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EDICION ARGENTINA

LOS COMPONENTESEN CORRIENTE ALTERNA

TIRISTORES

LOS COMPONENTESEN CORRIENTE ALTERNA

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EnciclopediaEnciclopediaVVisualisualde lade laElectrónicaElectrónica

INDICE DEL

CAPITULO 5

MAGNETISMO E INDUCTANCIA MAGNETICAEl efecto magnético......................................67Campo eléctrico y campo magnético......67Propiedades magnéticas de la materia ....69Cálculos con fuerzas magnéticas ...............69Dispositivos electromagnéticos....................70Electroimanes y solenoides...........................70Relés y Reed-relés ..........................................70Los galvanómetros.........................................71Los inductores ................................................71

LOS COMPONENTES DE CORRIENTE ALTERNACorriente continua y corriente alterna .......72Representación gráfica de la corriente alterna ............................................75

Reactancia.....................................................75Reactancia capacitiva.................................76Fase en el circuito capacitivo......................77Reactancia inductiva ...................................77Fase en el circuito inductivo ........................78¿Qué es una señal?.......................................78

TIRISTORES Y OTROS DISPOSITIVOS DE DISPAROLos tiristores......................................................78Rectificador controlado de silicio................78Interruptor controlado de silicio...................79FotoSCR ...........................................................79Diodo de cuatro capas ................................79SUS, TRIAC, DIAC, SBS, SIDAC, UJT................80

EL EFECTO MAGN TICO

Un profesor dinamarqués de laescuela secundaria llamado HansChistian Oersted observó que colo-cando una aguja imantada cercade un alambre conductor, cuandose establecía la corriente en el con-ductor, la aguja se desplazaba ha-cia una posición perpendicular alalambre, como se muestra en la fi-gura 1. Como seguramente sabránlos lectores, las agujas imantadasprocuran adoptar una posición de-terminada según el campo magnéti-co terrestre, dando origen a la brúju-la (figura 2).

El movimiento de la aguja iman-tada sólo revelaba que las corrienteseléctricas producen campos mag-néticos y también facilitaba el esta-blecimiento exacto de la orienta-ción de este campo, o sea su modode acción. Como en el caso de loscampos eléctricos, podemos repre-sentar los campos magnéticos por lí-neas de fuerza. En un imán, como semuestra en la figura 3, esas líneas sa-len del polo norte (N) y llegan al po-lo sur (S).

Para la corriente eléctrica quefluye en el conductor, verificamosque las líneas de fuerza lo rodean, talcomo muestra la figura 4. Represen-tando con una flecha la corrienteque fluye del positivo hacia el nega-tivo, tenemos una regla que permite

determinar cómo se manifiesta elcampo. Con la flecha entrando enla hoja (corriente entrando) las lí-neas son concéntricas, con orienta-ción en el sentido horario (sentidode las agujas del reloj). Para la co-rriente saliente, las líneas se orientanen el sentido antihorario (figura 5).El hecho importante es que dispo-

niendo conductores recorri-dos por corrientes de formasdeterminadas, podemos ob-tener campos magnéticosmuy fuertes, útiles en la cons-trucción de diversos dispositi-vos.

CAMPO EL CTRICO Y

CAMPO MAGN TICO

Si tenemos una cargaeléctrica, alrededor de estacarga existe un campo eléc-

trico cuyas líneas de fuerza se orien-tan como muestra la figura 6. Unacarga eléctrica en reposo (deteni-da) posee sólo campo eléctrico. Sinembargo, si se pone en movimientouna carga eléctrica, lo que tendre-mos será una manifestación de fuer-zas de naturaleza diferente: tendre-mos la aparición de un campo mag-nético. Este campo tendrá líneas defuerza que envuelven la trayectoriade la carga, como muestra la figura7. El campo eléctrico puede actuarsobre cualquier tipo de objeto, pro-vocará atracción o repulsión según

Capítulo 5

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Capítulo 5

Magnetismo e Inductancia Magnética

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

Fig. 4

su naturaleza. El campo magnéticosólo actúa atrayendo o repeliendo,sobre materiales de determinadanaturaleza de forma más eminente.Teniendo en cuenta el origen delcampo magnético podemos expli-car fácilmente por qué ciertos cuer-pos son imanes y por qué una co-rriente puede actuarsobre una aguja mag-netizada.

En un cuerpo co-mún los electrones quese mueven alrededorde los átomos lo hacende manera desordena-da, de modo que elcampo producido noaparece.

Sin embargo, pode-mos orientar estos mo-vimientos de modo deconcentrar elefecto de una ma-nera determinada,como muestra la fi-gura 8.

O b t e n e m o s ,entonces, "imaneselementales", cu-yos efectos suma-

dos dotan al material depropiedades magnéti-cas. Tenemos así, cuer-pos denominados ima-nes permanentes. Unimán permanente tienedos polos, denominadosNORTE (N) y SUR (S), cu-yas propiedades son se-mejantes a las de las car-gas eléctricas.

Podemos decir quepolos de nombres dife-rentes se atraen (Norteatrae a Sur y vicerversa).

Polos del mismonombre se repelen (Norterepele a Norte y Sur repe-le a Sur).

Los imanes perma-nentes pueden ser natu-rales o artificiales. Entrelos naturales destaca-mos la magnetita, unaforma de mineral de hie-rro que ya se obtiene enlos yacimientos con las

propiedades que caracterizan unimán.

Entre los artificiales destacamosel Alnico, que es una aleación (mez-cla) de aluminio, níquel y cobalto,que no tiene magnetismo naturalhasta que es establecido por proce-sos que veremos posteriormente. Losmateriales que podemos convertiren imanes son llamados materialesmagnéticos; podemos magnetizarun material que lo admita orientan-do sus imanes elementales. Para elloexisten diversas técnicas:

a) Fricci n: de tanto usar una he-rramienta, una tijera, por ejemplo, losimanes elementales se orientan y és-ta pasa a atraer pequeños objetosde metal, o sea, se vuelve un imán(figura 9). Frotando una aguja contraun imán, orienta sus imanes elemen-tales y retiene el magnetismo.

Advierta que existen cuerpos queno retienen el magnetismo, comopor ejemplo el hierro.

Si apoyamos un imán contra unhierro, éste se magnetiza, comomuestra la figura 10, pero en cuantolo separamos del imán, el hierro pier-de la propiedad de atraer peque-ños objetos, debido a que sus ima-nes elementales se desorientan.

b) Mediante un campo intenso:colocando un objeto magnetizableen presencia de un campo magné-tico fuerte, podemos orientar susimanes elementales y, de esta ma-nera, convertirlos en un imán. El

campo de una bobi-na puede ser suficien-te para esto. Del mis-mo modo que los ma-teriales pueden rete-ner magnetismo, tam-bién pueden perderlobajo ciertas condicio-nes.

