calcule la resistencia de la lámpara. R = _____ Ohmios Paso 4: Abra el circuito y añada dos submontajes adicionales: uno que contenga una lámpara pequeña y el otro una lámpara grande d) Cierre el circuito y conecte los cables del medidor entre TP2 y TP3. ¿Cuál es la corriente que fluye a través del circuito? I = ______ Amp e) Usando el valor de la corriente medida, calcule las resistencias de las lámparas. RTP4-TP5 = ______ Ohmios RTP6-TP7 = ______ Ohmios RTP8-TP9 = ______ Ohmios f)

¿La corriente del circuito aumentó, disminuyó o no cambió? __________________

g) ¿Cuál es el efecto en la resistencia total del circuito? h) ¿La resistencia total del circuito aumentó, disminuyó o no cambió? i)

¿Qué lámpara tiene la mayor caída de voltaje? Explique.

j)

¿Cuáles son las caídas de voltaje individuales?

k) ¿Por qué son diferentes?




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HOJA DE TRABAJO 2.6. CIRCUITOS ELÉCTRICOS EN PARALELO MATERIAL NECESARIO

-


INSTRUCCIONES I.- Realice el montaje del equipo de capacitación en circuitos eléctricos como se muestra en los esquemas y responda.

a)

Mida las caídas de voltaje en los puntos de prueba especificados TP1 – TP2 _____ voltios TP3 – TP4 _____ voltios TP5 – TP6 _____ voltios TP7 – TP8 _____ voltios

b)

¿Son iguales las caídas de voltaje en cada derivación?

c)

Usando las caídas de voltaje en la medición, calcule el flujo de corriente a través de cada derivación. Registre sus cálculos _________________

d)

Usando el multímetro mida el flujo de corriente del circuito. ¿El flujo de corriente medido corresponde al valor calculado? Explique

e)

Usando la Ley de Ohm, calcule la resistencia total del circuito. Registre los siguientes valores: vt = __________ voltios It = __________ amperios Rt = __________ ohmios




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II.- Conecte los componentes del equipo de capacitación de la siguiente manera: Paso 1: En el equipo de capacitación en circuitos eléctricos conecte solo el conjunto del submontaje del fusible e interruptor y el submontaje 1 que contiene la lámpara grande (lámpara piloto). La lámpara grande se conecta en serie con el conjunto del fusible e interruptor.

a) Explique el procedimiento que se debe seguir para medir el flujo de corriente a través de la lámpara:

b) ¿Qué corriente fluirá a través de la lámpara? _____ Amp Paso 2: Añada al circuito el submontaje 2que contiene una lámpara pequeña (lámpara indicadora). Los submontajes 1 y 2 están en paralelo. c) Mida la corriente total del circuito. Registre la corriente total. _____Amp d) ¿Cuál es la caída de voltaje de cada lámpara ¿ Lámpara 1 ______voltios Lámpara 2 _____ voltios e) ¿Disminuyó el flujo de corriente del circuito cuando se añadió la segunda

Paso 3: Añada al circuito el submontaje 3 que contiene otra lámpara grande (lámpara piloto). Los submontajes 1, 2 y 3 están en paralelo f) Mida la corriente total del circuito. Registre la corriente total. _____ Amp. g) Cuando se añadió el submontaje adicional al circuito, ¿cómo se vió afectado el flujo de corriente? i) ¿Cuál es la caída de voltaje de cada componente? _____________________________________________________________ k) Usando el valor medido de la corriente total del circuito, calcule la resistencia total del circuito. _____ ohmios. FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2011



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HOJA DE TRABAJO 2.7. CIRCUITOS SERIE - PARALELO MATERIAL NECESARIO

-


INSTRUCCIONES I.- Conecte los componentes en el equipo de cada capacitación de la siguiente manera:

Paso 1: En el equipo de capacitación en circuitos eléctricos, conecte el conjunto de submontajes del fusible e interruptor, el submontaje 1 que contiene un resistor (100 ohmios)

Paso 2: Calcule lo siguiente: Vt= ______ voltios Rt= ______ ohmios V1= ______ voltios V2= ______ voltios V3= ______ voltios V4= ______ voltios It= ______ imperios




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Paso 3: Usando el multímetro registre las siguientes mediciones: V1= ______ voltios V2= ______ voltios V3= ______ voltios V4= ______ voltios II. Verifique los resultados de los cálculos y las mediciones con el multímetro. Rsponda las siguientes preguntas: a) ¿Es comparable la suma de las caídas de voltaje con la cáida de voltaje medida en el punto V1? Explique.

b) Mida el flujo de corriente a través de cada resistor en el submontaje que contiene los tres resistores en paralelo. Explique el procedimiento usado para medir el flujo de corriente.

c) Registre las siguientes mediciones: El flujo de corriente en R2 es ______ amperios El flujo de corriente en R3 es ______ amperios El flujo de corriente en R4 es ______ amperios d) ¿El flujo de corriente medido corresponde a los valores calculados? Explique.

Notas de Curso .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... .................................................................................................................... ....................................................................................................................




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HOJA RESUMEN MÓDULO 2: CONCEPTOS BÁSICOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS El voltaje, resistencia y corriente se relacionan mediante la Ley de Ohm

V = I×R

Donde: V = voltaje (voltios) I = corriente eléctrica (imperios) R = resistencia eléctrica

La potencia como la cantidad de trabajo que realiza una fuerza en un intervalo de tiempo y se obtiene mediante la siguiente ecuación:

P =V ×I

Donde: P = potencia eléctrica (watts) V = voltaje (voltios) I = corriente eléctrica (amperios)

La energía se define como todo aquello que puede dar origen a una fuerza, la capacidad de un cuerpo calor, trabajo en forma de movimiento, luz, etc; y se obtiene mediante la siguiente ecuación:

E = P×t

Donde: E = energía eléctrica (watt-hr) P = potencia eléctrica (watts) T = tiempo (horas)

En un circuito en serie se cumple: • El voltaje de alimentación es la suma de los voltajes de cada componente • La corriente es la misma en cualquier punto del circuito. • La resistencia equivalente es la suma de todas las resistencias individuales.

Req = R1 + R2 + R3 + ... + Rn

En un circuito en paralelo se cumple: • El voltaje es el mismo en cada rama.. • La corriente total es la suma de las corrientes de las ramas. • La resistencia equivalente es la inversa de la suma de las inversas de las resistencias de las ramas.

Req =

1 1 1 1 1 + + + ... + R1 R2 R3 Rn

En un circuito en serie - paralelo se compone de una sección en serie y otra sección en paralelo. Las dos reglas anteriores se aplican para este caso.





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CURSO: ELECTRICIDAD I-II FSAA – DT

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MÓDULO 3

COMPONENTES ELÉCTRICOS BÁSICOS




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MODULO 3: COMPONENTES ELÉCTRICOS BÁSICOS Hay diferentes tipos de componentes usados en los circuitos eléctricos. Este módulo cubre los componentes eléctricos básicos utilizados en las máquinas Caterpillar.

OBJETIVOS Al término de este módulo, el participante será capaz de:

1. Seleccionar los conectores y cables adecuados para trabajos de reemplazo y reparación de estos componentes. 2. Explicar el modo de operación de los fusibles y de los disyuntores, e identificar las causas por las que éstos abren un circuito. 3. Identificar y clasificar los tipos de interruptores en un circuito eléctrico. 4.


Seleccionar correctamente los resistores variables (reóstato, potenciómetro y termistor) más usados en los sistemas eléctricos de una máquina CAT.



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LECCIÓN 3.1: CABLES ELÉCTRICOS Esta lección explica los tipos de cables usados en los sistemas Caterpillar , así mismo se hace una clasificación de acuerdo al calibre y al diámetro de los mismos.

MATERIAL NECESARIO

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-

LABORATORIO

Cables de un hilo conductor. Cables de varios hilos conductores. Mazo de cables.

•

Hoja de trabajo 3.1: Cables Eléctricos.

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................





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TEXTO DE REFERENCIA: CABLES ELÉCTRICOS Los cables se encargan de transportar la corriente en los circuitos eléctricos. Su alma conductora está formada por una serie de hilos conductores o alambres de baja sección trenzados, lo que le otorga una gran flexibilidad. Estos hilos o alambres están recubiertos con un material común aislante.

Fig 3.1: Cables de un hilo conductor Fig 3.2: Cables de varios hilos conductores

CALIBRE Y DIÁMETRO DEL CABLE El calibre y el diámetro de un cable determinan la cantidad de corriente que puede transportar. La clasificación de los cables puede ser de la siguiente manera: ¾

De acuerdo con la clasificación de la "American Wire Gage" (AWG) (referido generalmente como el “calibre” del cable)

¾

De acuerdo con el Sistema Métrico (referido generalmente como el “diámetro” del cable).

Si usa la clasificación AWG de cables, recuerde que los números de calibre más bajos indican cables de tamaño grande, y números altos indican cables de tamaño pequeño. Las medidas métricas del cable, por otra parte, se refieren al diámetro del cable en milímetros y, en este caso, diámetros grandes indican cables más gruesos.

Fig 3.3 Calibre y diámetro de cables FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2011



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HOJA DE TRABAJO 3.1: CABLES ELÉCTRICOS INSTRUCCIONES

Completar y responder según sea el caso: 1. Indique cuales son los factores que afectan la resistencia eléctrica de los conductores a. __________________ b. __________________ c. __________________

2. ¿Qué calibre de cable tiene el mayor diámetro: AWG 12, AWG 14, AWG 16 o AWG 18?

3. ¿Qué sucederá en un circuito eléctrico donde reemplazo un cable AWG 12 por un AWG 16?

3. ¿Cuáles son los tipos de clasificación que se usan para los cables eléctricos? a)_____________________________ b)_____________________________




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LECCIÓN 3.2: CONECTORES ELÉCTRICOS Esta lección explica los tipos de conectores usados en los sistemas Caterpillar , así mismo se hace una clasificación para cada tipo aplicación de estos componentes.

MATERIAL NECESARIO

LABORATORIO

-

Partes de un conector (Pin y Socket) Conector VE Conector Sure Seal Conectores Deutsch (HD10, DT, DRC) Grupo de reparación de conectores Deutsch 1U5803

• •

Hoja de trabajo 3.2: instalación de los contactos en un conector Sure-Seal. Hoja de trabajo 3.3: Conectores DT

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................

...............................................................................................





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TEXTO DE REFERENCIA: CONECTORES ELÉCTRICOS

El propósito de un conector es pasar la corriente de un cable a otro. Para hacer esto, el conector debe tener dos mitades que se acoplen (plug y receptáculo). Cada una de estas mitades puede contener tanto pines como sockets.

(1)

(2)

Fig 3.4 Partes de un Conector

En la figura 3.4, se observa las dos partes de un conector: el receptáculo (1) y el plug (2). Funcionamiento:

(1) Pin (2) Receptáculo (3) Cables

Fig 3.5 Conexión de una pin

Cuando las pines y los sockets se acoplan adecuadamente, las superficies exteriores de las pines hacen contacto con las superficies interiores de los sockets para proporcionar vías para la corriente eléctrica de un conjunto de cables a otro. Los conectores deben operar en condiciones extremas de calor, frío, polvo, suciedad, humedad, químicos, etc.

Fig 3.6 Condición de aspereza en un conector

Las pines y los sockets tienen resistencia y ofrecen algo de oposición al flujo de corriente. Aunque este proceso parezca insignificante para la operación de un control electrónico, esta resistencia a través del conector puede crear un mal funcionamiento de los controles electrónicos.




