"TIPOS DE CIRCUITOS" Unidad 2

Tipos de circuitos Electricos.

Un Circuito Eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre si por los que puede circular una corriente eléctrica.

La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, por lo tanto cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por su elementos.

Solo habrá paso de electrones por el circuito si el circuito es un circuito cerrado. Los circuitos eléctricos son circuitos cerrados, aunque podemos abrir el circuito en algún momento para interrumpir el paso de la corriente, mediante un interruptor, pulsador u otro elemento del circuito.

Los elemento básicos de un circuito eléctrico son:

Generador: producen y mantienen la corriente eléctrica. Hay 2 tipos de corrientes corriente continua y alterna (pincha en el enlace subrayado si quieres saber más sobre c.c. y c.a.)
      

       Pilas y Baterías : son generadores de corriente continua (c.c.)

      
       Alternadores : son generadores de corriente alterna (c.a.)

 
   
Conductores : es por donde se mueve la corriente eléctrica de un elemento a otro del circuito. Son de cobre o aluminio, materiales buenos conductores de la electricidad, o lo que es lo mismo que ofrecen muy poca resistencia a que pase la corriente por ellos.
Receptores : son los elementos que transforman la energía eléctrica en otro tipo de energía, por ejemplo las bombillas transforma la energía eléctrica en luz, los radiadores en calor, los motores en movimiento, etc.
Elementos de mando o control: permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica. Tenemos interruptores, pulsadores, conmutadores, etc.
Elementos de protección : protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada, con riesgo de quemar los elementos del circuito. Tenemos fusibles, magneto térmicos, diferenciales, etc.

Circuitos en Serie

Los receptores se conectan una a continuación del otro, el final del primero con el principio del segundo y así sucesivamente.

Características Circuitos en Serie

Este tipo d circuitos tiene la característica de que la intensidad que atraviesa todos los receptores es la misma, igual a la total del circuito. It= I1 = I2.

La resistencia total del circuito es la suma de todas las resistencias de los receptores conectados en serie. Rt = R1 + R2.

La tensión total es igual a la suma de las tensiones en cada uno de los receptores conectados en serie. Vt = V1 + V2.

Podemos conectar 2, 3 o los receptores que queramos en serie.

Si desconectamos un receptor, todos los demás receptores en serie con el, dejaran de funcionar (no puede pasar la corriente).

 Circuitos en paralelo

Son los circuitos en los que los receptores se conectan todas las entradas de los receptores unidas y todas las salidas también se unen por otro lado.

Característica de los Circuitos en Paralelo
Las tensiones de todos los receptores son iguales a la tensión total del circuito. Vt = V1 = V2.

Las suma de cada intensidad que atraviesa cada receptor es la intensidad total del circuito. It = I1 + I2.

La resistencia total del circuito se calcula aplicando la siguiente fórmula: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2; si despejamos la Rt quedaría:

   Rt = 1/(1/R1+1/R2)

Todos los receptores conectados en paralelo quedarán trabajando a la misma tensión que tenga el generador.

Si quitamos un receptor del circuito los otros seguirán funcionando.

Aquí te dejamos un ejemplo de conexión real en serie y en paralelo de 2 bombillas con cables. Fíjate sobre todo en el circuito paralelo que no hace falta hacer ningún empalme en los cables, se unen en los bornes (contactos) de las propias lámparas.

Circuito Mixto

Son aquellos circuitos eléctricos que combinan serie y paralelo. Lógicamente estos circuitos tendrán más de 2 receptores, ya que si tuvieran 2 estarían en serie o en paralelo. Veamos un ejemplo de un circuito mixto.



En este tipo de circuitos hay que combinar los receptores en serie y en paralelo para calcularlos. Puedes ver como se calculan en este enlace: Circuitos Mixtos.
 Conmudatas

Las conmutadas son circuitos eléctricos cuya misión es poder encender una o varias lámparas, pero desde 2 o más puntos diferentes. Un ejemplo claro es en los pasillos largos en los que podemos encender la lámpara desde 2 sitios o más diferentes (al principio y al final del pasillo, por ejemplo).