Si calentamos untrozo de magnetita, osea un imán perma-nente natural, a unatemperatura de

585°C, el magne-tismo desapare-ce. Esta tempe-ratura es conoci-da con el nombrede Punto Curie yvaría de acuerdoa los diferentesmateriales.

Magnetismo e Inductancia Magnética

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Fig. 5

Fig. 10

Fig. 6

Fig. 7

Fig. 8

Fig. 9

PROPIEDADES MAGN TICAS

DE LA MATERIA

Imaginemos los polos de un imánpermanente, como muestra la figura11. Tenemos un campo uniforme, da-do que las líneas de fuerza son para-lelas (dentro del espacio considera-do). Pues bien, colocando diversos ti-pos de materiales entre los polos del

imán, podemos observar lo siguien-te:

a) El material "dispersa" las l neasde fuerza del campo magn tico, comomuestra la figura 12.

El material en cuestión se llama"diamagnético", tiene una suscepti-bilidad magnética menor que 1 ypresenta la propiedad de ser ligera-mente repelido por los imanes (cual-quiera de los dos polos). Entre los ma-teriales diamagnéticos citamos elCOBRE, el VIDRIO y el BISMUTO.

b) El material concentra las l neasde fuerza de un campo magn tico, co-mo muestra la figura 13.

Si la concentración fuera peque-ña (susceptibilidad ligeramente ma-yor que 1), diremos que la sustanciaes paramagnética, como por ejem-plo el aluminio, el aire, el platino y eltungsteno.

Si bien existe una fuerza de atrac-ción de los imanes por estos materia-les, la misma es muy pequeña paraser percibida.

En cambio, si la concentra-ción de las líneas de fuerza fue-ra muy grande (susceptibilidadmucho mayor que 1), entoncesel material se denomina "ferro-magnético", siendo atraídofuertemente por el imán. Elnombre mismo nos está dicien-do que el principal material de estegrupo es el hierro.

Los materiales ferromagnéticosson usados para la fabricación deimanes y para la concentración deefectos de los campos magnéticos.

Los materiales diamagnéticos seutilizan en la construcción de blinda-jes, cuando deseamos dispersar las lí-neas de fuerza de un campo mag-nético.

C LCULOS CON

FUERZAS MAGN TICAS

Si colocamos una carga eléctri-ca bajo la acción de un campoeléctrico, la misma queda sujeta auna fuerza; esta fuerza puede sercalculada mediante:

F = q . E

donde:F es la intensidad de la fuerza (N).q es el valor de la carga (C) y E es

la intensidad del campo (N/C).Para el caso del campo magné-

tico, podemos definir una magnitudequivalente a E (Vector de intensi-dad de Campo), que se denominaVector de Inducción Magnética, elcual es representado por la B (figura14). La unidad más común para me-dir el Vector Inducción Magnética esel Tesla (T), pero también encontra-mos el Gauss (G).

1 T = 104G

El lanza-miento deuna cargaeléctrica enun campoeléctrico oen un cam-po magnéti-co es la ba-se de dispo-sitivos elec-trónicos muy

importantes. Así, podemos dar comoejemplo el caso de un tubo de rayoscatódicos, (tubo de rayos catódicosde TV, por ejemplo) en el que la ima-gen está totalmente determinadapor fuerzas de naturaleza eléctrica ymagnética que determinan la tra-yectoria de los electrones que inci-den en una pantalla fluorescente (fi-gura 15). Es, por lo tanto, necesarioque el técnico electrónico sepa ha-cer algunos cálculos elementales re-lativos al comportamiento de cargasen campos eléctricos y tambiénmagnéticos.

a) Fuerza en un campo el ctricoSuponiendo dos placas parale-

las, como muestra la figura 16, some-tidas a una tensión V (+Ve; -V), entreellas existe un campo eléctrico uni-forme cuya intensidad es:

E = V/d

(V = Potencial y d = distancia)Si entre las placas lanzamos una

carga eléctrica, un electrón, o unacarga, ésta quedará sujeta a unafuerza que depende de dos facto-res: su polaridad y su intensidad. Si lacarga fuera positiva, la fuerza seejercerá en el sentido de empujarlahacia la placa negativa y, si fueranegativa, al contrario. La intensidadde la fuerza estará dada por:

F = q . E

Donde:

Capítulo 5

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Fig. 11

Fig. 12

Fig. 13

Fig. 14

Fig. 15

F es la fuerza en Newtons.q es la fuerza en Coulombs.E es la intensidad de campo en

V/m o N/C.En el caso de un campo magné-

tico, el comportamiento de la cargalanzada es un poco diferente.

De hecho, sólo existirá la fuerza sila carga estuviera en movimiento.Una carga estática no es influencia-da por campos magnéticos.

b) Fuerza en campos magn ticosLa fuerza a que queda sometida

una carga eléctrica lanzada en uncampo magnético es denominadaFuerza de Lorentz y tiene las siguien-tes características:

Dirección perpendicular al Vec-tor B y al vector v (velocidad), la In-tensidad está dada por la fórmula:

F = q . v . B sen ¿

Donde:F = fuerza en Newtonsq = carga en Coulombsv = velocidad en m/sø = ángulo entre V y B

Sentido dado por la regla de lamano izquierda de Fleming, comomuestra la figura 17.

Representando el campo (B) conel dedo índice y la velocidad (v) conel dedo del medio, la fuerza que ac-tuará sobre la carga estará dadapor la posición del pulgar (F).

Si la carga fuera negativa, se in-vierte el sentido de F. Observe que silanzamos una carga paralela a las lí-neas de fuerza del campo magnéti-co (B paralelo a v), entonces, el senoø será nulo. En estas condiciones, nohabrá ninguna fuerza que actúe so-bre la carga.

DISPOSITIVOS

ELECTROMAGN TICOS

Sabemos que cuando una co-rriente recorre un conductor rectilí-neo, el movimiento de las cargas es

responsab lede la apari-ción de uncampo mag-nético. Esecampo mag-nético tiene lamisma natura-leza que el

que se produce conuna barra de imánpermanente y puedeatraer o repeler obje-tos de metal.

En el caso delcampo producido por una corrienteen un conductor, no sólo tenemos elcontrol de su intensidad sino quetambién podemos intervenir en la"geometría" del sistema, darle formasy disposiciones mediante las que sepuede aumentar, dirigir y difundir laslíneas de fuerza del campo según sedesee. Hay varias maneras de lograreso, lo que nos lleva a la elaboraciónde distintos dispositivos de aplicaciónen electrónica.

ELECTROIMANES Y SOLENOIDES

El campo creado por una co-rriente que recorre un conductor rec-tilíneo es muy débil. Se necesita unacorriente relativamente intensa, ob-tenida de pilas grandes o de batería,para que se observe el movimientode la aguja imantada. Para obtenerun campo magnético mucho másintenso que éste, con menos corrien-te y a partir de alambres conducto-res, pueden enrollarse los alambrespara formar una bobina o solenoide,como muestra la figura 18.