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TIPOS DE CONECTORES En los sistemas eléctricos y electrónicos de las máquinas Caterpillar se usan varios tipos de conectores. Cada tipo difiere en el servicio o su reparación. Los siguientes tipos de conectores se examinarán con detalle: a) Conectores ambientales vehiculares (VE) b) Conectores Sure-Seal c) Conectores Deutsch (Series HD10, DT, CE y DRC)

a) CONECTORES VE Los conectores VE se usaron en los primeros mazos eléctricos de las máquinas Caterpillar, cuando hubo necesidad de usar conectores resistentes a altas temperaturas, con gran número de contactos y mayor capacidad de transportar corriente.

Fig 3.7 Conectores VE

b) CONECTORES SURE SEAL Los conectores Sure-Seal se usan ampliamente en las máquinas Caterpillar. Las cajas de los conectores vienen diseñadas para proporcionar un acoplamiento exacto entre las dos mitades, y en vez de usar llaves guía o ranuras guía, los cuerpos de los conectores están moldeados de modo que no pueden conectarse incorrectamente. Los conectores Sure-Seal tienen capacidad límite de 10 contactos (pines y sockets).

Fig 3.8 Conectores Sure Seal

Los conectores Sure-Seal exigen el uso de la herramienta especial 6V3008 para la instalación de los contactos. Use alcohol desnaturalizado como lubricante cuando se instalen los contactos. No se necesita una herramienta especial para quitar los contactos de las clavijas.

c.1) CONECTORES DE LA SERIE DEUTSCH PARA SERVICIO PESADO (HD10) El HD10 es un conector cilíndrico, termoplástico, que utiliza contactos tipo reborde, que pueden quitarse fácil y rápidamente. Las cápsulas termoplásticas están disponibles en configuraciones con rosca y sin rosca usando disposiciones de 3, 5, 6 y 9 contactos. El tamaño del contacto es No. 16 y acepta cables de calibre No. 14, 16 y 18 (AWG). Fig 3.9 Conectores Deutsch (HD10)




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c.2) CONECTORES DE LAS SERIES DE TRANSPORTE (DT) El DT es un conector termoplástico que utiliza contactos de tipo rebordeador que pueden quitarse rápida y fácilmente sin requerir una herramienta especial. Las cajas termoplásticas están disponibles en configuraciones que usan disposiciones de inserto de 2, 3, 4, 6, 8 y 12 contactos. El tamaño del contacto es No. 16 y acepta cables de calibre No. 14, 16 y 18 (AWG). Fig 3.10 Conectores Deutsch (DT)

c.3) CONECTOR RECTANGULAR DEUTSCH (DRC) El conector DRC tiene una caja termoplástica rectangular completamente hermética. El DRC está diseñado para ser compatible con módulos electrónicos internos y externos. El conector tiene un mayor número de terminales. Los arreglos de inserto disponibles son: 24, 40 y 70 contactos. El tamaño del contacto es No. 16 y acepta cables de calibre No. 16 y 18 (AWG). Fig 3.11 Conectores Deutsch (DRC)

Contiene una llave de reloj para una correcta orientación y se asegura con un tornillo de apriete y separación de acero inoxidable.





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HOJA DE TRABAJO 3.2: INSTALACIÓN DELOS CONTACTOS EN UN CONECTOR SURE-SEAL Instrucción Especial SSHS7531 Juego de reparación de conectores Sure-Seal 6V3000 Mazo de cables Conectores Sure- Seal Pines y sockets

MATERIAL NECESARIO

-

INSTRUCCIONES

Colocar pines y sockets tanto al plug como al receptáculo de un conector Sure-Seal. Seguir los siguientes pasos: 1) Identificar los componentes y herramientas necesarias para el trabajo:

(5)

(1)

(1)___________________________ (2)___________________________

(2)

(3)___________________________ (4)___________________________

(3) (4)

(5)___________________________

2) Retirar 5mm de aislante de la punta del cable con la herramienta adecuada.

3) Colocar el contacto (socket o pin) de tal manera que las 2 abrazaderas sujeten correctamente el conductor desnudo, usar la herramienta adecuada. (Crimping and Stripping Tool).





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4) Introducir la punta de la herramienta de inserción de contactos en el conector (hacerlo por el lado en donde van los pines y sockets). Es recomendable usar algún tipo de lubricante para este fin.

5) Luego por el lado opuesto, introducir la punta del cable que tiene el pin o socket, para esto retraer el vástago de la herramienta de inserción para generar el espacio en el que pueda ingresar el pin o socket y su cable.

6) Ir retirando la herramienta hacia atrás para que el pin o socket vaya ingresando al conector, una vez retirada la herramienta de inserción, empujar el pin o socket si es que éste queda en una posición sobresalida.

7) Finalmente el pin o socket debe quedar instalado como muestra la figura. Presentar la instalación del contacto al instructor para su inspección.




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HOJA DE TRABAJO 3.3: CONECTORES DT Instrucción Especial SEHS9615 Tenaza rebordeadora Herramienta de remoción de CUÑA o SOLDADURA Mazo de cables con conectores DT Pines y sockets

MATERIAL NECESARIO

-

INSTRUCCIONES

1. Desacople un conector DT.

2. Quite un receptáculo de un extremo del enchufe del conector o una clavija del extremo del receptáculo del conector.

3. Quite una clavija o receptáculo del extremo de un cable y quite el protector del cable.

4. Rebordee una nueva clavija o receptáculo al cable.

5. Instale una nueva clavija o receptáculo a la caja del conector.

6. Limpie el conector.

7. Acople el conector.

8. Permita que el instructor revise todas las tareas realizadas.




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LECCION 3.3: DISPOSITIVOS BÁSICOS DE PROTECCIÓN Y CONTROL EN CIRCUITOS. Esta lección explica los dispositivos que se usan para proteger un sistema eléctrico, y aquellos dispositivos que permiten controlar los valores de corriente y voltaje dentro de un circuito.

LABORATORIOS

MATERIAL NECESARIO

-

-

•

Hoja de Trabajo 3.4 : Protección de circuitos con fusibles.

•

Hoja de Trabajo 3.5: Código de colores para resistencias.

•

Hoja de trabajo 3.6: Operación del potenciómetro.

•

Hoja de trabajo 3.7: Condensador en un circuito CC.

Fusible Disyuntor manual y automático Resistor Fijo Reóstato Potenciómetro Termistores Condensador

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................

...............................................................................................




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TEXTO DE REFERENCIA: DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN a) FUSIBLES Los fusibles son los protectores más comunes de los circuitos. Un fusible está hecho de una delgada cinta de metal o de cable colocado dentro de un pequeño tubo de vidrio o de plástico. Fig 3.12 Fusible de vidrio

Modo de Operación: Cuando la corriente que fluye es mayor que la resistencia del fusible, la cinta de metal se derrite y el circuito se abre. En este caso, el fusible deberá ser reemplazado, pero sólo cuando se haya corregido la causa de la sobrecarga de corriente.

Fusibles quemados:

Fig 3.13 Fusibles de plástico

Se puede reconocer la causa de un fusible quemado por inspección visual. • •

Si el cristal se mantiene transparente después que el fusible se quema, la causa es una sobrecarga del circuito. Si el cristal oscurece, la causa es un cortocircuito.

b) DISYUNTORES Un disyuntor es similar a un fusible. Sin embargo, el exceso de corriente puede causar el “disparo” del disyuntor, y abrir el circuito. El disyuntor puede fijarse de forma manual nuevamente después de eliminar las condiciones de sobrecarga de corriente.

Fig 3.14 Disyuntor manual y automático

Algunos disyuntores se restauran automáticamente después de abiertos. Estos son llamados disyuntores “automático”. Algunos disyuntores son fabricados dentro de varios componentes Caterpillar, como el interruptor de luces delanteras. A diferencia de los fusibles los disyuntores no se destruyen cuando ocurre una sobrecarga. Los disyuntores son más caros que los fusibles, pero no necesitan ser reemplazados.


Fig 3.15 Disyuntor manual




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TEXTO DE REFERENCIA: FALLAS EN CIRCUITOS ELÉCTRICOS a) CIRCUITOS ABIERTOS Una “conexión abierta” en cualquier parte del circuito produce una resistencia extremadamente alta y el resultado es la falta de flujo de corriente en el circuito. Una conexión abierta se debe a un componente que falla como un interruptor, un fusible, un cable o un conector roto.

a.1) CIRCUITO EN SERIE En un circuito en serie, cualquier conexión abierta resulta en la falta de flujo de corriente en el circuito.

Fig 3.16 Circuito en Serie

a.2) CIRCUITO EN PARALELO En un circuito en paralelo la identificación del componente abierto depende de su ubicación. Si el componente abierto está en la línea principal ninguna de las cargas o componentes funcionará. En efecto, ninguna de las derivaciones en paralelo operará (caso 1). Si hay un componente abierto como un resistor abierto o un cable abierto en alguna de las derivaciones por debajo de la línea principal, solo se verá afectada la carga en esa derivación específica (caso 2).

CASO 1

CASO 2

Fig 3.17 Circuitos en Paralelo




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b) CIRCUITOS EN CORTO (CORTOCIRCUITO) Un cortocircuito es una conexión indeseada entre dos puntos de diferente voltaje (conexión con resistencia muy baja). Puede ser provocado por un contacto entre un conductor y tierra, entre un conductor y la tierra, o bien entre conductores.

b.1) CORTOCIRCUITO A TIERRA ocurre cuando el flujo de corriente va a tierra, esto pasa cuando uno de los puntos de diferente voltaje entre los que se forma la conexión indeseada se encuentra al mismo potencial de la tierra.

Fig 3.18 Cortocircuito a Tierra

b.2) CORTOCIRCUITO ENTRE CONDUCTORES o de suministro ocurre cuando existe una conexión indeseada entre conductores.

Fig 3.19 Cortocircuito entre conductores




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HOJA DE TRABAJO 3.4: PROTECCIÓN DE CIRCUITOS CON FUSIBLES MATERIAL NECESARIO INSTRUCCIONES

- Manual del estudiante Usando el texto de referencia: Fallas en Circuitos Eléctricos analizar lo que sucede en los siguientes casos:

a) CASO 1

a) Cuando se cierra el interruptor 1: _________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________ b) Cuando se cierra el interruptor 2: _________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________ c) Cuando se cierra el interruptor 1 y 2: _________________________________ _________________________________ _________________________________ _________________

b) CASO 2

a) Cuando se cierra el interruptor 1: ________________________________ ________________________________ ________________________________ ____________________ b) Cuando se cierra el interruptor 2: ________________________________ ________________________________ ________________________________ ____________________ c) Cuando se cierra el interruptor 1 y 2: ________________________________ ________________________________ ________________________________ ____________________





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TEXTO DE REFERENCIA: DISPOSITIVOS DE CONTROL a) INTERRUPTOR Un interruptor es un dispositivo utilizado para desviar o interrumpir el paso de una corriente eléctrica.

Fig 3.20 Interruptor en máquina

Unipolar de dos vías

TIPOS DE INTERRUPTORES Unipolar de una vía

Bipolar de dos vías

Bipolar de una vía

Fig 3.21 Clases de Interruptores

Algunos de los interruptores más comunes usados en máquinas Caterpillar son: ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾

De palanca Giratorio Basculante De empuje A presión Magnético De llave de contacto De límite ¾ De desactivación

b) RESISTORES Algunas veces es necesario controlar (limitar) la corriente a un nivel seguro para los componentes de un circuito. El modo más fácil de reducir la corriente suministrado a una carga es aumentando la resistencia. Esto se logra adicionando resistores (resistencias). Los usos más comunes de los resistores en circuitos eléctricos se encuentran en los sistemas de sonido y en los circuitos de control del aire acondicionado, que varían el voltaje al conectar varios resistores.




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Clasificación de los Resistores: Los resistores pueden ser de dos tipos: variables y fijos, estos se pueden encontrar tanto en ohmios (por la cantidad de resistencia que proporcionan al circuito), como en vatios (por la cantidad de calor que disipan).

b.1) RESISTORES FIJOS Como su nombre lo indica son aquellos que muestran una cantidad fija de resistencia.

