Manual Electricidad 1-2.pdf

7/25/2019 Manual Electricidad 1-2.pdf

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MANUAL DEL ESTUDIANTEINSTRUCCIN TECNICA

CURSO: Electricidad I y II

TEMA: Principios, Circuitos, Componentes Bsicos,Estado Slido, Esquema y Sistemas Elctricos

Nombre del Participante: ___________________________________

DESARROLLO TCNICOEnero 2010 Preparado por L. Polo


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CURSO: ELECTRICIDAD I-II 1 Material del EstudianteFSAA DT

INDICE

Pgina

INDICE 1AGENDA DEL CURSO 3MATERIAL NECESARIO 4MODULO 1: INTRODUCCIN A LA ELECTRICIDAD ............................. 8 Leccin 1.1: Como trabaja la electricidad ........................................................... 9 Leccin 1.2: Magnet ismo ...................................................................................... 18MODULO 2: CIRCUITOS ELCTRICOS 29 Leccin 2.1: Ley de Ohm, Potenc ia Elctrica ..................................................... 32

Leccin 2.2: Circuitos Elctricos ......................................................................... 40 Leccin 2.4: Fallas en Circuitos ...........................................................................

MODULO 3: COMPONENTES BSICOS ................................................. 50 Leccin 3.1: Cables Elctricos.............................................................................. 51 Leccin 3.2: Conectores........................................................................................ 53 Leccin 3.3: Interruptores, fusibles, disyuntores y resistencias ...................... 56 Leccin 3.4: Capacitores ...................................................................................... 61

MODULO 4: COMPONENTES ELCTRICOS DE ESTADO SLIDO 64 Leccin 4.1:Semiconductores ............................................................................. 65 Leccin 4.2: Diodos............................................................................................... 67 Leccin 4.3: Transistores..................................................................................... 71

MODULO 5: ESQUEMA ELCTRICO ...................................................... 84 Leccin 5.1: Simbolos Elctricos ........................................................................ 85 Leccin 5.2: Informacin Contenida en el esquema ......................................... 90

MODULO 6: SISTEMAS ELECTRICOS EN MAQUINAS ......................... 94 Leccin 6.1: Bateras ............................................................................................ 95 Leccin 6.2: Sistema de arranque ...................................................................... 101 Leccin6.3: Sistema de Carga ............................................................................. 110

Evaluacin nivel 1

FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoDT febrero de 2010 00 Introd curso


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DESCRIPCION DEL CURSO

CURSO: ELECTRICIDAD I-II

Tiempo de duracin: 5 das (40 horas)

Numero de Participantes: 8 Estudiantes

DIRIGIDO AEste curso ha sido diseado para mecnicos y supervisores que trabajan conmaquinaria Caterpillar.

RESUMENEl curso se desarrollar 50% en el aula y 50% en el taller de acuerdo a ladisponibilidad de esta.

Este curso introduce a los participantes en los fundamentos de la electricidady la electrnica necesarios para diagnosticar y reparar los sistemas elctricosinstalados en los equipos CAT. El curso no trata de un sistema especfico delas mquinas CAT, a menos que se indique al inicio de la leccin.

El curso se desarrollar 50% en el aula y 50% laboratorio. La clase de aulaabarcar la descripcin de los fundamentos elctricos, comportamiento de laelectricidad, leyes fsicas, tipos de corriente, tipos de circuitos, clculos ymediciones, cables y conectores, y componentes bsicos de los sistemaselctricos, asi como componentes de estado slido, entender el diagramaelctrico y conocer el sistema de arranque y carga del motor.

Los estudiantes demostrarn su entendimiento del curso con prcticas yexmenes para monitorear su progreso. los laboratorios sern conducidospara lograr que los estudiantes se familiaricen con lo aprendido y poner enprctica todas las habilidades adquiridas durante la clase.

OBJETIVOSGENERALES Al trmino de este curso, los estudiantes estarn en capacidad de realizar los

siguientes procesos:

Entender el funcionamiento de componentes elctricos / electrnicosmediante el conocimiento de los fundamentos de electricidad.