Ojo estos circuitos llevan conmutadores, por fuera son igual que los interruptores, pero por dentro tienen 3 bornes (contactos) en lugar de 2 que tendría un interruptor normal. Veamos un conmutador de 3 bornes:



   Los conmutadores de 4 bornes se llaman conmutadores de cruzamiento.

   Vemos como son los circuitos de conmutadas

  Conmutada desde 2 Puntos

   Podemos encender o activar un receptor desde 2 sitios diferentes.


   Conmutada desde 3 Sitios diferentes (cruzamiento)

Podemos encender o activar un receptor desde 3 o más sitios diferentes. Veamos la conexión.


Si queremos desde 4 sitios solo tendríamos que colocar otro conmutador de cruzamiento en el medio. Así, colocando más conmutadores de cruzamiento, podemos encender un receptor desde tantos puntos diferentes como queramos.
  

 CIRCUITOS ELÉCTRICOS EN CORRIENTE ALTERNA
Los circuitos con corriente alterna (c.a.) se calculan y analizan de diferente manera que los de c.c.. Aunque son circuitos en serie, paralelo o mixtos igualmente. Si quieres aprender a calcular circuitos en c.a. visita este enlace: Circuitos de Corriente Alterna.

Los receptores en c.a. se dividen en 3 tipos diferentes, y el circuito al que se conectan queda establecido en función del receptor o receptores:

   - Circuitos Resistivos. Solo tienen resistencia puras. Se llaman circuitos R.

  - Circuitos Inductivos. Solo tienen bobinas puras. Se llaman L.

   - Circuitos Capacitivos. Solo tienen condensadores puros. Se llaman C.

La mayoría de los receptores en c.a. son resistivos y además inductivos o capacitivos. Por ejemplo, un motor eléctrico tiene un bobinado (L) pero esta bobina tiene una resistencia (R),  por ser un cable, por lo tanto será un receptor RC o incluso si tiene una parte capacitiva puede ser un receptor RLC (con los 3 componentes).

Circuitos puros no existen en realidad ya que no hay ningún receptor que sea R, L o C puro, aunque para analizarlos es mejor considerarlos por separado.

Aunque esta página no tiene como misión aprender hacer cálculos en circuitos de c.a., os dejamos un resumen de como sería un circuito RLC.

Los circuitos en c.a. se calculan mediante números complejos, en lugar de resistencia tendrán lo que se llama la impedancia, que sería 

    Z² = R² + (Xl-Xc)²La impedancia la podemos poner como un número imaginario o complejo Z = R + (Xl-Xc)j.

Xl es la impedancia inductiva (se mide en Henrios) y Xc (se mide en faradios, normalmente en microfaradios) es la impedancia capacitiva. Es como la resistencia pero en bobinas y en condensadores. R es la Resistencia del receptor.

   V = Z x I,  la tensión del receptor es la impedancia total por la intensidad.

En cuanto a las potencias en alterna, si te interesa saber como se calculan te dejamos este enlace: Potencia Eléctrica

Aquí te dejamos un circuito RLC en serie de ejemplo.

Componentes electrónicos pasivos y activos. 

Dos tipos básicos de componentes electrónicos son pasivos y activos. Los componentes activos requieren de energía extra para funcionar; los pasivos no. Por ejemplo, un componente pasivo es como un interruptor de ignición de un automóvil; un componente activo es como el motor de arranque de un automóvil que requiere de una segunda batería pequeña para funcionar. La mayoría de los circuitos electrónicos contienen componentes activos y pasivos y el suministro de energía está diseñado de acuerdo a ello.

Semiconductores

La mayoría de los componentes activos son semiconductores que funcionan al "tomar" una pequeña cantidad de energía del circuito de la fuente de poder. En un semiconductor, una barrera divide las partículas cargadas positivamente y las partículas cargadas negativamente. Esa barrera se tiene que "romper" para que las partículas cargadas, o electricidad, fluya. Se requiere una pequeña cantidad de voltaje, llamado voltaje "inicial", para romper la barrera y "encender" el semiconductor.