Cada vuelta de alambre se com-porta como un conductor separadoy, entonces, el conjunto tiene comoefecto la suma de los efectos de lascorrientes. De esta manera, en el in-terior del solenoide tenemos la sumade los efectos magnéticos.

En la figura 19 se grafica la formade obtener el sentido del campomagnético generado cuando se co-noce la polaridad de la corriente. Seobserva que la bobina se comportacomo un imán en forma de barracon los polos en los extremos. Cual-quier material ferroso, en las cerca-nías de la bobina, será atraído por elcampo magnético que ésta genera.

Si en el interior de la bobina colo-co un núcleo de hierro, el campomagnético se incrementa, y puedeatraer a otros objetos ferrosos máspesados.

Al conjunto así formado se lo lla-ma electroimán y posee innumera-bles aplicaciones, por ejemplo engrúas, válvulas en lavarropas, maqui-narias textiles, etc.

REL S Y REED-REL S

La estructura de un relé se mues-tra en la figura 20. Se puede apreciarque en las cercanías del electroimánrecién estudiado se coloca un juegode contactos eléctricos. En el caso

Magnetismo e Inductancia Magnética

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Fig. 17Fig. 16

Fig. 18

Fig. 19

Fig. 20

de la figura, cuando no circula co-rriente por el solenoide (bobina), loscontactos permanecen abiertos.Cuando la bobina es energizada, elcampo magnético atrae el conta-dor móvil que se "pega" con el fijo, ycierra, de esta manera, algún circui-to eléctrico.

En la figura 21 se da un ejemplode relé con 3 contactos; el principiode funcionamiento es el mismo, sóloque ahora existe un contacto nor-mal cerrado (bobina sin energía) yotro normal abierto. Otro tipo de relées el llamado "reed-rel ", cuyo as-pecto funcional se ve en la figura 22.

Se tiene un interruptor de láminasencerradas en un tubo de vidrio lle-no de gas inerte. Con el gas inerte,

las chispas que se producen duranteel cierre y apertura de los contactosno les causan daños (no se que-man).

Con eso, contactos relativamen-te chicos pueden soportar corrientesintensas y, además, la operación esrelativamente alta en relación con ladistancia que separa a los contactosen la posición "abierto". El "reed-switch", que es un interruptor de lámi-nas, se acciona, en condiciones nor-males, por la aproximación del imán.Una aplicación importante de estecomponente está en los sistemas dealarma, en los que la apertura deuna puerta o una ventana hace queun imán abra o cierre los contactosde una reed-switch activando laalarma.

En el caso de un reed-relé, el ac-cionamiento de los contactos loefectúa el campo magnético de unsolenoide que envuelve la ampolla.Con muchas espiras de alambre bar-nizado pueden obtenerse relés ultrasensibles, capaces de cerrar los con-tactos con corrientes de bobina depocos miliamperes. La corriente decontacto depende exclusivamentedel "reed-switch" que se use, peroson típicas las del orden de 100 a1.000mA. La ventaja principal de es-te relé, además de la sensibilidad, esla posibilidad de montaje en un es-pacio muy reducido, pues el compo-nente es de pequeñas dimensiones.

LOS GALVAN METROS

El galvanómetro de bo-bina móvil o de D'Arsonvales un componente elec-trónico que utiliza el efectomagnético de la corriente.Se usa este dispositivo paramedir corrientes eléctricaspara aprovechar justa-mente el hecho de que elcampo magnético y, porconsiguiente, la fuerza queactúa con el imán, es pro-porcional a la corrienteque pasa por la bobina. Enla figura 23, vemos estecomponente en formasimplificada. Entre los polosde un imán permanente secoloca una bobina quepuede moverse respecto

de dos ejes que sirven también decontactos eléctricos. Resortes espira-lados limitan el movimiento de la bo-bina, el que se hace más difícil cuan-do se acerca al final del recorrido.

En la bobina se coloca una agu-ja que se desplaza sobre una escala.Cuando circula corriente por la bobi-na se crea un campo magnéticoque interactúa con el campo delimán permanente, surgiendo, enton-ces, una fuerza que tiende a moverel conjunto. El movimiento será tantomayor cuanto más intensa sea la co-rriente.

Podemos, así, calibrar la escalaen función de la intensidad de la co-rriente. Son comunes los galvanóme-tros que tienen sus escalas calibra-das con valores máximos, llamadostambién "fondo de escala", entre10µA (microamperes) y 1mA (miliam-pere). Los galvanómetros puedenformar parte de diversos instrumen-tos que miden corrientes (miliamperí-metros o amperímetros), que midentensiones (voltímetros, resistenciasohmímetros), o que miden todas lasmagnitudes eléctricas (multímetros).

LOS INDUCTORES

Podemos reforzar en forma consi-derable el campo magnético crea-do por una corriente que circula en

Capítulo 5

71

Fig. 21

Fig. 22

Fig. 23

Fig. 24

un conductor, si enrollamos el con-ductor para formar una bobina. Lainductancia de una bobina es tam-bién mucho mayor que la de unconductor rectilíneo. Tenemos, en-tonces, componentes llamados in-ductores (que aparecen en los dia-gramas representados por espiralescon letras "L") que presentan induc-tancias, o sea una inercia a las varia-ciones bruscas de la corriente (figura24). Los inductores pueden tener di-versas características de construc-ción según la aplicación a la que sedestinan. Tenemos, entonces, los in-ductores de pequeñas inductancias,formados por pocas espiras dealambre, con o sin un núcleo de ma-terial ferroso en su interior. La presen-cia del material ferroso aumenta lainductancia, multiplicada por unfactor que puede ser bastante gran-de.

La unidad de inductancia es elhenry, H en forma abreviada.

El múltiplo más usado es:-El milihenre (mH) que vale 0,001

henry, o mil sima parte del Henry.Los pequeños inductores para

aplicaciones en frecuencias eleva-das tienen inductancias que varíanentre pocos microhenry y milihenry,

mientras que los que se usan parafrecuencias medias y bajas puedentener inductancias hasta de algunoshenrys.

La oposición o inercia que pre-senta el inductor a las variaciones deintensidad de la corriente dependede la cantidad de líneas de fuerzaque cortan el conductor o espiras dela bobina.

Denominamos flujo magnético,representado por Ø, al número de lí-neas de fuerza que atraviesan unacierta superficie (S). Calculamos elflujo en una espira de la bobina me-diante la fórmula:

Ø = B. S. cos α

En la que: Ø es la intensidad del flujo mag-

nético que se mide en weber, cuyosímbolo es Wb.

B es la intensidad de la inducciónmagnética medida en Tesla (T).

S es la superficie rodeada por laespira, en metros cuadrados.

Si tuviéramos una bobina con nespiras, basta multiplicar el segundomiembro de la fórmula por n:

Ø = n.B.S.cos α

Si en el interior del solenoide obobina se colocara un núcleo dematerial ferroso, debemos multiplicarla permeabilidad del material por elresultado.