Aplicar las leyes fsicas que gobiernan la electricidad (Ohm, Kirchoff,Watt)

Utilizar correctamente las herramientas bsicas de diagnstico. Identificar los tipos de cables y conectores utilizados en la mquinaria

Caterpillar, mantenimiento y reparacin de los mismos

Interpretar la informacin contenida en un plano electrico utilizandolopara la identificacin y evaluacin de componentes en la mquina.

Describir los procedimientos de mantenimiento y evaluacin de lasbateras

Realizar las pruebas de diagnstico de los sistemas de arranque ycarga

REQUISITOS Los estudiantes debern tener conocimientos bsicos de:- Uso de Herramientas.

- Ingls (de preferencia)



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AGENDA DEL CURSO

Maana Seguridad en instruccin Presentacin Inicial, Expectativas

Pre-Test

Mdulo 1, Introduccin a la electricidad

PRIMER DA

Tarde Mdulo 2, Circuitos Elctricos

Maana Mdulo 2, Circuitos Elctricos(Continuacin)

SEGUNDO DA

Tarde Mdulo 3, Componentes Bsicos

Maana Mdulo 3, Componentes de estadoslido

TERCER DA

Tarde Mdulo 5, Esquema Elctrico

Maana Mdulo 5, Esquema Elctrico(Continuacin)

CUARTO DA

Tarde Mdulo 6, Sistemas Elctricos enMquinas

Maana Mdulo 6, Sistemas Elctricos enMquinas (continuacin)

QUINTO DA

Tarde Mdulo 6, Sistemas Elctricos enMquinas

Pruebas en la Mquina

Evaluacin Final

Encuesta

Horario de Clase:

Horarios de Intermedios recomendados: Duracin: 15 minutos

Horario de Almuerzo recomendado: Duracin: 45 minutos



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MATERIAL NECESARIO

LITERATURA

_ Manual del Estudiante

_SMHS7531 Instruccin Especial: Uso del 6V3000 Sure Seal Kit

_ SEHS9065 Instruccin especial: Uso del CE/VE Connectors Tools_ SEHS9615 Instruccin especial: Servicio de conectores DT_ NEHS0601 Manual de Operacin de Herramienta: Equipo de

soldadura de campo 9U7560

MATERIAL DE ENTRENAMIENTO

Meeting Guide Service Campus_ SEVN3198 Usando el Multmetro digital 9U7330_ SEVN3197 Mantenimiento bsico de cables_ AEVN2974 La inteligencia de las conexiones poderosas (The

intelligence of powerful connections)

HERRAMIENTAS Y EQUIPOS

En general se requiere lo siguiente. (En cada mdulo se presenta una listaespecfica).

_ 9U7330 Multmetro digital o equivalente_ 7X1710 Multmetro Probe Group_ 8T0900 Pinza amperimtrica AC/DC, o_ 9U5795 Probador de Corriente AC/DC_ Protoboards

_

Cables AWG 14, 16,18_ Bateras 9V, Resistencias, potencimetros, termistores, fotoceldas._ Fuentes de tensin variable, bateras_ Switches (interruptores), sensores, solenoides._ Alicate de corte_ Alicate de puntas semiredondas_ 147-6456 Wedge removal tool_ 6V3000 Sure-Seal Repair Kit_ 6V3001 Crimping Tool_ 6V3008 Insertion Tool_ 4C3406 Deutsch Connector Kit_ 9U7246 Deutsch Connector Kit_ 1U5804 Deutsch Connector Crimp Tool

_

9U7560 Field Soldering Iron Group (opcional)_ 8T9170 Electrical Components Group (si esta disponible)



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CURSO: ELECTRICIDAD I-II 7 Material del EstudianteFSAA - DT Mdulo 1

FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoD.T Feb. 2010 MODULO 1.doc

MDULO 1INTRODUCCION A LA ELECTRICIDAD


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MODULO 1: INTRODUCCIN A LA ELECTRICIDAD

El propsito de este mdulo es permitir al estudiante describir los conceptos yfundamentos de la teora elctrica.

