Libro de Trabajo_Fundamentos Del Sistema Electrico_sp

7/27/2019 Libro de Trabajo_Fundamentos Del Sistema Electrico_sp

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BMW Service

Aftersales Training -Libro de trabajo de losparticipantes.

Fundamentos del sistemaelctrico/electrnico.


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La informacin contenidaen el libro de trabajo est destinadaexclusivamente a losparticipantesen este seminario de BMW Aftersales Training.

Modificaciones y suplementos de los datos tcnicos deben tomarse de la informacinactualizada correspondiente de BMW Service.

Actualizacin de la informacin: diciembre de 2005

Contacto: [email protected]

2005 BMW AGMnchen, GermanySoloestpermitidalareproduccin,totaloparcial,conlaautorizacinporescritodeBMW AG, MnchenVS-12 Aftersales Training


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Libro de trabajo de losparticipantes.Fundamentos del sistemaelctrico/electrnico.


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Indicaciones sobre este libro de trabajo

Smbolos utilizados

En este libro de trabajo se emplean los siguientes smbolos paracomprender mejor y destacar la informacin ms relevante:

3 Contiene informacin que permite transmitir mejor un concepto enrelacin con los sistemas descritos y su funcionamiento.

1 Identifica el final de una indicacin.

Actualidad:

Gracias al progreso contnuo en el proceso de fabricacin y a la mejora delequipamiento de los vehculos BMW pueden encontrarse pequeasdiferencias entre la informacin contenida en este libro de trabajo y lospropios vehculos disponibles para el curso.

En la publicacin solo se han documentado vehculos con volante a laizquierda. En los vehculos con el volante a la derecha, los elementos demando presentan unadisposicin parcialmentediferentea la mostrada enlos grficos del libro de trabajo.


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ndiceFundamentos del sistemaelctrico/electrnico

Formacin 1Estructura de los tomos 1Tensin elctrica 3Corriente elctrica 9Resistencia elctrica 13Ley de Ohm 16Rendimiento elctrico 19Condensador y capacidad elctrica 21

Bobina e inductividad 23Tcnica de semiconductores 26Elementos constructivos semiconductores 32


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Libro de trabajo del instructorFundamentos del sistema elctrico/electrnico

Estructura de los tomos

Electrones, protones y neutronesLa materia al completo est estructurada enunos 100 elementos distintos. Loscomponentes ms pequeos de estoselementos son los tomos.

El modelo de tomo que aqu se presenta esel modelo de tomo del boro. Muestra cmoestn dispuestos los electrones, protones y

neutrones entre ellos. Asimismo se parte de labase que los tomos se componen de unncleo y una capa atmica.

El ncleo se encuentra en el centro del tomo.Se compone de protones y neutrones. Losneutrones son partculas de masa que nopresentan carga. Los protones son partculascon carga elctrica positiva. Los protones y

neutrones tienen aproximadamente la mismamasa.

El ncleo atmico tiene carga positiva ycontiene prcticamente toda la masa deltomo.

Los electrones son partculas con cargaelctrica negativa. El nmero de electronesenla capa atmica es igual al nmero deprotones en el ncleo. Esta masa deelectrones es aproximadamente 2.000 vecesmenor a la masa de protones o neutrones.

Un tomo es elctricamente neutral hacia

fuera. El ncleo atmico y la capa atmicatienen el mismo nmero de cargas elctricas(protones y electrones).

1 - Estructura de un tomo de litio

ndice Explicacin

1 Electrones2 Neutrones

3 Protones

Tarea 1: Complete los modelos de tomo representados de modo quecada modelo muestre un tomo elctricamente neutro.


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Solucin: A)

B)

C)

Tarea 2: El tomo de cobre tienen en el ncleo 29 protones y 29electrones en 4 pistas en torno al ncleo:Pista 1 ---> 2 electronesPista 2 ---> 8 electronesPista 3 ---> 18 electronesPista 4 ----> 1 electrn

Es el cobre un buen o mal conductor? Justifique su respuesta.

Solucin:


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Tensin elctrica

Qu es la tensin elctrica?Debido a la separacin de las cargas positivaspor un lado y de las cargas negativas por otrose produce una fuente de tensin.