Partiendo de esta fórmula del flu-jo se puede, fácilmente, llegar a lafórmula de la inductancia propia-mente dicha, que será válida parasolenoides en los que la longitud nosea mucho mayor que el diámetro.

Tenemos, entonces:

1,257 . n2 . S . 10-8

L = ______________________I

En la que:L es la inductancia en henry (H).n es el número de espiras del so-

lenoide.I es la longitud del solenoide en

centímetros.S es la superficie rodeada por

una espira, en centímetros cuadra-dos.

Los valores 1,257 y 10-8 son cons-tantes que dependen de la permea-bilidad magnética del medio, en es-te caso del aire, además de las uni-dades de longitud y superficie quese utilicen.

Magnetismo e Inductancia Magnética

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Los Componentes en Corriente Alterna

Lla corriente que tomamos de lalínea es alterna y es muy diferen-te de la que obtenemos de pilas

o baterías. Pero ¿cuál es la diferen-cia y de qué modo influye en elcomportamiento de los distintoscomponentes que estudiamos has-ta el momento?

Si conectamos un resistor, un ca-ble conductor o una lámpara a unapila o batería, se establecerá unacorriente que es un flujo de electro-nes libres. Esos electrones van a diri-girse del polo negativo (que los tie-ne en exceso) al polo positivo (quelos tiene en defecto).

Suponiendo que la resistenciadel resistor, conductor o lámpara novaríe en el transcursor del tiempo, elflujo de electrones será constantecomo ilustra el gráfico de la figura 1.

Esta es una corriente continuaporque: "Circula siempre en el mis-mo sentido y tiene intensidad cons-tante". Una corriente continua se re-presenta en forma abreviada porCC (corriente continua) o DC (directcurrent). Pero existe otro tipo de co-rriente.

Vamos a suponer que se esta-blezca una corriente en un conduc-tor, resistor u otra clase de carga, demanera que su in-tensidad no esconstante sinoque varía cíclica-mente, es decir,siempre de la mis-ma manera. Unacorriente quecambia en formaconstante su senti-do de circulación

y varía su intensidad es una corrien-te alterna.

A nosotros va a interesarnos alprincipio la corriente alterna sinusoi-dal, que explicaremos enseguida.

Un conductor que corte las lí-neas de fuerza de un campo mag-nético, manifestará en sus extremosuna fuerza electromotriz que puedecalcularse mediante la expresión:

Fig. 1

E = B x L x sen α

Donde: E es la fuerza electromotrizB es el vector inducción magnéti-

caL es la longitud del alambreα es el ángulo en que el conduc-

tor corta las líneas del campo.Vea que la inducción de una ten-

sión será tanto mayor cuanto mayorsea el ángulo según el que el con-ductor corta las líneas de fuerza delcampo magnético.

Partiendo de ese hecho, vamosa suponer que montamos una espira(una vuelta completa del alambreconductor) de manera de girar den-tro del campo magnético uniforme,como se ve en la figura 2.

Un campo magnético uniformese caracteriza por tener la misma in-tensidad en todos sus puntos, lo quenos lleva a representarlo por líneasde fuerza paralelas. Vamos a repre-sentar esta espira vista desde arribapara comprender con mayor facili-dad los fenómenos que se produci-rán cuando la giramos, como mues-tra la figura 3.

Partiendo entonces de la posi-ción de la figura 3, hacemos que laespira gire 90° en el sentido indicado,de modo que corte las líneas defuerza del campo magnético.

En estas condiciones, a medidaque la espira "entra" en el campo, elángulo se va acentuando de mane-ra que al llegar a 90, el valor va des-de cero hasta el máximo.

En esta posición, la espira corta elcampo en forma perpendicular aun-que sólo sea por un instante. Comola tensión inducida depende del án-gulo, vemos que en este arco de 90°,el valor va desde 0 hasta el máximo,lo que puede representarse median-te el gráfico de la figura 4. Conti-nuando la rotación de la espira, ve-mos que entre 90° y 180° tiende a"salir" del campo y se va reduciendoel ángulo según el cual corta las lí-neas de fuerza del campo magnéti-co. La tensión inducida en estas con-diciones cae hasta el mínimo en estearco.

Vea que realmente la tensióncae a cero pues a 180°, aunque sólopor un instante, el movimiento de laespira es paralelo a las líneas de fuer-

za y entonces nohay inducción.

En la figura 5 setiene la representa-ción gráfica de loque ocurre con elvalor de la tensiónen estos arcos de90° (0° a 90° y 90° a180°).

R e c o r r i e n d oahora 90° más, de180 a 270°, la espiravuelve a "penetrar"en el campo mag-nético en forma másacentuada pero ensentido opuesto aldel arco inicial. Asíocurre la inducciónpero la polaridad detensión en los extre-mos de la espira seha invertido, es decir,si tomamos una refe-rencia inicial que lle-ve a una representación positi-va en los 180 grados iniciales, apartir de este punto la repre-sentación será negativa comomuestra la figura 6.

Igualmente, la tensión as-ciende, pero hacia valores ne-gativos máximos, hasta llegaren los 270 grados al punto decorte, prácticamente perpen-dicular aunque sea por un bre-ve instante. En los 90° finales de lavuelta completa, de 270 a 360 gra-dos, nuevamente el ángulo en elque la espira corta las líneas de fuer-za, disminuye y la tensión inducidacae a cero.

El ciclo completo de representa-ción de la tensión generada se ve enla figura 7.

Si tuviéramos un circuito externopara la circulación de la corriente ysi la resistencia fuera constante, la in-tensidad dependerá exclusivamentede la tensión). La corriente circulantetendrá entonces las mismas caracte-rísticas de la tensión, es decir, variarásegún la misma curva.

Como la tensión generada estáregida por la función seno (sen α)que determina el valor según el án-gulo, ya que B y L son constantes, laforma de la onda recibe el nombrede sinusoide. Se trata, por lo tanto de

Capítulo 5

73

Fig. 3

Fig. 2

Fig. 4

Fig. 5

una corriente alterna sinusoidal. Paragenerar esta corriente alterna sinu-soidal se establece una tensión tam-bién sinusoidal. Esa tensión, tambiénalterna tiene la misma representa-ción gráfica.

Podemos decir entonces:

"Una tensi n alterna produce unacorriente alterna que es aquella cuyaintensidad var a en forma constanteseg n una funci n peri dica y susentido se invierte constantemente."

Vea que una "función periódica"es la que se repite continuamentecomo la sinusoide que es la misma acada vuelta de espira (figura 8).

Una corriente alterna s lo puedeser establecida por una tensi n alter-na.

El tiempo que la espira tarda endar una vuelta completa determinaun valor muy importante de la co-rriente alterna, que podemos medir.Este tiempo de una vuelta es el pe-riodo que se representa con T y semide en segundos.

El número de vueltas que da laespira en un segundo determina otramagnitud importante que es la fre-cuencia, representada por f y medi-da en hertz (Hz).

