Fundamentos de Electricidad: Generación, Circuitos y Transformadores

Producir electricidad

• Generador de CC o dinamo: Si se mueve rápido un cable en un campo magnético, se establece una corriente de electrones a través del cable.
• Mediante frotación: Al frotar una barra de ámbar contra un trozo de lana, uno de ellos robará los electrones del otro, quedando los dos cargados.
• Pilas de H o de combustible: Se hace reaccionar químicamente hidrógeno y oxígeno.
• Placas fotovoltaicas: Cuando inciden fotones sobre ciertos semiconductores, se origina corriente eléctrica.
• Conversores termoeléctricos: Cuando se calienta la zona de contacto entre dos metales distintos, se produce un voltaje entre ambos; su eficiencia es muy pequeña (7%).

Conceptos fundamentales

• Intensidad: Cantidad de electrones que circulan por un punto cualquiera del circuito en un segundo.
• Resistencia: Oposición que ofrece un cuerpo al paso de la corriente.
• Voltaje: Energía necesaria para transportar la unidad de carga desde un punto a otro de un circuito eléctrico.
• FEM (Fuerza Electromotriz): Energía consumida por un generador de corriente para transportar la unidad de carga desde el polo positivo al negativo, por el interior del generador, para mantener en sus bornes una tensión determinada.

Clasificación según conductividad

• Aislantes: No conducen o son malos conductores (ej. cerámica o vidrio).
• Conductores: Conducen bien, pero con un poco de resistencia.
• Superconductores: Materiales de última generación que no tienen resistencia; de momento, tienen que ser enfriados.
• Semiconductores: Permiten el paso de la corriente con un voltaje mínimo.

Elementos de un circuito

Energía, conversor, acumulador, elementos de protección, elementos de control y receptores.

Transformadores

Son máquinas estáticas que se emplean para transformar la energía eléctrica primaria en secundaria, elevando o reduciendo la tensión o intensidad de la corriente alterna.

Partes

• Chapas de hierro: Por donde circula el flujo magnético.
• Bobinado primario: Formado por N1 espiras que se conecta a la red.
• Bobinado secundario: Formado por N2 espiras en el que se genera una FEM.

El rendimiento ronda el 99%; se considera que no hay pérdidas de potencia, la potencia de entrada es igual a la de salida. La relación es: V1/V2 = I2/I1 = N1/N2 = m.

Cálculo de caída de tensión

Cálculo de resistencia del cable:

• Caso A: P = V * I = I² * R = 100² * 13.9 = 139,000 = 139 kW. Lleva una P = 861 kW, se pierde 13.9%.
• Caso B: P = I² * R = 10² * 13.9 = 1,390 W = 1.39 kW. Lleva una P = 998.61 kW, se pierde 0.14%.