Los resistores fijos cumplen muy bien su cometido, siempre que el voltaje del circuito no aumente.

Fig 3.22 Resistor Fijo

b.2) RESISTORES VARIABLES Su resistencia puede cambiarse ajustando un control. El control mueve un contacto sobre la superficie de una resistencia. Como la corriente fluye a través de una longitud mayor a la del material del resistor, la corriente diminuye; en tanto que si ésta fluye a través de menos material del resistor, la corriente aumenta. Existen muchas clases de resistores variables. Algunos son los: ¾ ¾

Reóstatos, Potenciómetros ¾ Termistores




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b.2.1) REÓSTATO Un reóstato típico tiene 2 terminales y permite el flujo de corriente por un solo paso. En las máquinas Caterpillar, el reóstato se usa para controlar la intensidad de las luces de los instrumentos. Fig 3.23 Reóstato

b.2.2) POTENCIÓMETRO

Fig 3.24 Potenciómetro

El potenciómetro puede controlarse manual o mecánicamente, funcionando como un DIVISOR DE VOLTAJE. La figura muestra un potenciómetro usado en un sistema de combustible. El medidor de combustible mide un valor de resistencia específica, que corresponde a una condición específica del sistema. La resistencia de salida se mide en el módulo de la pantalla principal y el valor corresponde a la profundidad del combustible en el tanque.

Un Reóstato se usa para controlar la corriente de un circuito y un Potenciómetro sirve además como un divisor de voltaje.

b.2.3) TERMISTORES Los termistores (resistores térmicos) son un tipo de resistor variable que opera automáticamente. Un termistor se fabrica de carbono. A altas temperaturas, la resistencia del carbono disminuye en vez de aumentar. Esta propiedad es útil en ciertos circuitos eléctricos. Los elementos de un termistor se utilizan con frecuencia en los sensores de las máquinas Caterpillar para la medición de temperaturas del sistema.

Fig 3.25 Termistores




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TEXTO DE REFERENCIA: CÓDIGO DE COLORES PARA RESISTENCIAS

Fig 3.26 Código de colores para resistencias

Ejemplo:





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HOJA DE TRABAJO 3.5: CÓDIGO DE COLORES PARA RESISTENCIAS MATERIAL NECESARIO

- Manual del Estudiante 1. Identificar el valor de la resistencia de la figura

INSTRUCCIONES

V A N O

2. Usar el código de colores para determinar el valor de la resistencia de la figura

M G R





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HOJA DE TRABAJO 3.6: OPERACION DEL POTENCIOMETRO MATERIAL NECESARIO

- Manual del Estudiante

OBJETIVO DE LA Dados un multímetro digital, un equipo ATECH y los componentes necesarios, medir la caída de voltaje a través de un módulo de diodo luminiscente (LED) para demostrar la PRÁCTICA: operación del potenciómetro.

INSTRUCCIONES

Arme el circuito de la figura 3.27

Fig 3.27: Operación del Potenciómetro

Coloque el multímetro para leer la caída de voltaje entre los dos terminales del módulo LED 1. Coloque la perilla del potenciómetro en la posición DESCONECTADA (completamente a la izquierda).

2. Active el circuito colocando el interruptor en la posición CONECTADA.

3.Mientras observa la lectura del multímetro, gire lentamente hacia la derecha la perilla del potenciómetro.¿Qué pasa con las lecturas del multímetro? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________

4. Observe el LED. ¿En qué punto comienza a encenderse? ____________________ ¿Porqué?_____________________________________________________________

5. ¿En qué punto es mayor la intensidad? ___________________________________ ¿Por qué?____________________________________________________________ FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2011




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TEXTO DE REFERENCIA: CONDENSADORES Un condensador es un dispositivo que puede almacenar una carga eléctrica, creando así un campo eléctrico que a su vez puede almacenar energía. La medición de esta característica de almacenar energía se conoce como "capacitancia". En los sistemas eléctricos Caterpillar los condensadores se utilizan para almacenar energía, como temporizadotes y como filtros.

Fig 3.28: Condensadores en Paralelo y en Serie

Los condensadores se clasifican por unidades de medida llamadas "faradios" (representados por la letra "F"). El faradio indica la cantidad de electrones que un condensador puede almacenar. El faradio indica una cantidad muy grande de electrones. En el sistema que nosotros usamos, usted verá los condensadores clasificados en "microfaradios" (µF). Un microfaradio es una millonésima de un faradio. Para determinar la capacitancia de un condensador se combinan tres factores:


¾

El área de las planchas conductoras

¾

Las distancia entre las planchas conductoras

¾

El material usado como dieléctrico.



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HOJA DE TRABAJO 3.7: CONDENSADOR EN UN CIRCUITO CC MATERIAL NECESARIO

- Manual del Estudiante Dados un multímetro digital, un equipo ATECH y los componentes necesarios, demostrar

OBJETIVO DE LA los efectos de un condensador conectado a un circuito CC. PRÁCTICA: INSTRUCCIONES

Arme el circuito de la figura 3.29. El propósito de la bombilla en el circuito es mostrar el flujo de corriente. Registre sus resultados abajo.

Fig 3.29: Condensador en un circuito CC

1. Registre el voltaje del condensador después de la carga __________

2. Registre el voltaje del condensador descargado __________

3. ¿Un condensador bloquea el flujo de corriente continua?____________

4. Explique brevemente cuáles son los efectos de un condensador conectado a un circuito CC. _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________





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MÓDULO 4

COMPONENTES ELECTRÓNICOS DE ESTADO SOLIDO


Desarrollo Técnico


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MÓDULO 4: COMPONENTES ELECTRÓNICOS DE ESTADO SÓLIDO Esta módulo cubre los componentes electrónicos de estado sólido utilizados en las máquinas Caterpillar y consta de tres lecciones y siete hojas de trabajo.

OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante será capaz de:

1. Explicar el funcionamiento y demostrar el comportamiento de los diodos y transistores en un circuito de corriente continua usando un multímetro digital. 2. Demostrar el funcionamiento de un diodo como dispositivo de protección usando un multímetro digital. 3. Demostrar la correcta operación de un transistor usando un multímetro digital.


Desarrollo Técnico


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LECCIÓN 4.1: SEMICONDUCTORES Esta lección ayuda a familiarizarse con los componentes electrónicos de estado sólido utilizados en las máquinas Caterpillar. LABORATORIOS

•

Hoja de Trabajo 4.1: Semiconductores

MATERIAL NECESARIO

•

Módulo de entrenamiento ATECH

Notas de Curso ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2010

Desarrollo Técnico


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TEXTO DE REFERENCIA: SEMICONDUCTORES I. FUNCIONAMIENTO Un semiconductor es un elemento material cuya conductividad eléctrica puede considerarse situada entre las de un aislante y la de un conductor, considerados en orden creciente.

Fig. 4.1 Semiconductor

Existen otros elementos que no son buenos conductores ni buenos aisladores. Dentro de esta categoría los elementos que pueden cambiar a necesidad y ser buenos conductores son llamados semiconductores. El Silicio y el Germanio son los elementos semiconductores mas comúnmente usados. Ejemplos de semiconductores son los diodos, los transistores y los circuitos integrados (IC por sus siglas en ingles) Los semiconductores son muy usados en la maquinaria Caterpillar, en reemplazo de los interruptores mecánicos. Los semiconductores puros tienen un lazo muy estrecho entre los electrones; no hay lugar para que los electrones se muevan. En este estado natural, estos elementos no son útiles para conducir electricidad. Sin embargo, los semiconductores pueden convertirse en buenos conductores mediante la saturación o “doping”. Esta saturación se basa en la adición de impurezas. Las impurezas afectan cuántos electrones libres tiene el semiconductor. Dependiendo de la cantidad de impureza agregada, el material resultante tendrá un exceso de electrones o escasez de electrones libres.


•

Si el material añadido crea en el semiconductor un exceso de electrones libres, el semiconductor es de tipo negativo o N.

•

Si el material añadido crea un faltante de electrones libres, el semiconductor es de tipo positivo o P.

Desarrollo Técnico


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II. ZONAS DE UN SEMICONDUCTOR 1. Zona P: Semiconductora, con una resistencia Rp 2. Zona N: Semiconductora, con una resistencia Rn 3. Zona de agotamiento: No es conductora, puesto que no posee portadores de carga libres. En ella actúa un campo eléctrico, o bien entre los extremos actúa una barrera de potencial.

Fig. 4.2 Zonas del Semiconductor

III. VOLTAJE DE BARRERA Cuando se aplica un voltaje al semiconductor "PN", los electrones fluyen desde el lado "N", a través de la unión, hasta el lado "P". Los huecos fluyen en la dirección opuesta. El efecto de la unión "PN" o flujo de corriente del circuito depende del orden en que están colocadas las capas de material tipo "P" y "N". El potencial de voltaje a través de la unión "PN" se conoce como voltaje de barrera. El Germanio con impurezas tiene un voltaje de barrera de cerca de 0,3 voltios. El Silicio con impurezas tiene un voltaje de barrera de cerca de 0,6 voltios.

Fig. 4.3 Silicio tipo P y silicio tipo N unidos.- UNIÓN P-N

Notas de Curso ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2010

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HOJA DE TRABAJO 4.1: SEMICONDUCTORES MATERIAL NECESARIO

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Texto de Referencia: Semiconductores Notas de Curso

INSTRUCCIONES

I. Responda las siguientes preguntas. Use el texto de referencia y sus notas de curso en caso lo considere necesario:

1. ¿Qué es un semiconductor? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2. Exlique qué es la saturación o doping y su efecto en los semiconductores. __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 3. Los materiales de los semiconductores más comunes son: _________________ y ________________.

4. Si el semiconductor tiene exceso de electrones libres, el semiconductor es: ______________ 5. Si el semiconductor tiene falta de electrones libres, el semiconductor es: ______________

6. ¿Cuáles son las tres zonas de un semiconductor?

7. El potencial de voltaje a través de la unión PN se llama: ______________

8. El Germanio con impurezas tiene un voltaje de barrera de cerca de ________V y el Silicio con impurezas tiene un voltaje de barrera de cerca de ________V.


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LECCIÓN 4.2: DIODOS Esta lección ayuda a familiarizarse con los componentes electrónicos de estado sólido utilizados en las máquinas Caterpillar. LABORATORIOS

MATERIAL NECESARIO

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Hoja de Trabajo 4.2: Diodos Hoja de Trabajo 4.3: Diodos en Circuitos C.C. Hoja de Trabajo 4.4: Diodos como Dispositivos de Protección

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Módulo de entrenamiento ATECH y los submontajes eléctricos especificados Fuente de 12VDC Multímetro digital con cables de prueba


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LECCIÓN 4.2: DIODOS La forma más simple de un semiconductor es el diodo. El diodo consta de una capa de material tipo "P" y una capa de material tipo “N". Los diodos permiten que la corriente fluya en un solo sentido. Los diodos de los circuitos eléctricos se usan para casi todos los propósitos, incluyendo iluminación, rectificación de corriente y protección contra crestas de voltaje.

Fig. 4.4 Diodo

I. POLARIDAD DEL DIODO El término "polaridad" se usa para referirse a la capacidad de un diodo de permitir o detener el flujo de corriente en un circuito.

1. POLARIZAD DIRECTA Un diodo de polaridad directa se conecta a un circuito de tal modo que permite el flujo de electricidad. Esto se hace conectando el lado N del diodo (el cátodo) al voltaje negativo, y el lado P (el ánodo) al voltaje positivo. Cuando el diodo se conecta de este modo, tanto los electrones como los huecos son forzados a alcanzar la zona de agotamiento y conectan el circuito. La corriente fluye en la dirección de la flecha, lo que indica que el diodo tiene polaridad directa. Un diodo no será conductor (corriente que fluye) hasta que el voltaje directo (polaridad) alcanza cierto umbral. El voltaje de umbral es determinado por el tipo de material usado en la construcción del diodo. Un diodo de germanio generalmente comienza a conducir la corriente cuando el voltaje directo alcanza aproximadamente 300 milivoltios, mientras que un diodo de silicio requiere aproximadamente 600 milivoltios. Nota: Un diodo está limitado por la cantidad de corriente que puede fluir a través de la unión. La resistencia interna del diodo producirá calor a medida que la corriente fluye. Un exceso de corriente producirá demasiado calor y dañará el diodo.