Las fuentes de tensin siempre tiene dospolos con distinta carga. En un lado est elpolo positivo con una carencia de electrones.En el otro lado est el polo negativo con unexceso de electrones.

Entre el polo negativo y el polo positivopredomina una tendencia a la compensacinde electrones, es decir, si se enlazan los dospolos los electrones fluyen desde el polonegativo al polo positivo.

Esta tendencia a la compensacin de loselectrones se denomina tensinelctrica.

En el ejemplo de una batera de vehculo, sepuede observar el principio de la tensinelctrica.

Los procesos electromecnicos en la bateradel vehculo ocasionan una separacin de lacarga:

Por un lado se acumulan los electrones(polo negativo),

por el otro lado predomina una carencia deelectrones (polo positivo)

Entre los polos se produce una diferencia depotencial, una tensin elctrica.

El nivel de la tensin depende de la diferenciade la cantidad de electrones.

Si se enlazan ambos polos de la bateramediante un conductor elctrico con unaresistencia elctrica dada, los electrones semueven desde el polo negativo al polopositivo. Una corriente elctrica fluye hastaque entre los polos no exista una diferencia depotencial o se interrumpa el circuito.

Sobre la tensin elctrica se pueden formularlas siguientes afirmaciones:

Latensin elctrica es la presin o la fuerzaque se ejerce sobre los electrones libres.

La tensin elctrica es la causa de lacorriente elctrica.

La tensin elctrica (presin) se producepor la diferencia de carga de dos puntos opolos.

Signo de frmulaEl signo de frmula de la tensin elctrica es laU grande.

Unidad de medida

La unidad de medida de la tensin elctrica Ues 1 voltio (V).

2 - Polos positivo y negativo de una batera del vehculo

ndice Explicacin

1 Polo negativo de la batera

2 Polo positivo de la batera


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Medicin de tensin

La tensin elctrica se mide con el medidor detensin. Con frecuencia se utiliza para medirlas magnitudes elctricas (tensin, corriente,resistencia) un multmetro digital.

Un dispositivo de medicin de tensinsiempre se conecta en paralelo al consumidor,elemento constructivo o a la fuente de

tensin.

Para no influir en la conexin que se medir, laresistencia interna del dispositivo de medicinde tensin debera mantenerse lo ms grandeposible.

En la medicin en la fuente de tensin semideel valor de tensin momentneo.

Al medir con el dispositivo de medicin detensin hayquetener en cuenta lassiguientesindicaciones:

El tipo de tensin, o sea la tensin alterna ocontinua, se debe ajustar.

El margen de medicin seleccionadodebera ser ms grande al principio.

Al medir la tensin continua, observar lapolaridad.

Tras la medicin, el medidor de tensin sedeber ajustar al margen ms grande detensin alterna.

3 - Multmetro digital para la medicin de tensin

4 - Ejemplo: medicin de tensin en la resistencia R2


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Tarea 3: Dibuje en la siguiente conexin los medidores de tensincuando la tensin se deba medir en la resistencia R1 y R4.Qu magnitud presenta la tensin en la resistencia R3?

Establezca la conexin y mida las tensiones.

Solucin:


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Interconexin de las fuentes de tensin

La interconexin de varias fuentes de tensinindividuales se denomina como batera. En laconexin en lnea de las fuentes de tensin latensin total en vaco es igual a la suma decada una de las tensiones en vaco.

Uges = U1 + U2 + U3

En una conexin en paralelo de las fuentes detensin hay que observar que slo se debenconectar las fuentes de tensin con idnticatensin individual. En la conexin en paralelode las fuentes de tensin la tensin total envaco es igual a cada una de las tensiones envaco.

Uges = U1 = U2 = U3

5 - A) Conexin en serie delas fuentes de tensinB)Conexinen paralelodelas fuentes de tensin


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Tarea 4: Qu valores se miden en los siguientes circuitos elctricos?Introduzca los valores correspondientes en voltios.