OBJETIVOS

Al trmino de este mdulo, el estudiante estar en capacidad de:

1. Dado la presentacin en clase, Leccin 1.1 explicar como trabaja laelectricidad.

2. Dado la presentacin en clase, Leccin 1.2 explicar como trabaja elelectrmagnetismo.


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LECCIN 1.1: COMO TRABAJA LA ELECTRICIDAD

Esta leccin ayuda a entender el origen de la electricidad la composicin delatomo, las fuerzas presentes en las cargas, corriente y sus efectos,resistencia y conductores electricos.

LABORATORIOS

Hoja de trabajo 1.1 : Atomo, Cargas Elctricas y diferencia depotencial

Hoja de trabajo 1.2 : Corriente y Resistencia electrica

Notas de curso


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HOJA DE TRABAJO 1.1: EL ATOMO, CARGAS ELCTRICASY DIFERENCIA DE POTENCIAL

MATERIALNECESARIO Presentacin en clase

INSTRUCCIONESComplete los datos solicitados con la ayuda de las presentacines enclase y videos proyectados

Para entender mejor el funcionamiento de la electricidad, es necesario tenerun conocimiento bsico de la estructura atmica fundamental de la materia

1.- Qu es la materia?

2. El Atomo

La matera esta compuesto por elementos discretos llamados tomos, cadaelemento posee una clase diferente de atomo, la estructura del atomo estacompuesto por:

El nucleo de un atomo esta compuesto por Protones y _______________

Normalmente el tomo tiene el mismo nmero de ___________ y Electrones

3.- Numero y Peso AtmicoDetermine el nmero y peso atmico para el tomo de Cobre (Cu)


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4.- Cargas Electricas

Hay dos tipos de fuerzas asociadas a las cargas electricas. En un atomoestas fuerzas se encuentran en equilibrio

Los protonestienen carga:a) positiva

b) negativac) neutra.

Los electronestienen carga:a) positivab) negativac) neutra

Los neutrones tienen carga:a) positivab) negativac) neutra

La unidad de la Carga electrica es el Coulumb (C)La Carga del electrn es: -1.602x10-19cLa Carga del electrn es: -1.602x10-19c

5.- Electrosttica

La atraccin o la repulsin de cuerpos cargados elctricamente se debe a unafuerza invisible que se encuentra alrededor del cuerpo cargado, llamadacampo electrosttico.

Nmero Atmico:_________

Peso Atmico:___________


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6.- Diferencia de Potencial

Gracias a la fuerza de su campo electrosttico, una carga elctrica tiene lacapacidad de realizar un trabajo al mover otra carga elctrica por atraccin opor repulsin.

A esta capacidad de atraer o repeler cargas elctricas se llama potencial.Cuando las cargas no son iguales, habr una diferencia de potencialentre ellas.

La suma de la diferencia de potencial de todas las cargas en el campoelectrosttico es llamada FUERZA ELECTROMOTRIZ (FEM). La unidadbsica de la diferencia potencial es el "Voltio" (V).

Mencione usted las formas de producir Fuerza electromotriz

a.-b.-c.-d.-e.-

Calcule usted la FEM o potencial electrico para

V1= V2= V3=

Dibuje ls smbolo de la tensin elctrica segn norma

Norma IEC Norma NEMA

0V 7V 3V -8V 4V 9V


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HOJA DE TRABAJO 1.2: CORRIENTE Y RESISTENCIAELCTRICA


INSTRUCCIONESComplete los datos solicitados e los espacios, responda lo que se pidecon la ayuda de las presentacines en clase y videos proyectados

Para entender mejor el funcionamiento de la electricidad, es necesario tener unconocimiento bsico de la estructura atmica fundamental de la materia

1.- Intensisdad de Corriente Elctrica

Definimos la intensidad de corriente elctrica como la cantidad de _________

que circula en un ____________ a travs de la seccin de un conductor.