2. POLARIZAD INVERSA Un diodo conectado a un voltaje de modo que la corriente no pueda fluir es un diodo de polaridad inversa. Esto significa que el terminal negativo está conectado al lado P del diodo y el terminal positivo está conectado al lado N. El potencial positivo está en el terminal del cátodo y, por esto, la corriente está bloqueada (en contra de la flecha).


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II. PUNTO ZENER El voltaje aplicado al cual el diodo falla se llama voltaje inverso máximo o punto Zener. Los diodos se clasifican de acuerdo con este voltaje. Los circuitos están diseñados para incluir diodos con una clasificación lo suficientemente alta para proteger el diodo y el circuito durante la operación normal.

III. APLICACIONES Los usos comunes de los diodos en circuitos eléctricos incluyen: 1. Regulación de voltaje (usando diodos Zener). 2. Indicadores (usando los LED). 3. Rectificación (cambiando la corriente CA a corriente CC). 4. Protección de circuitos

1. DIODOS ZENER Y REGULACIÓN DE VOLTAJE Un diodo Zener es una clase especial de diodo altamente impurificado durante su manufactura. El resultado es un alto número de electrones libres y huecos de electrones. Este transporte de corriente adicional permite el flujo de corriente inversa cuando se alcanza cierto voltaje de polaridad inversa (el punto de avalancha o punto Zener) . En polarizad directa, el diodo Zener actúa como un diodo regulador.

Fig. 4.5 Diodo Zener

Un diodo Zener común no conduce la corriente en la dirección inversa si el voltaje de polaridad inversa es menor de seis voltios. Pero, si el voltaje de polaridad inversa alcanza o excede los seis voltios, el diodo conducirá la corriente inversa. Este diodo Zener se usa frecuentemente en los circuitos de control de voltaje. Como ejemplo de diodos Zener, veamos un sistema de carga. Los diodos Zener se muestran dentro del alternador. Estos diodos actúan como un mecanismo de seguridad para limitar la salida de estator. Los diodos Zener en los alternadores permiten la conexión a aproximadamente 28 voltios.

2. DIODOS LUMINISCENTES (LED’s)

Fig. 4.6 Diodo Luminiscente

Otro tipo de diodo usado con frecuencia como lámpara indicadora es el diodo luminiscente (LED). Al igual que todos los diodos, los LED permiten el flujo de corriente sólo en un sentido. La diferencia está en que cuando se aplica voltaje directo a un LED, el LED emite luz. Mientras la mayoría de los diodos de silicio necesitan para su conexión cerca de 0,5 ó 0,7 voltios, los LED necesitan aproximadamente de 1,5 a 2,2 voltios. Este voltaje produce corrientes lo suficientemente altas para dañar un LED. La mayoría de los LED pueden manejar sólo alrededor de 20 a 30 mA de corriente. Para prevenir el daño de un LED, un resistor, que limita la corriente, se coloca en serie con el LED. FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2010

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3. DIODOS COMO RECTIFICADORES Los rectificadores cambian la corriente alterna (CA) en corriente continua (CC). Algunos diodos se pueden combinar para construir un rectificador de diodos, el cual se conoce también con el nombre de puente rectificador. El uso más común de un rectificador en los sistemas eléctricos está en el alternador. El alternador produce corriente alterna (CA). Como los sistemas eléctricos usan corriente continua (CC), el alternador debe, de algún modo, convertir la corriente CA en corriente CC. Entonces, debe suministrarse corriente CC en el terminal de salida del alternador. Los alternadores usan un puente rectificador de diodos para cambiar la corriente CA en corriente CC.

Fig. 1.7 Diodos como Rectificadores

Cuando el voltaje en “A” es positivo, la corriente fluye de “A” a la unión entre los diodos D1 y D2. Note la dirección de las flechas en cada diodo. La corriente no puede fluir a través de D1, pero sí a través de D2. Entonces la corriente es direccionada hacia D4, pero no puede atravesar D4 y tampoco puede regresar por D2. Entonces la corriente pasa a través de la carga del circuito. (Note que la carga en este circuito simplificado es una resistencia, in un sistema de carga real, la carga podría ser la batería) La corriente continua por el circuito hasta que llega a la unión entre D1 y D3. Aunque el voltaje aplicado a D1 es de polaridad directa, la corriente no puede atravesarlo porque hay voltaje positivo al otro lado del diodo; es decir no hay potencial de voltaje. La corriente atraviesa D3, y de allí a tierra por B. Cuando el voltaje del estator se invierte de modo que el punto B sea positivo, la corriente fluye a lo largo de una trayectoria espejo o similar. Si el voltaje en “A” es positivo o negativo, la corriente siempre fluye de arriba hacia abajo a través de la carga (R1) Esto demuestra que la corriente es continua.


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4. DIODOS EN PROTECCIÓN DE CIRCUITOS Los dispositivos electromagnéticos, como los solenoides y relés, tienen una característica única, que puede ocasionar crestas de voltaje si no se controlan. La bobina es un dispositivo que crea un campo magnético a medida que la corriente fluye a través de él. Cuando el circuito se abre abruptamente y se quita el suministro de voltaje, el campo magnético que colapsa genera su propio potencial de voltaje. El potencial de voltaje puede ser lo suficientemente alto para dañar algunos componentes del circuito, especialmente los controladotes sensibles de estado sólido

.

Fig. 4.8 Diodos en Protección de Circuitos

Para proteger contra chispas o picos, Diodos de Protección son agregados en paralelo a la bobina. Mientras se aplica voltaje al circuito, el diodo esta en polarización negativa y no conduce electricidad. Cuando se desconecta el voltaje y fluye la corriente inducida, el diodo se polariza positivamente y conduce. La corriente fluye en una trayectoria circular a través del diodo y de la bobina hasta que se disipa. La corriente inducida puede causar otros problemas mas no chispas. Las computadoras en las máquinas Caterpillar de hoy toman las decisiones basadas en voltajes del circuito. Las computadoras tomaran decisiones erróneas si los dispositivos electromagnéticos originan voltajes anormales.

VIII. EVALUACIÓN DE DIODOS Cuando un diodo funciona apropiadamente en un circuito, este actúa como una gran caída de voltaje en una dirección y como una muy baja caída de voltaje en otra. Desafortunadamente, evaluar diodos no es tan simple. De hecho, existen cuatro posibles formas por las cuales se puede evaluar un diodo: • • •

Tomar al diodo fuera del circuito (que en algunos casos no es posible) Si el diodo esta en un circuito en serie, este puede ser evaluado con el circuito des-energizado. Para el mismo caso, también se puede evaluar con el circuito energizado. En este caso para un diodo de silicio la caída de voltaje en polaridad directa será de 0.6 voltios.

Si el diodo esta en un circuito paralelo, este debe ser evaluado con un multímetro analógico, no con un multimetro digital.


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Notas de Curso ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 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HOJA DE TRABAJO 4.2: DIODOS MATERIAL NECESARIO

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Texto de Referencia: Diodos Notas de Curso

INSTRUCCIONES

I. Responda las siguientes preguntas. Use el texto de referencia y sus notas de curso en caso lo considere necesario: 1. ¿Qué es un diodo? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2. Un diodo consta de ____________ y ___________. 3. Un diodo de polaridad ___________ se conecta a un circuito de tal modo que permite el flujo de electricidad. 4. Un diodo de polaridad ___________ está conectado a un voltaje de modo que la corriente no puede fluir. 5. ¿Cuáles son las 4 aplicaciones más comunes de los diodos en un circuito eléctrico? i) ____________________ ii) ____________________ iii) ____________________ iv) ____________________ 6. La mayoría de los LED’s funcionan con ______________ mA de corriente. 7. El uso más común de un rectificador en los sistemas eléctricos Caterpillar es en: ______________________ 8. Describa cómo funciona el siguiente circuito:

__________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________


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HOJA DE TRABAJO 4.3: DIODO EN UN CIRCUITO C.C. MATERIAL NECESARIO

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INSTRUCCIONES

Arme el circuito de la figura de abajo y mida la caída de voltaje y la corriente a través del diodo luminiscente. Registre los resultados abajo.

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Módulo de entrenamiento ATECH y los submontajes eléctricos (fusible, interruptor, resistor y diodo luminiscente LED y las conexiones necesarias correspondientes Fuente de 12VDC Multímetro digital con cables de prueba

1. Mida y registre la caída de voltaje en el diodo luminiscente. _______________ 2.

Mida y registre el flujo de corriente en el diodo luminiscente. ______________

3. Invierta la polarización del diodo. ¿Se enciende el diodo luminiscente? _______________ 4. ¿Cuánta corriente fluye en el diodo luminiscente cuando está en polarización inversa? ______________ 5. Explique brevemente los efectos del diodo cuando está conectado en un circuito CC _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ _____________________________________________________________ 6.


Explique brevemente la diferencia entre polarización INVERSA y polarización DIRECTA, y el efecto que estos tienen en un diodo ______________________________________________________________ ______________________________________________________________ ______________________________________________________________

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HOJA DE TRABAJO 4.4: DIODOS COMO DISPOSITIVOS DE PROTECCIÓN MATERIAL NECESARIO

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INSTRUCCIONES

Módulo de entrenamiento ATECH y los submontajes eléctricos (fusible, interruptor, lámpara, relé, resistor y diodo luminiscente LED y las conexiones necesarias correspondientes Fuente de 12VDC Multímetro digital con cables de prueba

I. Arme el circuito de la figura de arriba. Coloque el equipo de capacitación en circuitos eléctricos en la posición CONECTADA. Responda las siguientes preguntas.

1. ¿Se encendió el diodo luminiscente cuando el interruptor de energía se colocó en posición CONECTADA? __________ 2. ¿Se cerraron los contactos del relé cuando el interruptor se colocó en posición CONECTADA?_____ II. Una vez completa esta fase del experimento, desconecte el diodo luminiscente y el resistor, de modo que el relé permanezca en el circuito. Ahora, a medida que desactive el relé, mida la cresta de voltaje al colapsar el campo magnético de la bobina del relé. 1. Coloque el multímetro para leer voltios CC y use la función PEAK MIN / MAX (CRESTA MÍN/MÁX). 2. Registre la lectura de la cresta de voltaje __________ voltios. 3. Explique brevemente las características de un diodo en un circuito cuando se usa para disipar las crestas de voltaje. _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________


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LECCIÓN 4.3: TRANSISTORES Esta lección ayuda a familiarizarse con los componentes electrónicos de estado sólido utilizados en las máquinas Caterpillar. LABORATORIOS

MATERIAL NECESARIO

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Hoja de Trabajo 4.5: Transistores Hoja de Trabajo 4.6: Operación de un Transistor Hoja de Trabajo 4.7: Transistores en un Circuito C.C.

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Módulo de entrenamiento ATECH y los submontajes eléctricos especificados Fuente de 12VDC Multímetro digital con cables de prueba


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TEXTO DE REFERENCIA: TRANSISTORES I. GENERALIDADES Un diodo es solamente un tipo de semiconductor. Combinando varias clases de material semiconductor, podemos crear los transistores. Como los diodos, los transistores controlan el flujo de corriente. Los transistores pueden realizar prácticamente todas las funciones que fueron realizadas inicialmente por los tubos de vacío, pero en mucho menos espacio y sin crear tanto calor. Los transistores se utilizan en muchas aplicaciones, incluyendo radios, módulos de control electrónico y otros interruptores de estado sólido.