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Solucin: a)b)c)d)e)f)

Tarea 5: Se puede utilizar una batera de un c amin con una tensin de24 V para ayudar a arrancar un turismo con una tensin de abordo de 12 V? Justifique su respuesta.

Solucin:

Tarea 6: Cul es la manera correcta de conectar los polos de ambasbateras cuando se desea utilizarla como ayuda para elarranque?Dibjelo en la siguiente imagen.

Solucin:


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Corriente elctrica

Movimiento dirigido del portador de cargasLa corrienteelctricaes el movimiento dirigidode portadores de carga, p. ej., electrodos oiones libres en un material o vaco.

La corriente elctrica tiene el signo de frmulaI. La unidad de medicin de la intensidad decorriente elctrica es el amperio (A). Laintensidad de corriente se mide con elmedidor de corriente.

El dispositivo de medicin de corriente

siempre se conecta en lnea en relacin alconsumidor. Para ello, la lnea del circuitoelctrico se debe separar para insertar elaparato de medicin en el circuito elctrico.Durante la medicin, la corriente debe fluir porel aparato de medicin.

La resistencia interior del aparato de medicindebera ser lo ms baja posible en ohmios parano influir en el circuito elctrico.

Al medir con un aparato de medicin decorriente hay que observar las siguientesindicaciones:

Observar el tipo de corriente, es decir, sifluye corriente alterna o continua (CA/CC)por la conexin.

El margen de medicin seleccionadodebera ser lo ms grande posible alprincipio.

Con corriente continua hay que vigilar lapolaridad.

Trasla medicin, el medidor decorriente sedeber ajustar al margen ms grande detensin alterna.

6 - Movimiento dirigido de electrones libres

7 - Medicin de la corriente elctrica

ndice Explicacin

1 Interruptor

2 Medidor de corriente

3 Resistencia


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Pinza de corrienteOtra posibilidad para medir la corriente laofrece la pinza de corriente. La medicin decorriente con la pinza es especialmenteventajosa cuando se deben medir lasintensidades de corriente > de 10 A. Otraventaja reside en que el circuito elctrico parala medicin de la intensidad de corriente no sedebe abrir.

8 - Medicin de corriente con una pinza de corriente

ndice Explicacin

1 Pinza de corriente

2 Cable negativo de la batera

Tarea 7: Dibuje en la siguiente conexin los medidores de corrientecuando la corriente se deba medir por la resistencia R1 y R4.Qu magnitud presenta la corriente que discurre por laresistencia R2?

Establezca la conexin y mida las corrientes.

Solucin:


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Tarea 8: Ejecute sin recurrir a la ayuda de la informacin de servicio61 03 99 (474) una medicin de corriente de reposo en unvehculo. Anote cada uno de los pasos de trabajo y lasparticularidades.

Qu magnitud alcanza la corriente de reposomxima admitidaen los vehculos BMW?

Convirtalo en amperios.

Por qu se puede medir una corriente de reposo?

Solucin:


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Tarea 9: En las siguientes imgenes se marcan dos direcciones posibles decorriente. Cmo se denominan?

a)

b)

Cul es el motivo que origina estas distintas concepciones dela direccin de corriente?

Solucin: a)b)


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Resistencia elctrica

Resistencia elctrica de los conductoresLa resistencia elctrica es la inhibicin de latransformacin de electrones por la estructurareticulada del conductor. Cada conductor y,con l, cada consumidor, contrapone unaresistencia a la corriente. Tres factoresdeterminan la resistencia de un conductor:

el material

la longitud la seccin transversal.

Cuantomslargo es un conductor, mayor sersu valor de resistencia.

Cuanto mayor sea la seccin transversal delconductor, ms pequeo ser su valor deresistencia.

Distintos materiales con las mismasdimensiones ofrecen distintos valores deresistencia. Cada material tiene unaresistencia especfica determinada Rho.

La resistencia elctrica de un conductor secalcula segn la siguiente frmula:

En el E90 se utilizan, segn la variante devehculo, distintos cables de batera hacia elestrter.

En los vehculos con motor de gasolina seutilizan cables de aluminio para la batera.

La ventaja del aluminio es:

un peso reducido

costes bajos

El inconveniente del aluminio es la malaconductibilidad.