El simbolo para la corriente elctrica es:_____

2.- Unidades de la Corriente elctr ica

La unidad de la corriente electrica es el __________ cuyo simpolo es el ____Ademas es muy comun utilizar mltiplos y submltiplos.

Conversin: 1 kA = 1000A1 A = 1000 mA

Convertir 0.256 mA a A.

Convertir 0.346 A a mA

3.- Tipos de corriente elctricaEl tipo de tensin determina tambin el tipo de corriente, por esta razn lacorriente se clasifica en: Corriente Continua y Corriente alterna


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Corriente Continua (DC): Es aquella que su mgnitud permanece constantecon el tiempo y su sentido no varia. Los sistemas elctricos Caterpillar utilizancircuitos de corriente continua.

Corriente Al terna (AC) En esta corriente su sentido y movimiento vara con eltiempo y sus valores no permanecen constante.

4.- Efectos de la corriente elctricaLos efectos de la corriente elctrica son varios

4.1 Efecto Calorifico 4.2.- Efecto Luminoso

4.3.- Efecto Qumico 4.4.- Efcto electromagntico

Efecto Fisiolgico


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5.- Resistencia ElctricaLa resistencia elctrica se define como la _____________ que ejercen losmateriales al paso de la corriente elctrica.

Dibuje ls smbolo de la Resistencia elctrica segn norma

Norma IEC Norma NEMA

5.1 Unidades de la Resistencia Elctrica

La unidad de la resistencia elctrica es el OHM ( ), es frecuente usarmltiplos y submltiplos (K y M )

1 M = 1000 000

1 K = 1000

Convertir 2.5 M a K :

Convertir 850 a K :

5.2 Resistencia elctrica en un conductor: La resistencia de un conductor

depende de la longitud del mismo (l), de su seccin (S), del tipo de material y dela temperatura. La resistencia viene dada por la siguiente expresin

donde:R = resistencia ()= resistividad (x mm2 / m)S = seccin (mm2)L = longitud (mm).

S

lR =


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5.3 Efecto de la temperatura en la resistencia: En casi todos los materiales, amayor temperatura, mayor resistencia

Donde:

Rt = Variacin de la resistencia ()Ro = resistencia de referencia a 20 C()= coeficiente de temperatura (1/C)T = diferencia de temperatura conrespecto a los 20 C

Material(1/C)

Acero 3.0 x E-3Plata 3.7 x E-3Cobre 3.8 x E-3Platino 3.9 x E-3Hierro 5.5 x E-3Niquel 5.8 x E-3

Platn -5.0 x E-4

Ejercicios:

1. Determinar la resistencia elctrica de un alambre de cobre de 2 m de longitudy 0.8 mm2 de seccin transversal a 25C.

2. Determine la longitud que debe tener un alambre de cobre enrollado de 0.5

mm2 de rea de se seccin de transversal, para que a 25C su resistencia sea20 .

3. Cual ser el rea de un alambre de cobre de 3m de longitud cuya resistenciaes de 13.

( )TRRt += 10


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4. Un alambre de hierro tiene una resistencia de 200 a 20C. Cul ser suresistencia a 80C si el coeficiente de temperatura de la resistencia es de 0.006(1/C)

6.- TEXTO DE REFERENCIA

CONDUCTORES ELECTRICOSEn aplicaciones elctricas, los electrones viajan a lo largo de un camino llamadoconductor o cable. Los electrones se mueven viajando de tomo en tomo.

Algunos materiales hacen que los electrones viajen ms fcilmente y sellaman "buenos conductores" . Ejemplos: la plata, el cobre, el oro, el cromo, elaluminio y el tungsteno.

La tabla indica algunos de los conductores ms comunes y su conductividadcon respecto al cobre.

Otros materiales dificultan el movimiento de los electronesy se llaman"aisladores".Un buen aislador mantiene los electrones fuertemente ligadosen su rbita. Ejemplos de aisladores son el caucho, la madera, losplsticos y las cermicas.