II. TIPOS DE TRANSISTORES Hay varias clases de transistores. Pueden dividirse en dos grandes grupos: •

Los transistores bipolares varían la corriente para controlar el voltaje

•

Los transistores unipolares o FET varían voltaje para controlar la corriente

III. PARTES DE UN TRANSISTOR Al igual que los diodos, los transistores contienen una combinación de capas de material tipo P y N. Sin embargo, los transistores contienen tres capas de material en lugar de dos. Los transistores bipolares constan de:

Fig. 4.9 Transistor PNP y NPN

La flecha indica el sentido de flujo de corriente (según la teoría convencional), y está siempre en el emisor. La flecha cambiara de dirección dependiendo de si el transistor es PNP o NPN.

Los Transistores FET, también tienen 3 secciones: 1. PUERTA (que cumple la función de la base) 2. FUENTE (similar al emisor) 3. DRENAJE (similar al colector) FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2010

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IV. FUNCIONAMIENTO DE UN TRANSISTOR Un transistor funciona usando la base para controlar el flujo de corriente entre el emisor y el colector. Cuando se “enciende” el transistor la corriente puede fluir en la dirección de la flecha solamente. Cuando el transistor está “apagado” la corriente no puede fluir en cualquier dirección. Es importante resaltar que la BASE del transistor bipolar controla el flujo de la corriente. Aunque representa solamente una pequeña cantidad del flujo total de corriente (típicamente el alrededor 2% del total), esta atraviesa la base permitiendo el flujo de corriente del emisor al colector. ¿Transistores PNP o NPN? Hay una manera fácil de identificar la clase de transistor sin entrar en la teoría del movimiento de electrones o agujeros. Solo recuerde que la flecha señala o ingresa siempre al material N y se aleja o sale del material P. Así pues, para un transistor PNP, la flecha señala o ingresa a la base. Para un transistor de NPN, la flecha se aleja de la base. En los circuitos eléctricos Caterpillar, los transistores de NPN son mucho más comunes que los PNP.

V. RELÉS DE ESTADO SÓLIDO

Fig.4.10 Transistores como relés en un circuito eléctrico

En algunos circuitos, es deseable tener transistores funcionando como relés. Por ejemplo, en la fig. 4.10, un interruptor con una corriente muy pequeña controla una luz que consuma una gran cantidad de corriente. Este "relé de estado sólido" tiene varias ventajas sobre un relé mecánico. Puede conectarse más rápidamente, es más pequeño, y no se desgastara. Los “Relés Transistorizados” son muy diferentes de los relés mecánicos en un aspecto muy importante. Un relé mecánico actúa como interruptor que permite o corta el flujo total de la corriente. Un transistor varía el flujo de corriente según cuánta corriente este atravesando la base.


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VI. RESISTENCIAS EN CIRCUITOS DE TRANSISTORES Las resistencias se utilizan con los transistores para varios propósitos. Por ejemplo, usando las resistencias, el voltaje suministrado al transistor puede ser controlado con mayor precisión, los que produce corrientes de salida más exactas. Las resistencias usadas de esta manera se colocan en el circuito de la base. La segunda función de un transistor es la de protección. Si las cargas u otras resistencias no son dispuestas en los circuitos del emisor y del colector, las altas corrientes pueden destruir el transistor.

VII. GANANCIA DE CORRIENTE EN UN TRANSISTOR la ganancia de corriente del transistor describe cuan grande es la corriente del colector con respecto a la corriente de la base. Si un transistor presenta una ganancia de 100 y la corriente de la base es de 10 mA, entonces la corriente en el colector es de 100 multiplicado por 10, que es igual a 1000mA o 1A. Los transistores tienen muchos otros rangos similares a los diodos.

Notas de Curso ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2010

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HOJA DE TRABAJO 4.1: TRANSISTORES MATERIAL NECESARIO

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Texto de Referencia: Transistores Notas de Curso

INSTRUCCIONES

I. Responda las siguientes preguntas. Use el texto de referencia y sus notas de curso en caso lo considere necesario: 1. ¿Qué es un transistor? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2. ¿Cuáles son os tipos principales de transistores? i) ____________________ ii) ____________________ 3. Escriba las partes de cada transistor bipolar e indique si es PNP o NPN

4. ¿Qué indica la flecha? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 5. ¿Cuáles son las tres partes de un transistor FET? Además indique su equivalencia con las partes de un transistor bipolar i) ____________________ ii) ____________________ iii) ____________________ iv) ____________________ 6. ¿Cómo funciona un transistor? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 7. ¿Para qué se utilizan los resistores en circuitos con transistores? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________

8. ¿Qué significa la ganancia de corriente en un transistor? __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ __________________________________________________________________ FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2010

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HOJA DE TRABAJO 4.3: TRANSISTOR EN UN CIRCUITO C.C. MATERIAL NECESARIO

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-

Módulo de entrenamiento ATECH y los submontajes eléctricos (fusible, dos interruptores, un transistor NPN, un resistor 1,000 ohmios, una lámpara pequeña) y las conexiones necesarias correspondientes Fuente de 12VDC Multímetro digital con cables de prueba

INSTRUCCIONES I. Arme el circuito de la figura de abajo. Note que el INTERRUPTOR 2 controla la corriente en la conexión base del transistor. La lámpara representa la carga en este circuito y se enciende cuando el transistor se CONECTA (para permitir el flujo de corriente del colector emisor). Coloque los interruptores como se indica abajo y registre sus resultados.

1. CONECTE el interruptor No. 1. DESCONECTE el interruptor No. 2. Registre la condición de la lámpara._______________ 2. CONECTE el interruptor lámpara._______________

No.

2.

Registre

la

condición

de

la

3. Con el circuito conectado y los interruptores 1 y 2 cerrados, registre las siguientes mediciones. 4. Mida la corriente base ___________________

del

transistor

y

registre

la

medición

5. Mida la corriente del colector del transistor y registre la medición ___________________ 6. Explique brevemente la función del transistor en este circuito _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________


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HOJA DE TRABAJO 4.3: OPERACIÓN DE UN TRANSISTOR MATERIAL NECESARIO

-

INSTRUCCIONES

Módulo de entrenamiento ATECH y los submontajes eléctricos (fusible, dos interruptores, un transistor NPN, un resistor 1,000 ohmios, una lámpara pequeña) y las conexiones necesarias correspondientes Fuente de 12VDC Multímetro digital con cables de prueba

I. Modifique el circuito de la práctica anterior, añadiendo un potenciómetro y quitando el interruptor 2, tal como se muestra en la gráfica. Con el circuito conectado y el interruptor cerrado, mida y registre los voltajes como sigue:

1. Gire la perilla del potenciómetro hasta el punto de mínima resistencia. Mida y registre el voltaje base. _________________ 2. Mida y registre la caída de voltaje a través de la lámpara. ______________ 3. Mida y registre la caída de voltaje del colector-emisor._______________ 4. Mida y registre la caída de voltaje a través de la lámpara y del colectoremisor____________ 5. ¿Las sumas de las caídas de voltaje son iguales al valor de la fuente de voltaje? ___________________________ 6. Gire la perilla del potenciómetro al punto de máxima resistencia. Mida y registre el voltaje base. __________________ 7. Mida y registre la caída de voltaje de la lámpara. ______________ 8. Mida y registre la caída de voltaje del colector-emisor._______________ 9. Mida y registre la caída de voltaje de la lámpara y del colectoremisor_________________ 10. ¿Las sumas de las caídas de voltaje son iguales al valor de la fuente de voltaje? _________________ 11. Explique brevemente en qué se diferencia la operación de un transistor con la operación de un interruptor . _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2010

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Notas de Curso ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ ................................................................................................................................ 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FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2010

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MÓDULO 5 DIAGRAMA ELÉCTRICO


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MODULO 5: DIAGRAMA ELÉCTRICO Éste módulo describe y explica la información que está disponible para ayudar al técnico en la evaluación y diagnóstico de los sistemas eléctricos.

OBJETIVOS

Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de:

1. Reconocer los diferentes componentes de un circuito eléctrico mediante los símbolos gráficos que los representan en los diferentes diagramas o planos eléctricos.

2. Demostrar su habilidad en la lectura e interpretación de un esquema eléctrico.


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LECCIÓN 5.1: SÍMBOLOS HOJA DE TRABAJO 5.1: IDENTIFICACIÓN DE SÍMBOLOS ELÉCTRICOS Identifique cada de los símbolos que a continuación se muestran:

Fig. 2.1: Cuadro de identificación de símbolos eléctricos.


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LECCIÓN 5.2: INFORMACIÓN CONTENIDA EN EL ESQUEMA

Los esquemas eléctricos Caterpillar contienen información muy valiosa. La información es impresa en ambos lados (al dorso y al reverso) del diagrama. El técnico necesita tener mucha experiencia y habilidad para leer e interpretar toda la información contenida en ambos lados del diagrama.

Alguna de la información mostrada en la parte frontal del esquema es: ¾

Código de Colores para la identificación de los circuitos.

¾

Código de Colores Abreviados.

¾

Descripción de los Símbolos.

¾

Información de los mazos de cables.

¾

Notas y Condiciones del Esquema eléctrico.

¾

Localización de Componentes mediante el diseño de cuadriculas o coordenadas.

¾

Números de parte de los componentes del sistema.

Alguna de la información mostrada en la parte posterior del esquema es: ¾

Símbolos e Identificación de los mazos y cables.

¾

Símbolos y definiciones del Esquema eléctrico.

¾

Tabla de Descripción de Cables.

¾

Manuales de Servicio relacionados al diagrama eléctrico.

¾

Tabla de localización de conectores y mazos.

¾

Especificaciones de interruptores OFF MACHINE switch specifications.

¾

Localización de los componentes, mazos y conectores en la maquina, mediante una vista de planta de la misma.

¾

Lista de los Códigos de Identificación de Componentes (CID) y flash code conversión.

¾

Tabla de localización de componentes.

¾

Especificaciones de Solenoides y Resistencias.

¾ Lista de los identificadores de Modo de Falla (FMI)


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Así mismo existen varios tipos de líneas discontinuas usadas en los diferentes esquemas eléctricos. Estas pueden representar: ¾

Líneas Discontinuas de Colores: Representan circuitos de accesorios. Use el código de identificación de colores del esquema eléctrico para determinar

el

circuito en mención. ¾

Líneas Discontinuas dobles: Identifican el circuito y los componentes ubicados en la cabina del operador.

¾

Raya o una Fina Línea Negra: Es usada para identificar un accesorio, cable o componente. (Vea la descripción del símbolo en el esquema)

Algunas maquinas Caterpillar usan un nuevo formato para los esquemas eléctricos. Este nuevo formato es llamado PRO/E y provee información adicional sobre cables, conectores, componentes y símbolos de conexiones o empalmes. Información de los cables:

Fig. 2.2: Nomenclatura de cables.

Componentes:

Fig. 2.3: Nomenclatura de componentes. FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2010

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Conexiones o empalmes:

Fig. 2.4: Nomenclatura de conexiones.

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................


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HOJA DE TRABAJO 5.2: LECTURA DEL ESQUEMA ELÉCTRICO Instrucciones : Utilizando el esquema eléctrico para el cargador 966H –972H (RENR 6332), complete los espacios o marque la respuesta correcta:

1. Ubique el sensor de temperatura de aceite hidráulico e indique las coordenadas en el plano y en la silueta de la máquina. Coordenadas__________

Silueta ____________

2. ¿Cuál es el número de parte del sensor de temperatura del refrigerante del motor? _________________

3. El conector del sensor de temperatura del refrigerante del motor. ¿Es plug o receptáculo? _________________

4. El conector de la pregunta anterior tiene: A. Pines solamente B. Combinación de ambos

C. Sockets solamente D. N.A

5. Cuál es el calibre del cable del sensor de la pregunta 1 A. C.

14 AWG 18 AWG

B. 16 AWG D. 20 AWG.

6. ¿Cuál es el número de parte del mazo de cables donde conecta el sensor de la pregunta 1? ____________________________________ 7. En el sensor de la pregunta 1 el retorno análogo está conectado a: A. B.