Numéricamente, la frecuencia esla inversa del período:

T = 1/f

Los alternadores de las usinas hi-droeléctricas (y atómicas) que en-vían energía eléctrica a nuestras ca-sas, operan con una frecuencia de50 hertz (50Hz).

Decimos entonces que la corrien-te alterna obtenida en las tomas deenergía tiene una frecuencia de 50hertz.

Esto significa que en cada segun-do, la corriente es forzada a circular50 veces en un sentido y 50 veces enel opuesto, pues ése es el efecto dela inversión de la polaridad (vea nue-vamente la figura 8).

Alimentando una lámpara incan-descente común, en cada segundoexisten 100 instantes en que la co-rriente se reduce a cero, pero la lám-para no llega a apagarse por la iner-cia del filamento que se mantienecaliente. La tensión producida pue-de variar y es de 220V. No podemoshablar de un valor fijo de tensión ode corriente pues el cambio de lapolaridad y del valor es constante.

¿Qué significa entonces 220V?Si tenemos en cuenta la tensión

sinusoidal de la toma de energía dela red, vemos que lo cierto sería ha-blar de valores instantáneos, es de-cir: de la tensión que encontramosen cada instante, que depende delinstante de cada ciclo considerado.Podemos encontrar tanto un mínimonegativo como un máximo positivo,o cero, según el instante dado.

Es claro que a los efectos prácti-cos, eso no tiene mucho sentido. Esasí que, para medir tensiones y co-rrientes alternas es preciso estable-cer una manera que nos dé unaidea del efecto promedio o real ob-tenido. Esto puede entenderse de lasiguiente manera:

Si alimentamos una lámpara co-mún con tensión alterna en los ins-tantes en que la corriente circula porel filamento, en un sentido o en otro,se produce el calentamiento y lalámpara se enciende. El efecto es elmismo que tendríamos si la alimentá-ramos con una tensión continua dedeterminado valor.

¿Cuál sería ese valor?Si comparamos el gráfico que re-

presenta la circulación de corrientecontinua por un circuito y el gráficoque representa la circulación de unacorriente alterna, la superficie cu-

bierta en un intervalo se relacionacon la cantidad de energía que te-nemos a disposición. Entonces nosbasta hacer la pregunta siguientepara tener la respuesta a nuestroproblema:

¿Cuál debe ser el valor de la ten-sión continua que nos produce elmismo efecto que determinada ten-sión alterna?

En la figura 9 vemos que, si la ten-sión alterna llega a un valor máximoX, el valor que la tensión continuadebe tener para producir el mismoefecto se consigue dividiendo X porla raíz cuadrada de 2, o sea: 1,4142.El valor máximo alcanzado en un ci-clo (el mínimo también) se llama va-lor de pico, mientras que el valor queproduce el mismo efecto, se llamavalor eficaz o r.m.s. ("root mean squa-re"). Para la red de 220V, los 220V re-presentan el valor r.m.s. Existen ins-tantes en que la tensión de la red lle-ga a 220V multiplicados por 1,4142 yasí obtenemos que el valor pico es311,12V.

Este valor se logra dividiendo elpromedio de todos los valores en ca-da instante del semiciclo, o sea la mi-tad del ciclo completo, pues si entra-sen en el cálculo valores negativos,el resultado sería cero (figura 10). Po-demos entonces resumir los "valores"en la forma siguiente:

VALOR PICO: es el valor máximoque alcanza la tensión o la corriente

Magnetismo e Inductancia Magnética

74

Fig. 6

Fig. 7

en un ciclo, pudiendo ser tanto ne-gativo como positivo. Es un valor ins-tantáneo, es decir, aparece en unbreve instante en cada ciclo de co-rriente o tensión alternada.

VALOR EFICAZ O R.M.S.: es el valorque debería tener la tensión o co-rriente si fuese continua para que seobtuvieran los mismos efectos deenergía.

VALOR MEDIO: obtenemos este va-lor dividiendo la suma de los valoresinstantáneos de un semiciclo por sucantidad, o sea: sacamos la mediaartimética de los valores instantá-neos en un semiciclo.

No podemos hablar de polaridadpara una tensión alterna, ya quecambia constantemente. Una co-rriente de cualquier carga conecta-da a un generador de corriente al-terna invierte su sentido en formaconstante. En el caso de la red, sa-bemos que uno de los polos "produ-ce shock" y el otro, no. Eso nos llevaa las denominaciones de polo vivo ypolo neutro.

¿Qué sucede entonces?Si tenemos en cuenta que el ge-

nerador de energía de las compa-ñías tiene uno de los cables conec-tado a tierra, que se usa como con-ductor de energía, resulta fácil en-tender lo que ocurre.

Al estar en contacto con la tierra,cualquier objeto, en cualquier ins-tante, tendrá el mismo potencial delpolo generador conectado a tierraque es entonces la referencia. Estees el polo neutro, que tocado poruna persona no causa shock porqueestando al mismo potencial no haycirculación de corriente.

La tensión varía alrededor del va-lor del polo de referencia según la si-nusoide del otro polo. Es así que enrelación al neutro, el otro polo, es de-cir el polo vivo, puede estar positivoo negativo, 50 veces por segundo. Al

tocar el polo vivo (figura 11), habráuna diferencia de potencial respec-to de tierra (variará 50 veces por se-gundo), pero ella puede causar lacirculación de una corriente eléctri-ca y producir el shock eléctrico.

REPRESENTACI N GR FICA

DE LA CORRIENTE ALTERNA

Los lectores deben acostumbrar-se a la representación de fenómenosde naturaleza diversa mediante grá-ficos.

Cuando se tiene un fenómenoque ocurre de manera dinámica,una magnitud varía en función deotra; por ejemplo, en el caso de lacorriente alterna, la intensidad de lacorriente o la tensión son las que va-rían con el tiempo.

Para representar esas variacioneshacemos un gráfico de tensión ver-sus tiempo (V x t) como muestra la fi-gura 12. Colocamos, entonces, en eleje vertical (Y) los valores de tensión,graduamos este eje en la formaadecuada y en el eje horizontal (X)colocamos los valores del tiempo (t),graduamos también el eje en formaadecuada. Después definimos cadapunto del gráfico como un par devalores (X e Y), dado por el valor dela tensión en un determinado instan-te. Para el caso de la tensión alterna,si dividimos el tiempo de un ciclo(1/50 de segundo) en 100 partes, porejemplo, podemos determinar 100puntos que unidos darán la curvaque representa la forma de onda deesta tensión.

Es claro que el gráfico ideal seobtiene con infinitos puntos pero esono siempre es posible.

Mientras, por distintos procedi-mientos podemos tener una aproxi-mación que haga continua la curvay se obtenga así un gráfico (curva)ideal. A partir de esta representaciónpodemos entonces obtener el valorinstantáneo de la tensión en cual-quier momento y del mismo modo,dado el valor podemos encontrar elinstante en que se produce.