La tabla indica algunos de los aisladores ms comunes.


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LECCIN 1.2: MAGNETISMO

Esta leccin le ayudar a familiarizarse con los fenmenos fsicos queintervienen en la formacin del magnetismo y como ste proporciona un nexoentre la energa mecnica y la potencia elctrica.

LABORATORIOS

Hoja de trabajo 1.3 : Magnetismo y Electromagnetismo

Notas de curso


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HOJA DE TRABAJO 1.3: MAGNETISMO YELECTROMAGNETISMO


INSTRUCCIONESComplete los datos solicitados e los espacios, responda lo que se pidecon la ayuda de las presentacines en clase y videos proyectados

1.- Tipos de Mgnetos

Existen tres tipos bsicos de magnetos (imanes):- Los Imanes Naturales- Los Imanes Artificiales- Los Electroimanes

1.1 Imanes naturales

1.2 Imanes Artificiales

1.3 Electroimanes

2.- Campos Magnticos L ineas de FuerzaCada imn tiene dos puntos opuestos uno del otro, los cuales atraen fcilmentelimaduras de hierro. Estos puntos se llaman polos" del imn: el polo norte y elpolo sur. De igual forma que las cargas elctricas, los polos igual se ______ ypolos opuestos _______

Las lineas magnticas van del polo______ al polo __________


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3.- Flujo MgneticoEl grupo entero de las lneas del campomagntico, las que son consideradas que fluyendesde polo norte de un imn, son llamadas flujomagntico. La densidad del flujo es el nmero de

lneas del campo magntico por unidad de unaseccin perpendicular al sentido del flujo.

4.- Fuerza MgneticaUna corriente elctrica que atraviesa un cable crea lneas magnticas de fuerzaalrededor del alambre. La figura muestra las lneas de pequeos crculos

magnticos que se forman alrededor del cable.

Lineas alrededor de un cable

Lineas de fuerza en una espiraLa fuerza magntica de un electroiman depende de :

a.-b.-

5.- Aplicaciones de Electrmagnetismo - Reles y Solenoides -

5.1 Explique como funcionamiento del siguiente rele:


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5.2.- Explique el funcionamiento del siguiente solenoide

NOTAS DEL PARTICIPA NTE


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CURSO: ELECTRICIDAD I-II 23 Material del EstudianteFSAA DT Mdulo 2

FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoD.T Feb. 2010 Modulo 2.doc

MDULO 2CIRCUITOS ELECTRICOS


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MODULO 2: CIRCUITOS ELECTRICOS

El propsito de este mdulo es introducir al estudiante en los conceptos yfundamentos de la teora elctrica.

OBJETIVOS


1. Explicar la relacin entre voltaje, corriente, resistencia y energaelctrica usando la ley de Ohm..

2. Calcular valores y solucionar problemas en circuitos en serie, paraleloy serie-paralelo.

3. Graficar y explicar circuitos equivalentes para los circuitos de C.C.

4. Realizar mediciones elctricas utilizando el multmetro digital

5. Solucionar averas elctricas bsicas en circuitos elctricos.

6. Dados un multmetro digital 9U7330 o su equivalente, el equipo decapacitacin y los submontajes relacionados, hacer un diagnstico delsistema e identificar las caractersticas del circuito, tales comocomponentes abiertos, cortocircuitos y corto a tierra

7. Dados un multmetro digital 9U7330 o su equivalente, el equipo decapacitacin y los submontajes relacionados, hacer un diagnstico del

sistema e identificar las caractersticas del circuito, tales comocomponentes abiertos, cortocircuitos y corto a tierra.


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LECCIN 2.1: LEY DE OHM , POTENCIA ELCTRICA

Esta leccin ayuda a familiarizarse con el Esquema Elctrico y su utilidadpara la obtencin de la informacin necesaria para el mantenimiento y con lascaractersticas de los componentes electrnicos de la mquina.