Tierra del motor Control del motor

C. Tierra de la máquina D. Ninguna de las anteriores.

8. Localice el switch de la ayuda de arranque en el esquema. Escriba la ubicación en el esquema y en la silueta de la máquina. Coordenadas__________

Silueta ____________

9. ¿Cuántos cables están unidos al interruptor de la pregunta anterior? A. B.


2 4

C. D.

3 5

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10. ¿Qué tipo de conexión es el usado en el interruptor de la pregunta N ° 8? A. B.

Sure Seal Interno al interruptor

C. D.

Deutsch Otro (explique)

11. Explique brevemente que significa una línea dorada en el plano ____________________________________

12. Explique que significa una línea segmentada coloreada sobre el plano ____________________________________

13. Explique brevemente qué significa una línea segmentada no coloreada sobre el plano. ____________________________________

14. Localice el sensor de velocidad del motor Coordenadas__________

Silueta ____________

15. ¿Cuál es el número de parte del conector del sensor localizado? ______________________________________

16. ¿ Cuál es el número de parte del mazo de cables de la máquina donde se conecta dicho sensor? ______________________________________

17. ¿ El conector del sensor de velocidad tiene? a. Pines solamente b. Sockets solamente


c. Combinación de ambos d. Ninguna de las anteriores

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HOJA DE TRABAJO 5.3: LECTURA DEL ESQUEMA ELÉCTRICO Utilizando el esquema eléctrico RENR 9587 de la Excavadora 330D Responda las siguientes preguntas:

1.- ¿Qué representan las siguientes líneas? -Negra sólida: -Roja sólida: -Intercalada negra: -Discontinua cualquier color: -Azul sólida:

2.- ¿Qué significa la línea negra delgada con la designación L# (ejemplo: L22, L98, etc.) ________________________________________________________________

3.- ¿Cuál es el número de parte del manual de servicio? -Electric Starting Motor: -Engine control: -Engine control: -Machine control:

4.- Complete la tabla siguiente: Cable

Color

Descripción

(Wire number)

(Wire color)

(Description)

101 200 321 L969 638 N940

5.- Ubique e identifique el conector CONN 1 en coordenadas y silueta de la máquina: Schematic location: Machine location:


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6.- Ubique el interruptor de nivel de aceite hidráulico en coordenadas y silueta de la máquina: Schematic location: Machine location:

7.- ¿Cuál es el número de parte del switch?

8.- ¿Éste conector es Sure Seal o Deutsch? ¿Cómo los diferencia?

9.- La parte del conector unida al switch tiene pines, sockets o ambos? ¿Cuántos tiene? ¿El conector es un receptáculo o un plug?

10.- ¿A qué harness está unido y cuál es el número de parte del harness?

11.- ¿A qué ECM se conecta?

12.-¿Qué significa la NOTA E en el esquema?

13.- ¿Qué indican los siguientes códigos?

a.-MID 036 CID 0042 FMI 05

b.-MID 039 CID 0581 FMI 13

c.-E360


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Complete la siguiente tabla como corresponda:

Notas de curso: ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................


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HOJA DE TRABAJO 5.4: LECTURA DEL ESQUEMA ELÉCTRICO Utilizando el esquema eléctrico KENR7737 de la Excavadora 390D Responda las siguientes preguntas: 1.- ¿Qué representan las siguientes líneas? -Negra sólida: -Roja sólida: -Intercalada negra: -Discontinua cualquier color: -Azul sólida:

2.- ¿Cuál es el número de parte del manual de servicio? -Alternator: -Starting motor: -Engine control: -Machine control:

3.- Complete la tabla siguiente: Cable

Color

Descripción

(Wire number)

(Wire color)

(Description)

F421 R747 994 995 C991




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6.- Ubique el interruptor de nivel de aceite hidráulico en coordenadas y silueta de la máquina: Schematic location: Machine location:

7.- ¿Cuál es el número de parte del switch?

8.- Ubique el sensor de presión atmosférica en coordenadas y silueta de la máquina: Schematic location: Machine location:

9.- Ubique el sensor velocidad en coordenadas y silueta de la máquina: Schematic location: Machine location:

10.- ¿El conector del interruptor de la pregunta N°6 es Sure Seal o Deutsch? ¿Cómo diferencia uno del otro?

11.- ¿El conector del sensor de la pregunta N°8 es Sure Seal o Deutsch?

12.- La parte del conector unida al sensor de la pregunta anterior tiene pines, sockets o ambos? ¿Cuántos tiene? ¿El conector es un receptáculo o un plug?


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Complete la siguiente tabla como corresponda:

Notas de curso: ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... ..................................................................................................................................................... .....................................................................................................................................................


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MÓDULO 6

SISTEMAS ELÉCTRICOS EN MÁQUINAS


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MODULO 6: SISTEMAS ELÉCTRICOS EN MÁQUINAS Éste módulo proporciona la descripción básica de los componentes y funcionamiento de baterías, del sistema de arranque y carga de una máquina CAT. Los participantes al finalizar esta parte, tendrán los conocimientos suficientes para explicar el funcionamiento de estos sistemas.

OBJETIVOS Al término de este módulo, el estudiante estará en capacidad de:

1. Explicar la función de la batería en el sistema eléctrico de una máquina.

2. Explicar la función del sistema de arranque. 3. Dado un motor de arranque y un multímetro digital, probar los componentes eléctricos del motor de arranque siguiendo el procedimiento señalado. 4. Explicar la función del sistema de carga de una máquina.


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LECCIÓN 6.1: BATERÍAS Esta lección presenta los conceptos referidos al funcionamiento, componentes y tipos de batería. Así mismo explica los métodos de prueba y carga de una batería.

MATERIAL NECESARIO

LABORATORIO

-

-

Instrucción especial SEHS7633-09 de baterías. Manual de Operación y Mantenimiento SEBU5898-12 de baterías. Pruebas y Ajustes SSNR9830-19 en baterías.

•

Hoja de trabajo 6.1: Baterías.

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................

...............................................................................................


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TEXTO DE REFERENCIA: BATERÍAS Una batería almacena energía eléctrica en forma de energía química para ser liberada como energía eléctrica en los sistemas eléctricos de la máquina, como en el sistema de arranque, de carga y en los circuitos accesorios. La corriente de la batería se produce por una reacción química entre los _____________________________que se encuentra entre las placas de la batería y el ácido ________________ presente en el electrolito.

1. ¿QUÉ FUNCIONES DEBE CUMPLIR LA BATERÍA?

¾ ______________________________________________________ ¾ ______________________________________________________ ¾ ______________________________________________________ 2. COMPONENTES DE UNA BATERÍA a) PARTES EXTERNAS:

Fig 6.1 Partes externas de una batería.

Nota: Una batería contiene ácido sulfúrico y emite gases explosivos (H y O) durante la carga. Debe de manipularse con cuidado y con la protección adecuada.


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Descripción de partes externas: •

Bornes.-Terminales positivo y negativo a través de los que se obtiene la energía de la batería. Los hay de diferentes formas.

•

Tapones.-Brindan protección antillama y tienen un laberinto para retener el electrolito que arrastran los gases internos de la batería.

•

Tapa o Monotapa.- Es la tapa que cierra herméticamente la batería.

•

Recipiente.- Carcasa de material resistente. Aislamiento eléctrico, protección contra corrosión y sin pérdidas de ácido.

b) PARTES INTERNAS: •

Celda o elemento

(color marrón)

(color pomo) Fig 6.2 Partes internas de una batería.


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CURSO: ELECTRICIDAD I-II FSAA – DT •

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Electrolito de la batería

Compuesto por una disolución de ácido sulfúrico y agua (SO4H2 + H2O), sin impurezas, con densidad de 1,28Kg/l. Sus iones son los que transportan la electricidad de una placa a la otra.

Fig 6.3 Electrólito de Batería

Precaución: Evitar contacto con la piel, ya que es corrosivo.


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3. CICLOS DE OPERACIÓN Una batería tiene dos ciclos de operación: a) Ciclo de descarga b) Ciclo de carga

a) Ciclo de descarga

BATERÍA CARGADA

Plomo esponjoso (Pb)

Óxido de Plomo (PbO2) Ácido sulfúrico y Agua. Densidad = 1,28 Kg/l

BATERÍA DESCARGÁNDOSE

Cantidad de Plomo esponjoso (Pb) decreciente Cantidad de sulfato de plomo (PbSO4) creciente

Cantidad de Óxido de Plomo decreciente (PbO2). Cantidad de sulfato de plomo (PbSO4) creciente


Cantidad de Ácido Sulfúrico decreciente y Cantidad de Agua creciente. Densidad disminuye Desarrollo Técnico


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Material del Estudiante Módulo 6 b) Ciclo de carga

BATERÍA DESCARGADA AL 80 % Mínima Cantidad de Plomo esponjoso (Pb). Máxima Cantidad de sulfato de plomo (PbSO4)

Mínima cantidad de Óxido de Plomo (PbO2) Máxima Cantidad de sulfato de plomo (PbSO4)

Mínimo de Ácido sulfúrico y Máximo de Agua. Densidad ≅ 1,10 Kg/l

BATERÍA CARGÁNDOSE

Cantidad de Plomo esponjoso (Pb) creciente. Cantidad de Óxido de Plomo creciente (PbO2).

Cantidad de sulfato de plomo (PbSO4) decreciente.

Cantidad de sulfato de plomo (PbSO4) decreciente. Cantidad de Ácido Sulfúrico aumenta y Cantidad de Agua disminuye.


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4. VARIACIÓN DEL VOLTAJE DE ENTREGA DE LA BATERIA El voltaje que puede estar entregando la batería puede variar por los siguientes motivos. • • • • • •

La batería presenta problemas internos o externos. Acumulación de cristales de plomo en sus placas Bajo nivel de electrolito. El alternador no carga correctamente la batería. Problemas con el alternador. Fugas de corriente en el sistema eléctrico. (Pérdida de corriente con máquina parada).

5. TIPOS DE BATERÍA a. Convencionales b. Libres de mantenimiento c. Baterías de Ciclo Profundo

a)Baterías Convencionales No se puede decir que una batería es de tipo convencional, observando únicamente sus características físicas externas. Si no se indica que la batería es de “Poco Mantenimiento” o “Ningún Mantenimiento”, entonces es probable que sea una batería convencional. Las baterías convencionales pierden mucha agua durante la carga. Se debe comprobar el nivel de líquido (electrolito) en la batería con regularidad, después de cada 100 horas de operación.

Fig 6.4 Batería convencional

Tipos de baterías convencionales:

a.1)Batería Seca -

Se añade el electrolito al momento de activarlas. Mantiene su estado de carga mientras permanezca seca.

a.2)Batería Húmeda -


Son llenadas de fábrica con el electrolito. Su carga disminuye durante el periodo de almacenamiento y debe recargarse periódicamente (autodescarga). Deben recargarse por lo menos cada 30 días, para evitar la formación de cristales de plomo en las placas.

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b)Baterías de Libre Mantenimiento No tiene tapas de llenado, el electrolito esta completamente sellado en su interior, algunas cuentan con un indicador de carga que es un hidrómetro, la esfera flota si la gravedad específica del electrolito es 1.225 o mayor. Se eliminan los problemas de sobre llenado o bajo nivel de electrolito, los gases formados vuelven a condensarse, la excesiva presión se alivia a través de un pequeño venteo en la cubierta Tiene grupos de placas construidas de manera diferente, cada placa esta encerrada dentro de una envoltura que actúa como separador y recolecta los sedimentos producidos, esto aumenta la eficiencia al cubrirse de más electrolitos. La rejilla para cada celda es hecha de plomo-calcio que reduce la gasificación y perdida de agua comparada a la rejilla de plomo-antimonio de la batería convencional.