En vehculos con motor Diesel se utilizancables de cobre. Al usar cables de aluminio lassecciones transversales deberan ser tangrandes que ocasionaran problemas de

espacio y cableado.

9 - Frmula para calcular la

resistencia elctrica de unconductor

ndice Explicacin

R Resistencia elctrica en ohmios

Resistencia elctricaespecficaen(Ohm * mm2 / m)

l Longitud del conductor en m

A Seccin transversal del conductoren mm2

10 - Cables positivos de batera en el E90


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Tarea 10: El cable de la batera al estrter tiene una longitud de aprox. 5metros y un dimetro de 10 mm.

La resistencia elctrica especfica para el aluminio es de = 0,0303 Ohm * mm2 / m.

La superficie del circuito se calcula segn esta frmula: A = (d/2)2 *

Calcule la resistencia del cable de la batera.

Solucin:

Tarea 11: Qu dimetro tiene un cable de batera de cobre de la mismalongitud cuando se requiere la misma resistencia del cable?

Laresistencia elctricaespecficapara el cobre es de = 0,0178Ohm * mm2 / m.

Solucin:

Tarea 12: El cable de labaterah astal aJunction Boxt iene unal ongituddeaprox.4 m y una seccin decablede 40 mm2. Desdela JunctionBox hasta el mdulo del espacio reposapis discurre otro cablecon una longitud de aprox. 2 metros y una seccin de cable de

20mm2. Desde el mdulo del espacio reposapis hasta el farodiscurre un cable de aprox. 2 metros de longitud con unaseccin de cable de 5 mm2. Los tres cables son de cobre.

Calcule la resistencia total de estos tres cables.

Solucin:


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Tarea 13: En el suministro de la red de a b ordo de un E90 se han conectadoen una tensin medida UB = 13 V dos resistencias en paralelo.

R1 = 1,2 kOhmR2 = 3,9 kOhm

Calcule la resistencia total.

Compare la resistencia total con dos resistencias individuales.

Solucin:


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Ley de Ohm

Ley ms importante de la electrotecniaLa ley de Ohm es una de las ms importantesleyes de la electrotecnia, la cual describe larelacin entre la tensin, la corriente y laresistencia.Con ayuda de la ley de Ohm se puedencalcular las tres magnitudes bsicas de uncircuito elctricocuandoal menos dosde ellasson conocidas.

La ley de Ohm se puede escribir en lassiguientes tres frmulas:

U = I * R

I = U/R

R = U/I

El tringulo mgico se puede utilizar comoayuda para determinar las distintas frmulasde la ley de Ohm.

El valor que se va a calcular se tacha. Con losdos valores restantes se calcula el resultado.

Para poder recordar la secuencia de losvalores, se memoriza la palabra URI.

11 - El tringulo "mgico"

Tarea 14: Una resistencia de 6 Ohm est en una tensin de 12 V.

Calcule la intensidad de corriente con ayuda de la ley de Ohm.

Solucin:

Tarea 15: A travs d e una resistencia de 4 Ohm f luye u na corriente d e 3 A.

Calcule la tensin con ayuda de la ley de Ohm.

Solucin:


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Tarea 16: En un circuito elctrico fluye con una tensin de 220 V unacorriente de 4 A.

Calcule la resistencia con ayuda de la ley de Ohm.

Solucin:

Tarea 17: Una batera de vehculo tiene por ejemplo una resistenciainterior de 0,5 Ohm y una tensin en vaco de 14 V. El filamentode la calefaccin para asientos tiene una resistenciade 10 Ohm.Con la calefaccin para asientos conectada fluye una corrientede 3 A.

Que magnitud alcanza la prdida de tensin debido a laresistencia interna y qu magnitud alcanza la tensin en losbornes?

Solucin:


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Tarea 18:

Establezca la conexin.Seleccione los siguientes valores para las resistencias:

R1 =100Ohm

R2 =200Ohm

R3 = 200 Ohm

R4 = 100 Ohm

Midalascadasdetensinentodaslasresistenciasycalculelascorrientes mediante las resistencias.Anote sus observaciones.

Solucin:

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