LABORATORIOS Hoja de Trabajo 2.1 : Sistema de mtrico de medicin

Hoja de Trabajo 2.2 : Ley de Ohm

Hoja de Trabajo 2.3 : Potencia y Energa

MATERIALNECESARIO Modulo de entrenamiento

Fuente de 24 VDC


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TEXTO DE REFERENCIA: LEY DE OHM

El voltaje, resistencia y corriente se relacionan mediante la ley de Ohmmediante la siguiente relacin algebraica

E = I x R

Ademas se tiene tambienLas siguientes relaciones:

I = E / R

R = E / I

Donde:

E : representa la fuerza electromotriz (en Voltios)I : representa la intensidad de corriente elctrica (en Amperios)R : representa la resistencia elctrica (en Ohmios)

De la ecuacin de la ley de Ohm usted puede derivar las siguientes reglasgenerales:

1. Asumiendo una resistencia fija o constante:

a. Cuando el voltaje aumenta, la corriente ______________.

b. Cuando el voltaje disminuye, la corriente _____________.

2. Asumiendo un voltaje fijo o constante:

a. Cuando la resistencia aumenta, la corriente ____________.b. Cuando la resistencia disminuye, la corriente ___________.

En el siguiente circuito se cumple la ley de OHM

Fig. 2.2

Para el Voltaje

E = IxR ---- > 3Ax4 ----E = 12V

Para la Corriente

I = E / R ---- > 12C / 4 ----I = 3A


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HOJA DE TRABAJO 2.1SISTEMA MTRICO DE MEDICIN

MATERIAL

NECESARIO

Tabla de conversiones

Calculadora de bolsillo

INSTRUCCIONES8. Convierta los siguientes valores en las unidades elctricas pedidas

utilizando la siguiente tabla de conversiones.

1.200 = ______k

120 k = _________

3500.000 = ____ M

6,03 M = _________

0,000355 A = ____ amperios

0,000355 A = ______ mA

863 mV = ________ voltios

657 = _______ k

35 A = __________ imperios

10 k+ 1.000 = ________


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HOJA DE TRABAJO 2.2LEY DE OHM

MATERIAL

NECESARIO


INSTRUCCIONES1 Utilizando el esquema mostrados, la ley de OHM, calcule los valores

no conocidos en los circuitos


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2 Calcule el valor solicitado aplicando la ley de OHM, compare elresultado con su compaero.

E = 12V; R = 12; I = __ Amperios

R = 120; I = 0,1 A; E= ___ voltios

E = 100V; R = 10; I = ___ Amperios

E = 50V; I = 50A; R = ___

R = 30; I = 0,001A; E = ____ voltios

E = 40V; I = 0,0005A; R = ___ ohmios

E = 12V; R = 1 K; I = ___ mA

E = 12V; I = 24mA; R = ____

R = 12 K; I = 12mA; E = ____ voltios

E = 12V; I = 3A; R = ___

NOTAS


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TEXTO DE REFERENCIA:POTENCIA Y ENERGA

POTENCIA.Se define la potencia como la cantidad de trabajo que realiza una fuerza enun intervalo de tiempo. La potencia electrica es una medida de la velocidad a

la cual la energa elctrica es producida por una fuente elctrica o consumidapor un carga electrica (Resistencia, motor electrico ,etc)

El consumo de potencia se expresa en vatios.

La unidad de medida de la potencia elctrica es el vatio. La potencia elctricaes el producto de la corriente multiplicada por el voltaje.

En funcin del voltaje corriente y resistencia; tambin se puede expresar de lasiguiente manera:

Factores de Conversin

ENERGA

Se dice que un cuerpo o un sistema de cuerpos tienen energa cuando escapaz de efectuar un trabajo. Esta energa puede existir en el cuerpo en

746 vatios = 1 caballo de fuerza

P = I x E, o Vatios = Amperios x Voltios


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estado actual o cintica, o en estado potencial.

