Conceptos Esenciales de Electrónica: Transistores, Motores y Transformadores

Transistor: Fundamentos y Aplicaciones

El transistor posee tres zonas, cada una asociada a un terminal. Existen dos tipos de uniones NP que, según su configuración, pueden ser NPN o PNP. Cada transistor tiene tres terminales principales: la base, el emisor y el colector.

El transistor puede funcionar como amplificador o como interruptor. Cuando opera como interruptor, actúa de manera similar a un relé. Como amplificador, su función es magnificar pequeñas variaciones de corriente. Para su correcto montaje, es crucial considerar su tipo de patillaje y polaridad.

Motores Eléctricos: Conversión de Energía

Los motores eléctricos transforman la energía eléctrica en energía mecánica. Son dispositivos muy similares a los generadores. Cuando una corriente eléctrica atraviesa una bobina, se genera un campo electromagnético. Este campo interactúa con otro, produciendo fuerzas de repulsión o atracción que resultan en movimiento.

Motores de Corriente Alterna (CA)

En estos motores, uno de sus campos magnéticos cambia continuamente de polaridad debido a que son alimentados con corriente alterna. Esta variación constante de polaridad provoca una atracción o repulsión continua, generando así el movimiento rotatorio.

Motores Trifásicos

Se pueden encontrar con conexión en estrella o en triángulo. Un motor trifásico es equivalente a tres motores monofásicos, cada uno con dos bobinas. Estos motores emplean un rotor que es un imán fijo giratorio. Su movimiento depende de la polaridad del campo magnético en un momento dado, el cual posee sus polos norte y sur. La velocidad de giro de estos motores está directamente relacionada con la frecuencia de la corriente alterna utilizada.

Motores Síncronos

Se utilizan comúnmente para la propulsión en vehículos eléctricos e híbridos. La velocidad de rotación de estos motores se controla variando la frecuencia de la corriente trifásica entre cero y su valor máximo.

Motores Asíncronos (de Inducción)

Son los motores de mayor utilidad en la industria. El campo magnético en el rotor se genera por inducción magnética. Este fenómeno provoca que el campo magnético giratorio induzca corrientes en las bobinas del rotor, las cuales, a su vez, crean otro campo magnético que tiende a alinearse con el campo giratorio principal.

Motores Monofásicos

Son los motores más comunes, utilizados, por ejemplo, en electrodomésticos. Solo poseen una fase con dos polos enfrentados. Estos motores no arrancan por sí mismos y requieren de un mecanismo de arranque (impulsor).

Transformadores Eléctricos: Modificación de Tensión

La función principal de los transformadores es modificar la tensión de una corriente alterna de un valor a otro. Transfieren energía eléctrica de una bobina a otra sin contacto eléctrico directo entre ellas, basándose en el principio de inducción electromagnética.

Fórmulas Clave

• Para transformadores: V₂/V₁ = N₂/N₁
  • V₁: Tensión en el primario
  • V₂: Tensión en el secundario
  • N₁: Número de espiras en el primario
  • N₂: Número de espiras en el secundario
• Para la ganancia de corriente (β o hFE) de un transistor: β (hFE) = I_colector / I_base
  • I_colector: Corriente de colector
  • I_base: Corriente de base

Problema Resuelto: Cálculo de Ganancia de Transistor

Problema: Calcule la ganancia de corriente (hFE) de un transistor si se tiene una corriente de base (I_base) de 0.033 A, una tensión en el colector (V_colector) de 10 V y una potencia en el colector (P_colector) de 0.75 W.

Solución:

1. Primero, calculamos la corriente del colector (I_colector) utilizando la fórmula de potencia:

   P = V * I

   Despejando I:

   I_colector = P_colector / V_colector

   I_colector = 0.75 W / 10 V = 0.075 A

2. Ahora, calculamos la ganancia de corriente (hFE) del transistor:

   hFE = I_colector / I_base

   hFE = 0.075 A / 0.033 A ≈ 2.27

La ganancia de corriente (hFE) del transistor es aproximadamente 2.27.