Fig 6.5 Batería libre de mantenimiento.

c)Baterias de ciclo profundo Es una batería de plomo-ácido construida para sistemas que no tienen un sistema de carga, se usa cuando la batería opera el sistema eléctrico (motor no trabaja).


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6. MÉTODOS PARA MEDIR EL DESEMPEÑO DE BATERÍAS Hay Tres métodos para medir el desempeño de las baterías:

¾ Eficiencia de Arranque en frío Es la descarga en amperios que una batería nueva, completamente cargada a – 18°C (0°F) puede entregar por 30 segundos manteniendo un voltaje de 1.2 voltios por celda Como es más difícil para una batería cumplir su trabajo de arrancar un motor en frío, esta prueba mide el poder que tiene la batería para lograrlo.

¾ Eficiencia de Arranque Es la descarga en amperios que una batería nueva, totalmente cargada a 0°C (32°F) puede entregar por 30 segundos continuos manteniendo un voltaje de 1.2 voltios por celda.

¾ Capacidad de Reserva El número de minutos que una batería nueva, totalmente cargada a 26.7°C (80°F) puede descargar continuamente 25 amperios manteniendo un voltaje igual o mayor a 1.75 voltios por celda Es definida como la capacidad de una batería de sostener una mínima carga eléctrica de una máquina ante una falla del sistema de carga, también es una medida comparativa de la capacidad de proveer poder a una máquina que tiene pequeñas cargas parásitas por largos periodos de tiempo y todavía tiene suficiente capacidad para arrancar el motor.

7. EVALUACION DE BATERIAS Para determinar si una batería esta bien o mal se realizan dos pruebas: a) Gravedad Específica (Test químico). b) Prueba de carga.

a)Prueba de Gravedad Específica: La prueba varía según el tipo de batería (Convencional o Libre de Mantenimiento), sin embargo tiene la finalidad de medir el porcentaje de ácido respecto al agua en el electrolito (gravedad específica del electrolito). Para esta prueba se usa un higrómetro, además a mayor gravedad específica mayor potencial de la batería de producir electricidad.


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Algunos valores típicos: ESTADO DE CARGA 100 % 75 % 50 % 25 % 0%

GRAVEDAD ESPECIFICA 1.280 1.250 1.220 1.190 1.130

Tabla 6.1 Estado de Carga Vs Gravedad Específica

Nota: Revisar el medio de Manual de Operación y Mantenimiento -SEBU5898-12 (Battery Information).

b)Prueba De Carga: La prueba de carga de la batería es el mejor indicador del estado de la misma, si la carga es 75% o mas, el test de carga (o capacidad) puede ser hecho, si esta debajo de 75% recargue la batería. La comprobación del estado de carga comprende tres pasos: •

Inspección de la batería y comprobación de los niveles de electrolito.

•

Medición del voltaje de circuito abierto (OCV) de la batería. Cargue la batería si el OCV es menor que el mínimo de acuerdo con la tabla que aquí se muestra.

Tabla 6.2 Voltaje OCV de la Batería

•

Si el OCV es igual o mayor que el voltaje nominal de la batería, elimine la carga superficial de la batería y repita la medición de OCV. Cargue la batería si esta medición de OCV es menor que el mínimo, de acuerdo con la tabla que aquí se muestra.

Cualquier lectura menor de 12,40 voltios en una batería de 12 voltios significa que la batería necesita carga.

Nota: Revisar la instrucción especial de Baterías SEHS7633-09 (Procedure For Using The 177-2330 Battery Analyzer).


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8. CARGA DE BATERIAS

Fig 6.6 Cargador de batería

8.1 Formas de cargar una Batería

a) De corriente constante Se suministra una corriente constante a la batería recomendando 1 amperio por placa positiva en una celda, por ejemplo si tiene 5 placas positivas por celda, se podría cargar a 5 amperios.

b) De voltaje constante Se suministra un voltaje constante en un periodo de tiempo, por ejemplo 15 voltios para baterías de 12 voltios, habrá alto amperaje cuando la batería esta baja y conforme se carga el amperaje disminuye, es mucho más común que la de corriente constante.

8.2 Tiempo de carga de Baterías El tiempo es el principal factor cuando decidimos cargar una batería rápido o lento, obviamente es mejor cargarla lentamente pues se consigue un mejor trabajo, sin embargo no siempre tenemos el tiempo (24 a 48 horas).


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a) Carga lenta Una carga lenta se puede hacer usando una corriente constante o voltaje constante, el estado de carga debe revisarse con un hidrómetro dos veces al día, el tiempo de carga depende pero al cabo de 48 horas debe estar totalmente cargada, si una batería es cargada (o su gravedad específica es 1.275 o mayor) antes de las 48 horas, retírela.

b) Carga rápida Se consigue una alta carga en un corto periodo de tiempo, no más de una hora, son portátiles a diferencia de las cargadoras lentas que están en una posición permanente, pueden entonces cargar un batería aun dentro de una máquina, solo pueden cargar una a la vez. Precauciones: • • •

•

Nunca exceda la temperatura de 51°C (125°F) del electrolito. revise el color del electrolito en carga rápida revise el electrolito con el hidrómetro antes de la hora aparecen sedimentos reduzca el rango de carga

Nota: Revisar la instrucción especial de Baterías SEHS7633-09 (Procedures for Battery Charging)

9. ARRANQUE CON PUENTES Cuando no se dispone de un cargador de baterías, una práctica común es usar un puente y un paquete de baterías, antes de conectarlo, asegúrese que todos los accesorios están apagados.

Fig 6.7 Conexión de arranque con puente.


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Orden de conexión de los cables auxiliares: 1.

2.

3.

4.


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HOJA DE TRABAJO 6.1: BATERÍAS MATERIAL NECESARIO

PROCEDIMIENTO

-

Manual del Estudiante instrucción especial de Baterías SEHS7633-09

Complete los espacios en blanco y marcar la alternativa correcta:

1. Cuando una batería esta descargada, el electrolito tiene un incremento en porcentaje de: a. b. c. d.

Sulfuro Ácido sulfúrico Agua Hidrógeno

2. Las baterías diseñadas específicamente para ser usadas en aplicaciones que no tienen un sistema de carga son: a. b. c. d.

Baterías libres de mantenimiento (maintenance free battery) Baterías de ciclo profundo (deep cycle) Baterías de ciclo maestro (master cycle) Batería de carga profunda (deep charge battery)

3. Cada celda de una batería de plomo y ácido es capaz de producir aproximadamente ¿cuánto voltaje? a. b. c. d.

3 voltios. 1 voltio 2.6 voltios 2 voltios

4. El electrolito en una batería completamente cargada tiene una gravedad específica a 27°C (80° F) de aproximadamente: a. b. c. d.

1.160 1.250 1.270 1.130

5. Cuando una batería esta completamente cargada las placas positivas están compuestas de: a. b. c. d.


Sulfato de plomo Peroxido de plomo Amalgama de plomo Electrolito

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6. Cuando una batería esta descargada, las placas están compuestas ambas de: a. b. c. d.

plomo peroxido de plomo amalgama de plomo sulfato de plomo

7. ¿Con qué parámetros deben definirse las baterías?

8. La corrosión en las baterías puede ser removida con unas soluciones de:

9. Cuando arranque una máquina con puente, ¿qué cable debe conectarse último? a. b. c. d.

Cable al terminal positivo de la batería muerta Cable al terminal positivo de la batería fuente Cable al terminal negativo de la batería fuente Cable al bloque del motor de la máquina con la batería muerta

10. Una batería libre de mantenimiento carga mas rápido que una batería convencional a. Verdadero b. Falso


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LECCIÓN 6.2: SISTEMA DE ARRANQUE El sistema de arranque convierte la energía eléctrica de la batería en energía mecánica para arrancar el motor. Esta lección explica los sistemas de arranque, sus componentes y las pruebas que se hacen en éste sistema.

MATERIAL NECESARIO

LABORATORIOS

-

Multímetro Digital 9U7330 con cables de pruebas. Máquina Caterpillar para prueba del sistema de arranque.

• •

Hoja de trabajo 6.2: SISTEMA DE ARRANQUE Hoja de trabajo 6.3: PRUEBAS EN SISTEMA DE ARRANQUE

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................


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TEXTO DE REFERENCIA: SISTEMA DE ARRANQUE 1.- TIPOS DE SISTEMAS DE ARRANQUE El sistema de arranque en las máquinas Caterpillar ha ido evolucionando y mejorando a la par con los otros sistemas que conforman una máquina, esto debido a que el control ha pasado a ser electrónicamente. Por lo que podemos encontrar máquinas que cuentan con sistemas de arranque convencional (no electrónico) y máquinas con sistemas de arranque actual (electrónicos). En esta lección se presentará el funcionamiento de un sistema de arranque convencional, con el fin de que el participante pueda entender el proceso de arranque básico y la función de cada uno de sus componentes.

SISTEMA DE ARRANQUE CONVENCIONAL Este sistema básico de arranque tiene cuatro partes: •

Batería suministra energía para el circuito

•

Interruptor de Arranque: activa el circuito

•

Solenoide (interruptor del motor) conecta el piñón del motor de arranque con la volante

•

Motor de Arranque: Le da impulso a la volante para encender el motor diesel

Fig 6.8 Circuito de Arranque Convencional


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2.- COMPONENTES DEL SISTEMA DE ARRANQUE a. Interruptor de desconexión de la batería Permite desconectar el suministro de energía de la batería a los accesorios y componentes eléctricos de la máquina, de tal manera que: • • •

Asegura que no haya una operación no autorizada del sistema eléctrico. Alarga la duración de la batería, debido a que las cargas parásitas tales como la del regulador del alternador, están desconectadas durante el tiempo que el vehículo está inactivo. Permite quitar rápidamente la energía de la batería suministrada a un motor de arranque que se pega para evitar daños a los mazos de cables e incendios en el vehículo.

b. Batería La batería almacena energía eléctrica en forma de energía química para ser liberada como energía eléctrica en los sistemas eléctricos de la máquina, como en el sistema de arranque. c. Disyuntor Protege a los cables del daño debido a altas corrientes, una causa directa de incendios y minimiza el tiempo improductivo como los costos de mantenimiento. d. Llave de contacto • •

Se usa para controlar el relé de arranque. Impide que la máquina se opere sin autorización.

e. Relé de arranque -

Proporciona un arranque con llave fácil y conveniente. Proporciona también larga vida útil a la llave de contacto al utilizar baja corriente para darle energía su bobina, y así controlar la corriente que llega al solenoide del motor de arranque. Fig 6.9 Relé de Arranque

f. Motor de arranque y solenoide -

-

Tienen capacidad para proporcionar suficiente velocidad al motor para arrancarlo aún en temperaturas extremas. Están diseñados para el servicio pesado y son capaces de soportar las rigurosas condiciones de trabajo típicas de los equipos pesados. Fig 6.10 Motor de Arranque


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g. Conectores -

-

Permiten la rápida localización de averías y mantenimiento del sistema eléctrico a través de convenientes puntos de desconexión. Permiten procedimientos de ensamblaje de la máquina fáciles.

3.- DESCRIPCIÓN DEL MOTOR DE ARRANQUE Un motor de arranque, a diferencia de un simple motor eléctrico debe producir alto torque y relativamente alta velocidad, entonces en este sistema el incremento de la fuerza magnética de cada espira es necesario.

Fig 6.11 Esquema de un Motor de Arranque


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4.- COMPONENTES PRINCIPALES DE UN MOTOR DE ARRANQUE La armadura del arrancador consiste del eje de la armadura, el núcleo o base de la armadura (armature core), el conmutador y las bobinas de la armadura (windings) hechas de espiras de alambre (wire loops).