Definimos a la energa, tambin, como todo aquello que puede dar origen oexistencia a una fuerza. Energa: es la capacidad que posee la materia paraproducir calor, trabajo en forma de movimiento, luz, crecimiento biolgico, etc.

Su unidad es el Joule (J), sin embargo, es frecuente utilizar el watt hora: Why el mltiplo kilowatt hora: kWh (esta unidad es de uso ms frecuente,comercialmente).

FACTORES DE CONVERSIN

Ejemplo: En el circuito calcule la potencia producida por la batera, la potencia

Solucin:Potencia Generada por la Batera

Pbat = E x I

Pbat = 12V x 3A

Pbat = 36 Watts

Potencia Consumida por la resistencia

Prest = ( I )2x 4

Pbat = ( 3 A )2x 4

Pbat = 36 Watts

Conclusin:En un circuito electrico se cumple que la potencia elctrica que se genera, seconsume en igual magnitud


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HOJA DE TRABAJO 2.3POTENCIA Y ENERGA

MATERIALNECESARIO


INSTRUCCIONES1 Realice los clculos de potencia y energa para los siguientes

ejercicios.

a) Que potencia elctrica desarrolla una parrilla, que recibe unadiferencia de potencial de 120 V y por su resistencia recibe unacorriente de 6 A.

b) La energa elctrica consumida en Kw-h, al estar encendida la parrilla

45 minutos.

c) Cual es el costo de la energia electrica de la parrilla si el precio de unkW-h es $ 0.4

2 Un foco de 100 W se conecta a una diferencia de potencial de 120 V.Determinar:

a) La resistencia del filamento

b) La intensidad de corriente que circula por l.

c) La energa que consume el foco durante una hora 30 minutos enKw-h

d) El costo de la energa consumida si un kW-h es igual a $ 0.4

3 Calcule la potencia de un circuito elctrico y complete lo solicitado


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LECCIN 2.2: CIRCUITOS ELECTRICOS

Esta leccin cubre la teora bsica de la corriente directa repasando los trestipos bsicos tipos de circuitos elctricos y de las leyes que se aplican a cadauno:

- Circuito en Serie- Circuito en Paralelo

- Circuito Serie-Paralelo

LABORATORIOS Hoja de Trabajo 2.4 : Circuitos Elctricos

Hoja de Trabajo 2.5: Caida de Voltaje en Circuitos en Serie

Hoja de Trabajo 2.6: Flujo de Corriente en Circuitos en Serie

Hoja de Trabajo 2.7: Circuitos en Paralelo

Hoja de Trabajo 2.8: Circuito Serie - Paralelo

MATERIALNECESARIO Modulo de Entrenamiento

Fuente de 24 VDC


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TEXTO DE REFERENCIA: CIRCUITOS BSICOS

A. CIRCUITO EN SERIEUn circuito en serie es el tipo ms simple de circuito. En un circuito en serie,cada dispositivo elctrico est conectado con otros dispositivos elctricos deforma tal que haya solamente una trayectoria para el flujo de corriente

En este circuito se cumple:

B. CIRCUITO PARALELOUn circuito en paralelo hay ms de una trayectoria para el flujo de la corriente.Cada trayectoria de corriente se llama rama. Como todas las ramas seconectan con el mismo terminal positivo y negativo, todas tendrn el mismo

voltaje; cada rama tendr una cada de voltaje igual al voltaje suministrado,sin importar el valor de la resistencia dentro de la rama.

El voltaje es el ________________en todas las derivaciones.

La corriente es la ____________ de las corrientes de las derivacionesindividuales.

La resistencia equivalente es _______________ que el valor de laresistencia ms pequea de cualquier derivacin individual.

Req = R1 + R2 + R3 + + Rn


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En un circuito paralelo se cumple que

C. CIRCUITO SERIE - PARALELOUn circuito serie - paralelo se compone de una seccin en serie y de unaseccin en paralelo. Todas las reglas discutidas anteriormente son aplicablespara calcular valores desconocidos en el circuito.