REACTANCIA

Los capacitores e inductores pre-sentarán una propiedad denomina-

Capítulo 5

75

Fig. 8

Fig. 10

Fig. 9

Fig. 11

da "reactancia" cuando se los some-te al paso de una corriente alterna

Si se conecta un capacitor a ungenerador de corriente continua,como una pila, por ejemplo, una vezque cierta cantidad de cargas fluyaa sus armaduras y se cargue, desa-parece cualquier movimiento deesas cargas y la corriente en el circui-to pasa a ser indefinidamente nula.

En esas condiciones, el capacitorestá totalmene cargado, posee unaresistencia infinita y no deja circularla corriente.

Por otra parte, si conectamos almismo generador un inductor ideal(que no presenta resistencia en elalambre del cual está hecho) unavez que la corriente se haya estable-cido y el campo magnético adquie-ra la intensidad máxima, no encon-tramos efecto alguno de inductan-cia. Las cargas podrán fluir con la in-tensidad máxima como si el inductorno existiera.

La presencia del capacitor y delinductor en un circuito de corrientecontinua es importante sólo en el ins-tante en que ocurren variaciones:cuando la corriente se establece o

cuando la corriente se des-conecta. Ya estudiamosampliamente los fen me-nos que se producen enesos instanes.

Pero, ¿qué sucedería sise conectara el inductor oel capacitor a un circuitode corriente alterna en elque la tensión varía con ra-pidez, en forma repetitiva?¿Qué fenómenos impor-tantes se producirían?

REACTANCIA CAPACITIVA

Vamos a empezar conel capacitor, lo conectamos, porejemplo, a un circuito de corrientealterna de 50 hertz, de la red. Duran-te el primer cuarto del ciclo, cuandola tensión aumenta de cero a su va-lor máximo, el capacitor se cargacon la armadura A positiva y la B ne-gativa. Eso sucede en un intérvalode 1/200 de segundo. En el segundocuarto, cuando la tensión cae a ce-ro desde el valor máximo, se inviertela corriente en el capacitor y se des-carga. En el tercer cuarto se inviertela polaridad de la red de maneraque la corriente de descarga conti-núa en el mismo sentido pero cargapositivamente la armadura B. El ca-pacitor invierte su carga hasta un va-lor máximo. En el último cuarto,cuando la tensión vuelve a caer acero, la corriente se invierte y la car-ga del capacitor cae a cero.

En la figura 13 tenemos la repre-sentación del proceso que ocurre enun ciclo y que se repite indefinida-mente en cada ciclo de alimenta-ción. Como se tienen 50 ciclos encada segundo, el capacitor se car-ga y descarga positivamente prime-ro y luego negativamente, 50 veces

por segundo.Al revés de lo

que ocurre cuan-do la alimenta-ción es con co-rriente continua,en la que, unavez cargado, ce-sa la circulaciónde corriente; concorriente alternaésta queda enforma permanen-

te en circulación por el capacitor,carga y descarga con la misma fre-cuencia de la red. La intensidad dela corriente de carga y descarga vaa depender del valor del capacitor ytambién de la frecuencia de la co-rriente alterna.

Cuanto mayor es la capacidaddel capacitor, mayor será la intensi-dad de la corriente (la corriente esentonces directamente proporcio-nal a la capacidad) y cuanto mayorsea la frecuencia, mayor será la in-tensidad de la corriente (la corrientetambién es proporcional a la fre-cuencia). Entonces se verifica que elcapacitor, alimentado con corrientealterna, se comporta como si fueseuna "resistencia" y permite mayor omenor circulación de corriente enfunción de los factores explicadosantes.

Como el término "resistencia" noes el adecuado para el caso puesno se trata de un valor fijo, como enel caso de los resistores, sino que va-ría con la frecuencia y no es sólo in-herente al componente, se prefieredecir que el capacitor presenta una"reactancia" y en el caso específicodel capacitor, una "reactancia ca-pacitiva" (abreviada Xc).

Podemos, entonces, redefinir lareactancia capacitiva así:

"Se denomina reactancia capaciti-va (Xc) a la oposici n que un capaci-tor ofrece a la circulaci n de una co-rriente alterna."

Para calcular la reactancia ca-pacitiva, se tiene la fórmula siguien-te:

1XC = ________________ (1)

2 . 3,114 . f . C

Donde, Xc es la reactancia medida en

ohm.3,14 es la constante pi (π)f es la frecuencia de la corriente

alterna en hertz.C es la capacidad del capacitor

en farad.El valor "2 . 3,14 . f" puede repre-

sentarse con la letra omega (ω) y es-te valor se llama "pulsaci n". La fór-mula de la reactancia capacitiva

Magnetismo e Inductancia Magnética

76

Fig. 12

Fig. 13

queda entonces:1

Xc = ______ (2)ω . C

* La reactancia capacitiva esmenor cuanto más alta es la fre-cuencia, para un capacitor de valorfijo.

Puede decirse que los capacito-res dejan pasar con más facilidad lasseñales de frecuencias más altas.

* La reactancia capacitiva esmenor en los capacitores de mayorvalor, para una frecuencia constan-te. Puede decirse que los capacito-res mayores ofrecen menos oposi-ción al pasaje de las corrientes alter-nas.

Fase en un Circuito Capacitivo=Dos señales pueden estar en fa-

ses diferentes o en concordancia defase, conforme sus formas de ondacoincidan por superposición en uninstante dado y siempre que tenganla misma frecuencia (figura 14).

Podemos hablar también de ladiferencia de fase entre dos señalesde corriente alterna y entre una co-rriente alterna y una tensión si llega-ran a los puntos de máximo (o de mí-nimo) en distintos instantes.

Esta diferencia entre los instantesnos da la diferencia de fase quepuede expresarse con un ángulo co-mo muestra la figura 14.

Si dos señales estuvieran en con-cordancia de fase, es evidente quela diferencia sería cero. Si la diferen-cia fuera de 90 grados, diremos quelas señales están en cuadratura y sifuera de 180 grados, diremos que las

señales están en oposiciónde fase.

Conectando un resistoren un circuito de corrientealterna, es evidente quesiendo la tensión la causa yla corriente el efecto, de-ben estar en concordan-cia de fase, es decir, cuan-do la tensión aumenta, lacorriente debe aumentaren la misma proporción .Pero si conectamos un ca-pacitor en un circuito decorriente alterna, las cosasno suceden de este modo.

Si consideramos un ca-pacitor de capacidad C

conectado a un generador de co-rriente alterna cuya tension esté da-da por E = Eo sen ωt, veremos que ladiferencia de potencial entre las pla-cas del capacitor varía con el tiem-po.

La corriente estar ADELANTADA90 grados respecto de la tensi n .