El diodo

El diodo actúa como un interruptor electrónico y es la forma más sencilla de un semiconductor. Cuando se "enciende" el diodo, la electricidad fluye; cuando se "apaga", la electricidad se bloquea. Para una operación de encendido/apagado, el diodo requiere de un voltaje inicial de 0,7 voltios para romper la barrera interna. Por ejemplo, cuando un nivel de 5 voltios se le proporciona al diodo, éste utiliza 0,7 voltios, y se dejan 4,3 voltios para el consumo del circuito.

Componentes pasivos

Normalmente, cualquier cosa que no requiera de un voltaje inicial es un componente pasivo. En otras palabras, cualquier componente que no sea semiconductor es pasivo. Los componentes pasivos solamente tienen que ser conectados al circuito adecuado para funcionar correctamente. Algunos ejemplos comunes de componentes pasivos son las resistencias, los condensadores, los inductores y los transformadores. Normalmente, se conoce a los componentes pasivos como componentes "análogos".

Combinación de componentes activos y pasivos

En general, los componentes activos requieren de un voltaje inicial para romper la barrera interna y "encenderse". Algunos ejemplos comunes son los diodos, los LED, los transistores y los circuitos integrados, o chips. Estos componentes algunas veces son conocidos como componentes "digitales". En la mayoría de los circuitos, los componentes pasivos son combinados con los activos para proporcionar un funcionamiento de circuitos de manera eficiente y segura. Por ejemplo, las resistencias normalmente son conectadas a los pines de un circuito integrado para limitar la corriente entrante.

Transformadores de voltaje en circuitos eléctricos
Los transformadores (a veces llamados "transformadores de voltaje" ); son dispositivos usados en circuitos eléctricos para cambiar el voltaje de la electricidad que fluye en el circuito. Los transformadores se pueden utilizar para aumentar (llamado "intensificación") o disminuir ("reducción") el voltaje.

El principio de inducción electromagnética que hace que los transformadores trabajen. Cuando una corriente atraviesa un alambre, crea un campo magnético alrededor del alambre. De la misma manera, si un alambre está en un campo magnético que está cambiando, fluirá una corriente por el alambre. En un transformador, un conductor lleva corriente a un lado. Esa corriente crea un campo magnético, que a cambio produce una corriente en el conductor al otro lado del transformador. La segunda corriente fluye fuera del transformador.

De hecho, ambos alambres en un transformador están envueltos en una bobina alrededor de un núcleo de hierro. El núcleo de hierro se sumerge en un baño de aceite aislante que no conduce electricidad muy bien. Las bobinas de alambre no están conectadas físicamente. Un alambre tiene más vueltas en su bobina que el otro alambre. Los diferentes números de vueltas en las dos bobinas hacen que el voltaje y la corriente en cada bobina sea diferente de la otra bobina. El diseño de un transformador con el número correcto de bobinas en cada alambre, permite que los ingenieros eléctricos puedan controlar exactamente cuánto cambia el voltaje entre la entrada y salida del transformador.

Los transformadores sólo trabajan con circuitos de CA (corriente alterna). Debido a que la corriente alterna CA en el el alambre "entrante" cambia constantemente, el campo magnético creado también cambia. El campo magnético cambiante es lo que fuerza el flujo de corriente en la bobina de "salida".

Los transformadores son dispositivos pasivos - no agregan energía. Del transformador sale alto voltaje y baja intensidad de corriente, llevando casi la misma cantidad de energía a lo largo de las líneas de transmisión que llevaban el bajo voltaje y la corriente de mayor intensidad inicial. Bajo condiciones normales, la mayoría de los transformadores funcionan con alta eficacia, transmitiendo cerca del 99% de la energía que le llega. (Cerca del 1% de la energía se pierde en el calentamiento del transformador).

Los transformadores se usan en circuitos eléctricos para cambiar el voltaje de la electricidad que atraviesa un circuito.