Fig 6.12 Armadura del arrancador

El eje del motor de arranque soporta la armadura como esta gira dentro de su caja, el conmutador es montado en uno de los extremos del eje, el núcleo mantiene las bobinas en su lugar, este núcleo es hecho de hierro para incrementar la fuerza del campo magnético producido en las bobinas.

Fig 6.13 Caja externa del arrancador

El campo inducido es una bobina estacionaria aislada dentro de una forma circular, la cual crea un fuerte campo magnético alrededor del motor de la armadura.

Fig 6.14 arrancador


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4. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE ARRANQUE CONVENCIONAL 1er Paso . - Cuando el switch de arranque esta cerrado, se genera un flujo de corriente desde la batería hacia el switch de arranque y luego pasa hacia el relé de arranque. Esto causa que el contacto interno del relé se cierre permitiendo flujo de corriente a través del bobinado de atracción y del bobinado de sujeción del solenoide del motor de arranque.

Fig 6.14 Circuito de Arranque Convencional

2do Paso . - Cuando pasa corriente por los bobinados de atracción y sujeción se produce una fuerza magnética. La fuerza magnética atrae el émbolo hacia la izquierda, esto mueve el embrague para permitir el acople entre el piñón y la corona de la volante del motor diesel.

Fig 6.15 : Paso 2 para el arranque del motor diesel


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3er Paso . - Cuando el émbolo es jalado hacia la izquierda ,se cierra el contacto interno del solenoide. En este punto el piñón engrana con la corona de la volante y el flujo de corriente del bobinado de atracción es cortado, causando un flujo de corriente a través del contacto del solenoide hacia el bobinado de campo, la armadura, las escobillas y hacia la tierra.


4to Paso . - El motor de arranque es energizado, el piñón engrana con la corona de la volante comienza a girar. En este momento el émbolo es mantenido en esa posición por la fuerza magnética del bobinado de sujeción. Tan pronto el motor diesel arranca, la corona de la volante hace girar el piñón más rápido que la rotación del motor de arranque. El embrague de sobre marcha rompe la conexión mecánica entre el embrague y el eje del motor de arranque.



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5to Paso . - Cuando el switch de arranque se abre por acción del operador, el flujo de corriente a través de la bobina de sujeción es cortado eliminándose la fuerza magnética que sujeta el émbolo. Luego el contacto interno del solenoide se abre, el émbolo y el embrague regresan a su posición original por la fuerza de retorno del resorte, la armadura se detiene ya que el motor de arranque para.



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HOJA DE TRABAJO 6.2: SISTEMA DE ARRANQUE Manual del Estudiante

MATERIAL NECESARIO

-

PROCEDIMIENTO

Complete los espacios en blanco y marcar la alternativa correcta:

1. ¿Qué componente lleva la corriente desde el circuito externo al circuito interno en el motor de arranque? a. b. c. d.

Devanado inductor Armadura Solenoide Escobillas

2. ¿Cuál es el tipo mas común de mando de un arrancador? a. b. c. d.

Conducción inercial Embrague de sobre marcha Piñón conductor Embrague estático

3. Cuando la llave del interruptor de arranque es girada a la posición de ARRANQUE, la corriente fluye a través del devanado de “empujar” y el devanado de “mantener” a. Verdadero b. Falso

4. Liste las cuatro partes de un sistema de arranque básico

5. ¿Cuál sirve como una conexión eléctrica deslizante entre el devanado del motor y las escobillas? a. Armadura b. Devanado inductor c. Conmutador d. Anillo deslizante


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6. ¿cuál de las siguientes toma energía eléctrica desde la batería y la convierte en energía mecánica rotativa para girar el motor en el encendido? a. b. c. d.

Solenoide Engranaje piñón Rele del arrancador Motor de arranque

7. ¿Cuál dispositivo asegura el engranaje piñón en una dirección y lo libera en la otra dirección? a. b. c. d.

Retenedor giratorio Solenoide del arrancador Engranaje de la volante Embrague de sobre marcha

8. ¿Qué tipo de interruptor de rele es el solenoide de arranque? a. b. c. d.

Eléctrico Magnético Electromagnético Estado sólido

9. ¿Cuál de las siguientes no es una función del solenoide del arrancador? a. b. c. d.

Controlar el giro del motor eléctrico Cerrar el circuito del sistema de arranque Conectar el piñón conductor del arrancador Mantener en posición el piñón conductor del arrancador

10. ¿Cuál de los siguientes componentes usa una pequeña corriente desde la llave del interruptor de arranque para controlar una corriente mayor hacia el solenoide de arranque? a. b. c. d.

Embrague Rele del arrancador Motor de arranque Bobinado inductor

11. Nunca de encendido a un motor por mas de __________________ continuos a. b. c. d.


10 20 30 40

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HOJA DE TRABAJO 6.3: PRUEBAS EN SISTEMA DE ARRANQUE


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LECCIÓN 6.3: SISTEMA DE CARGA

El sistema de carga convierte la energía mecánica del motor en energía eléctrica para cargar la batería y suministrar corriente para operar el sistema eléctrico de la máquina. Esta lección explica el sistema de carga y describe sus componentes así como sus pruebas.

LABORATORIOS

•

Hoja de trabajo 6.4: Sistema de carga

Notas de curso: ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. ................................................................................................................. .................................................................................................................


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1.- OPERACIÓN DE LOS CIRCUITOS DE CARGA El circuito de carga opera en tres etapas: •

Durante el arranque la batería suministra toda la corriente, en ambos circuitos la batería activa el motor de arranque para encender el motor, el motor entonces mueve al generador (o a un alternador) el cual produce la corriente para el sistema.

Fig 6.19 Suministro sólo por batería en el arranque

•

Durante los picos de operación (cargas muy altas), la batería ayuda al generador (o alternador) a suministrar corriente.

Fig 6.20 Ayuda de la batería al generador para el suministro de corriente.

•

Durante la operación normal el generador (o alternador) suministra toda la corriente y recarga la batería, esto sucede desde que el motor funciona sobre su velocidad de vació, cuando el motor esta en bajas rpm o se esta deteniendo, la batería toma la carga, sin embargo el alternador (o generador) entrega aun corriente en baja.

Fig 6.21 Suministro de corriente del alternador.


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2.- COMO SE INDUCE VOLTAJE

Fig 6.22 Rotor de un alternador.

La cantidad de voltaje inducido es proporcional al número de líneas de fuerza que cortan el conductor por unidad de tiempo, si la barra gira más rápido el voltaje crecerá. El magneto rotativo se llama rotor y el lazo o bobinado de alambres en el ensamble se llama estator

Fig 6.23 Estator y Rotor de un alternador.

Fig 6.24 Señal de voltaje inducido.

3.- RECTIFICACION CON ESTATORES “Y” La corriente generada por el alternador aun es alterna, debe convertirse a corriente directa

Fig 6.25 Rectificador de corriente alterna a continua.


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La figura siguiente muestra un estator “Y” dividido en 6 periodos de 60°

Fig 6.26 Señales de voltaje inducido.

4. CONSTRUCCION DE UN ALTERNADOR El campo magnético en el alternador AC es creado por el ensamble del rotor que gira dentro del estator, este rotor consta de un eje, dos mitades unidas por dedos que crean el campo magnético, un bobinado y dos anillos deslizantes

Fig 6.27 Estator y Rotor de un alternador.

El rotor gira a alta velocidad soportado por cojinetes, los espaciadores aseguran la correcta posición del ensamble en la caja. Como la generación de electricidad crea calor, un ventilador se incluye para enfriamiento , una polea esta colocada al final del eje y es movida por una faja.


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El ensamble del estator son anillos laminados de hierro suave con tres grupos de bobinas, cada extremo es conectado a un diodo positivo y negativo, los otros extremos del bobinado se conectan en Y o Delta.

Fig 6.28 Estator y conjunto rectificador.

El conjunto del rectificador convierte corriente AC a DC, hay 3 diodos positivos y 3 negativos, el alternador esta diseñado para proveer una mínima luz entre el rotor y el estator para maximizar los efectos del campo magnético, las escobillas son mantenidas contra los anillos giratorios por pequeños resortes.

Fig 6.29 Conjunto rectificador.


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5. REGULACION DE LA SALIDA DE UN ALTERNADOR Si el alternador se operara sin control produciría voltajes muy altos que dañarían los componentes, un regulador es lo que controla la salida del alternador La corriente de salida esta limitada por la construcción del alternador y es indicada como máximo en la carcasa, por ejemplo 12 V 85A , máxima salida de 85 amperios para 12 voltios del sistema El regulador controla el voltaje variando la intensidad del campo magnético, esto lo logra controlando la cantidad de corriente a través de las escobillas hacia el bobinado rotor El regulador censa el voltaje de la batería y consecuentemente la carga del sistema, puede ajustar la cantidad de corriente al rotor para satisfacer esa demanda Tiene tres diferentes diseños: • Electro mecánicos (máquinas viejas), usan rele para operar puntos de contacto • Reguladores electrónicos externos • Reguladores electrónicos integrales

5.1 REGULADORES ELECTRONICOS DE VOLTAJE El circuito de campo es puesto ON y OFF por circuitos electrónicos controlando interruptores y transistores, estos dispositivos pueden activarse mas rápidamente y llevar mas corriente que los electromecánicos.

Fig 6.30 Regulador de voltaje.

Los reguladores electrónicos usan diodos Zener como parte del sensado de voltaje del circuito, estos diodos especiales permiten a la corriente fluir de manera inversa al flujo normal cuando un voltaje específico cruzando el diodo es alcanzado, cuando la corriente fluye de regreso a través del zener, el campo transistor cambia a OFF y se detiene el flujo de corriente hacia el campo del rotor 5.2 REGULADORES ELECTRONICOS INTERNOS Estos reguladores están montados dentro o fuera de la caja del anillo deslizante del alternador, este tipo de regulador elimina los cables y arnés entre el alternador y regulador simplificando el sistema. Es mucho mas pequeño que otros tipos y usa circuitos electrónicos conocidos como Circuitos Integrados I.C.s, estos I.C.s son miniaturas electrónicas con muchos de los circuitos en un pequeño chip, los reguladores integrales realizan las mismas funciones del regulador externo y en la misma forma FERREYROS S.A.A. D.T – Feb. 2010

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Fig 6.31 Estator con regulador de voltaje.

Algunos alternadores tiene un solo cable conectado a estos, es la salida del alternador, la tierra del circuito se completa con la carcasa al bloque del motor, la corriente del regulador integral es recibida desde el estator a través del diodo triple, el alternador empieza cargando usando una pequeña cantidad de magnetismo permanente en el rotor, esta pequeña cantidad es retroalimentada al campo, el cual incrementa su salida, esto se repite hasta el nivel máximo de salida determinado por el alcance del regulador.


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HOJA DE TRABAJO 6.4: SISTEMA DE CARGA MATERIAL NECESARIO

Manual del Estudiante

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PROCEDIMIENTO Complete los espacios en blanco y marcar la alternativa correcta: 1) ¿Cuál de los siguientes componentes se encuentra en los generadores? c. d. e. f.

Diodos Rotor Estator Conmutador

2) El magneto rotativo en un alternador es llamado el _____________ e. f. g. h. 3)

¿Qué componente del alternador convierte la salida de AC a DC? a. b. c. d.

4)

Trío de Diodos Diodos Zender Transistores Capacitares

Si se sospecha un problema en el sistema de carga, cual de las siguientes pruebas realizaría primero a) b) c) d)


Estator Diodo Rotor Regulador

Los reguladores electrónicos usan _____________________ como parte del circuito de censado de voltaje. a) b) c) d)

5)

Rotor Estator Diodo Rectificador

Prueba de salida del alternador Prueba del devanado inductor del rotor Prueba del regulador Prueba del rectificador

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Electricidad I y II - STD

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