REACTANCIA INDUCTIVA

Cuando conectamos un inductorde inductancia L a un generador decorriente alterna, durante el primercuarto del ciclo, la tensión sube acero hasta el valor máximo qe co-rresponde a una variación a la queel inductor se opone. En estas condi-ciones, comienza a circular una co-rriente por el inductor que crea elcampo magnético, hasta su máxi-mo. En el segundo cuarto, la tensióncae a cero lo que también es unavariación a la que el inductor se opo-ne. En estas condiciones, comienzaa circular una corriente por el induc-tor que crea el campo magnético,hasta su máximo. En el segundocuarto, la tensión cae acero lo que también esuna variación a la queel inductor se opone.Pero aun así, el campomagnético se contraehasta desaparecer. Enel tercer cuarto, la ten-sión invierte su polari-dad y aumenta de va-lor hasta un máximo ne-gativo; variación a laque el inductor se opo-ne pero lo hace esta-

bleciendo un campo magnéticoque se expande. Finalmente, en elúltimo cuarto, encontramos oposi-ción del inductor a la circulación dela corriente. Las líneas de fuerza secontraen durante este cuarto de ci-clo.

En realidad, según veremos va aexistir un pequeño atraso en esta re-tracción de las líneas.

Lo importante es observar quemientras en el circuito de corrientecontinua, una vez establecido elcampo, la resistencia (oposición) de-saparecía y la corriente circulaba li-bremente, en este caso la oposiciónes permanente.

En la figura 15 se ve la represen-tación de este proceso.

Vea entonces que se estableceun campo magnético alterno en elinductor que varía constantementeen intensidad y polarización.

La oposición constante manifes-tada por el inductor a las variacionesde la tensión va a depender tantode la inductancia como de la fre-cuencia de la corriente.

Cuanto mayor sea la inductan-cia, mayor será la oposición a la cir-culación de la corriente.

El inductor también se comportacomo una "resistencia" a la circula-ción de la corriente alterna, pero eltérmino resistencia tampoco cabeen este caso pues no es algo inhe-rente sólo al componente sino tam-bién a las características de la ten-sión aplicada.

Nos referimos entonces a reac-tancia inductiva, representada porXL, como la oposición que un induc-tor presenta a la circulación de unacorriente alterna. La reactancia in-ductiva se mide en ohms como lareactancia capacitiva y puede cal-cularse mediante la siguiente fórmu-

Capítulo 5

77

Fig. 14

Fig. 15

la:

XL = 2 . 3,14 . f . L (3)Donde: XL es la reactancia inductiva en

ohms3,14 es la constante pi (π)f es la frecuencia de la corriente

alterna en hertz.L es la inductancia en henry.Como la expresión "2 . 3,14 . f"

puede expresarse como "ω" (pulsa-ción), podemos escribir:

XL = ω . L (4)

Tenemos finalmente las propie-dades de los inductores en los circui-tos de corriente alterna:

* La reactancia inductiva es tan-to mayor cuanto mayor sea la fre-

cuencia. Puede decirseque los inductores ofrecenuna oposición mayor a lascorrientes de frecuenciasmás altas.

* la reactancia inducti-va es mayor para los induc-tores de mayor valor parauna frecuencia determina-da. Los inductores de ma-yor valor ofrecen una opo-sición mayor a la circula-ción de corrientes alternas.

Fase en el Circuito InductivoSi conectamos un inductor a un

circuito de corriente alterna, la co-rriente no estará en fase con la ten-sión.

* La corriente tiene la misma fre-cuencia que la tensión.

* La corriente tiene su fase atrasa-da 90 grados (π/2) en relación a latensión.

El gráfico de la figura 16 muestralo que ocurre con la tensión respec-to de la corriente .

QUE ES UNA SE AL?

En los circuitos electrónicos apa-recen corrientes de distintos tipos:

continuas puras, continuas pulsantesy alternas con diversas formas de on-da. En el caso específico de los apa-ratos de sonido, por ejemplo, las for-mas de onda son "retrasos" del soni-do que debe reproducirse y queaparecen en una amplia variedadde formas de onda y de frecuencias.

Las corrientes con que trabajanlos circuitos —amplificadoras, pro-ductoras, reproductoras o captado-ras— se denominan señales. Encon-tramos, en los circuitos electrónicos,señales que pueden ser desde sim-ples corrientes continuas hasta seña-les cuyas frecuencias pueden llegara centenas de millones de hertz.

¿Es importante conocer las fór-mulas solamente o saber deducirlas?

La deducción de una fórmula sehace para demostrar su validez, me-diante la descripción de un fenóme-no y de un raciocinio lógico. En ladeducción de algunas de las fórmu-las que presentamos, utilizamos elcálculo diferencial e integral, que ellector no necesita conocer. En estoscasos, aunque la deducción no secomprenda bien, bastará que el lec-tor sepa la fórmula pues le será deutilidad en cálculos futuros.

Sugerimos que los lectores que

Magnetismo e Inductancia Magnética

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Fig. 16

Tiristores y Otros Dispositivos de Disparotengan dificultades con matemáti-cas y que deseen profundizar sus es-tudios de electrónica, estudien algomás de esa ciencia importante.

LOS TIRISTORES

Los tiristores funcionan comouna especie de interruptor del con-trol electrónico y se emplean preci-samente para controlar grandescorrientes de carga en motores,calentadores, sistemas de ilumina-ción y demás circuitos similares. In-ternamente están conformadospor cuatro capas de material semi-conductor; algunas de sus seccio-nes se conectan de manera exter-na a terminales conductoras.

RECTIFICADOR CONTROLADO DE SILI-

CIO

El SCR o Rectificador Controla-do de Silicio, es un dispositivo semi-conductor de cuatro capas contres terminales externas llamadasc todo , nodo y compuerta ;

cada una de éstas se encuentraconectada a una sección del se-miconductor.

Un SCR se comporta como uninterruptor; al aplicarle la alimenta-ción por primera vez, se encontra-rá abierto; pero si se aplica un pul-so de disparo a la terminal com-puerta, se cerrará (permitiendo asíque la corriente eléctrica lo atra-viese). Esto es, si el SCR se conectaen serie con una batería y un resis-tor, el dispositivo resultante seráconsiderado como un diodo en

polarización directa; esto significaque se mantiene en estado de no-conducción. Para que el dispositi-vo inicie la conducción, es necesa-rio un pequeño pulso de tensión enel terminal compuerta; esto lomantendrá en conducción, a me-nos que la corriente que lo atravie-sa disminuya por debajo de uncierto valor crítico (figura 1).

El circuito equivalente del SCRse comporta como un interruptorabierto, cuando se polariza conuna batería VCC y en serie conuna resistencia de carga RC. Co-mo los transistores no están polari-zados correctamente, no condu-cen; en consecuencia, no circulacorriente eléctrica a través del cir-cuito. Para que la corriente fluya,se necesita aplicar un pulso de dis-

paro a la terminal compuerta; pue-de ser aplicado por medio de unabatería VP. La batería polariza di-

rectamente la unión Base-Emisordel transistor T2, poniéndolo asíen estado de saturación. La co-rriente de colector de T2 ingresaa la base del transistor T1, polari-zando también la unión Emisor-Base; esto provoca que T1 estéen saturación (figura 2).

Si se dan las condiciones arri-ba señaladas, el voltaje de VPya no será necesario; por lo queal retirar éste, el circuito se man-tendrá en conducción. La co-rriente de colector de T2 mantie-ne polarizada directamente launión Base-Emisor de T1; a su vez,la corriente de colector de T1mantiene la polarización directade la unión Base-Emisor de T2.Cuando esto sucede, el dispositi-

vo se comporta como un interrup-tor cerrado. Desconectando la ali-mentación de la fuente Vcc el SCR

va al estado de corte. Otra formade hacer que el circuito se “abra”,consiste en aplicar un pulso negati-vo a la compuerta (base de T2).

INTERRUPTOR CONTROLADO DE SILICIO

El interruptor controlado de sili-cio o SCS (Silicon ControlledSwitch), es una versión modificadadel SCR; está formado por cuatrocapas de material semiconductordopado, donde cada una de lassecciones se conecta a una termi-nal. Este dispositivo se comporta demanera similar al SCR, con la dife-rencia de que puede ser disparadopor medio de cualquiera de las doscompuertas (ánodo y cátodo);además, está diseñado para traba-jar con corrientes eléctricas peque-ñas del orden de los miliampers (fi-gura 3).

FotoSCR (fig. 4a)Es un dispositivo con tres termi-

nales; su encapsulado en la partesuperior dispone de una lente quepermite el paso de la luz, para ilumi-nar el semiconductor que forma alfotoSCR. La luz incidente en el semi-conductor provoca la liberación delos electrones en la compuerta. Es-tos electrones forman una corrienteeléctrica suficiente para lograr queel fotoSCR conmute al estado deconducción, si es que el dispositivose encuentra en polarización direc-ta.

Diodo de Cuatro Capas (fig. 4b)El diodo Shockley o diodo de

cuatro capas conduce la corrientecuando se le aplica una tensión depolarización en sentido directo. Laestructura de este dispositivo es decuatro capas de material semicon-ductor, en cuyos extremos se ha co-locado un par de terminales exter-nas. Se considera un diodo, porquedispone de dos terminales (no con-fundir con el diodo Schottky); tam-bién se le conoce como diodoPNPN. La única forma de hacer queel diodo deje de conducir, es redu-ciendo la corriente que lo atraviesahasta un valor inferior a la corrientede mantenimiento (valor mínimo decorriente requerido para que el dis-positivo se mantenga en estado de

Capítulo 5

79

Fig. 1

Fig. 2

Fig. 4

Fig. 3

conducción).

SUS (fig. 4.c)El interruptor unilateral de silicio

o SUS (Silicon Unilateral Switch), esun dispositivo que permite el pasode la corriente eléctrica en un solosentido cuando la tensión aplicadaa sus terminales en sentido directosupera cierto valor. Es muy parecidoal diodo Shockley, con la diferenciaque posee un terminal extra de dis-paro con la que se controla la con-dición de disparo en la que opera .Un SUS opera con valores de ten-sión y corriente eléctrica bajos.

TRIAC

El TRIAC es un dispositivo semi-conductor bidireccional con tresterminales; o sea, puede conducirla corriente eléctrica en ambos sen-tidos. Las terminales ánodo y cáto-do se han cambiado por MT1 y MT2,que es la abreviatura de TerminalPrincipal 1 y Terminal Principal 2.

El circuito equivalente para elTRIAC se puede formar con dos SCRen paralelo, pero con sus polarida-des invertidas (figura 5). Cuando seaplica el pulso de activación en elterminal compuerta, no importa lapolaridad aplicada a las terminalesMT; la razón, es que uno de los dosSCR se encontrará polarizado direc-tamente y conducirá.

Si el SCR1 se encuentra polariza-do en forma inversa y el SCR2 enforma directa cuando se aplica elpulso a la compuerta G, solamenteeste último conducirá. Si se inviertela polaridad de la batería y se apli-ca el pulso de disparo nuevamenteen la compuerta G, sólo el SCR1conducirá.

El efecto total del dispositivo esel de permitir el paso de la corrien-te eléctrica, independientementede la polaridad de la tensión apli-

cada en las terminalesMT.

Los parámetros a con-siderar cuando se elige unTRIAC, son iguales a losutilizados para el SCR; laúnica diferencia es que elVRRM o voltaje inverso noexiste en el caso de losTRIAC’s, debido a que noimporta la polaridad ensus extremos.

DIACEl DIAC o diodo bidireccional de

disparo (Diodo de Corriente Alter-na, por su nombre en inglés) es undispositivo semiconductor muy pa-recido al diodo Shockley, con la di-ferencia de que permite el paso dela corriente eléctrica en ambos sen-tidos; también tiene un valor de vol-taje de conducción (breakover)que es el mismo en ambos sentidos.El circuito equivalente del DIAC esun par de diodos Shockley en para-lelo, pero con polaridades opues-tas. Cuando se aplica una tensiónen los extremos del DIAC, éste semantiene en estado de noconduc-ción mientras no se supere la ten-sión nominal de conducción. Por serun dispositivo de tipo bidireccional,es utilizado como disparador decompuerta en los TRIAC’s.

SBSEs un dispositivo de control para

el disparo de la compuerta enTRIAC’s. Tiene la propiedad de con-ducir la corriente eléctrica en am-bos sentidos; cuando la tensión al-canza el valor de conducción, a di-ferencia de un DIAC, el SBS adquie-re un voltaje de conducción muchomás pequeño. Está formado por unconjunto de dispositivos discretos, yse fabrica más bien como un circui-to integrado; además, cuenta conuna terminal extra llamada com-puerta que proporciona mayor fle-

xibilidad en el disparo.SIDACEl disparador bilateral de alto

voltaje o SIDAC, es un dispositivoelectrónico de reciente aparición.Permite la manipulación de voltajesaltos de disparo, lo que amplía lagama de aplicaciones de los dispo-sitivos disparadores; de esta mane-ra, se ahorran gastos en compo-nentes extras que serían necesariospara ciertas clases de circuitos.

UJTEl UJT o transistor uniunión (Uni-

junction Transistor), es utilizado co-mo dispositivo de disparo. Se tratade un elemento semiconductor deconmutación por ruptura, muy utili-zado en circuitos industriales, tem-porizadores, osciladores, generado-res de onda y como circuitos decontrol de compuerta para TRIAC ySCR. La zona P del emisor está alta-mente dopada, mientras que la zo-na N del semiconductor tiene undopado pequeño. Cuando el emi-sor del transistor no se encuentraconectado a ningún circuito exter-no, la resistencia entre las termina-les Base 1 y Base 2 es de unos 4,000a 10,000Ω. Este dispositivo tiene lacaracterística de presentar resisten-cia negativa; es decir, a un aumen-to de corriente se sucede una dis-minución de voltaje en las termina-les del mismo. ******************

Magnetismo e Inductancia MagnéticaFig. 5