ANOTACIONES


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HOJA DE TRABAJO 2.4CIRCUITOS ELECTRICOS

MATERIALNECESARIO


INSTRUCCIONES1 Use el crculo de la Ley de Ohm y las reglas de los circuitos en serie

para calcular los valores pedidos. En el espacio debajo de cadapregunta indique la ecuacin usada para resolver el problema ymuestre los pasos matemticos implicados.

CIRCUITO SERIE

a) Cul es la cada de voltaje de R4? ____ Voltios

b) Cul es la resistencia total del circuito? _____ Ohmios

c) Cul es la cada de voltaje de R1? ____ Voltios

d) Cul es la cada de voltaje del interruptor S1? ___ Voltios

e) Cul es la cada de voltaje de R3? ___ Amperios

f) Cul ser la lectura si se pone un voltmetro en R2? ____voltios


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2 Use el crculo de la Ley de Ohm y las reglas de los circuitos enparalelo para calcular los valores pedidos. En el espacio debajo decada pregunta escriba la ecuacin usada para resolver el problema

CIRCUITO PARALELO

a) Cul es la cada de voltaje de R3? ____ Voltios



d) Qu corriente fluye a travs de R3? ____ Amperios

e) Cul es la corriente total del circuito (It)? _____ Amperios

f) Cul ser la lectura si se pone un voltmetro en R2? ____Voltios

3 Use el crculo de la Ley de Ohm y las reglas de los circuitos en serie -paralelo para calcular los valores pedidos. En el espacio debajo decada pregunta escriba la ecuacin usada para resolver el problema


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a) Cul es la cada de voltaje de R3? ____ voltios



d) Qu corriente fluye a travs de R3? ____ Amperios

e) Cul es la corriente total del circuito (It)? _____ Amperios

4 Resolver el siguiente circuito

a) La lectura del ampermetro A1 es: ______ Amperios

b) La lectura del voltmetro V1 es: ______ Voltios

c) La lectura del voltmetro V2 es: ______ Voltios

d) La lectura del ampermetro A2 es: ______ Amperios

e) La lectura del ampermetro A3 es: ______ Amperios


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f) Que tipo de circuito representa?

g) La resistenca total del circuito es:______ Ohmios

5 Resolver el siguiente circuito

a) La lectura del ampermetro A1 es: ______ Amperios

Cul es la lectura de la corriente del ampermetro A2? _____ amperios.

Cul es la lectura de la corriente del ampermetro A3? ______ mA

Cul es la lectura de la corriente del ampermetro A4? _______ amperios

Cul es la cada de voltaje del resistor R1? _______ voltios

Cul es la cada de voltaje del resistor R3? ________voltios

ANOTACIONES


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TEXTO DE REFERENCIA: FALLAS EN CIRCUITOS

CIRCUITOS ABIERTOS

Una "conexin abierta" en cualquier parte

del circuito produce una resistenciaextremadamente alta, y el resultado es lafalta de flujo de corriente en el circuito.Una conexin abierta se debe a uncomponente que falla, como uninterruptor o un fusible, o a un cable oconector rotos.

En un circuito en serie, cualquierconexin abierta resulta en la falta deflujo de corriente en el circuito.

En un circuito en paralelo, la identificacin del componente abiertodepende de su ubicacin. Si el componente abierto est en la lnea principal,ninguna de las cargas o componentes funcionar. En efecto, ninguna de lasderivaciones en paralelo operar. Si el componente abierto ocurre en algunade las derivaciones por debajo de la lnea principal, slo se ver afectada lacarga en esa derivacin especfica.

CIRCUITOS EN CORTO (CORTOCIRCUITO)Un cortocircuito es una conexin elctrica directa entre dos puntos,generalmente, una resistencia muy baja. Frecuentemente se describe uncortocircuito como una conexin no deseada o una conexin elctricaincorrecta y puede producir un valor de corriente ms alto que el esperado.

CORTOCIRCUITO A TIERRA ocurre cuando el flujo de corriente va a tierraantes de su uso. Generalmente sucede cuando se rompe el aislador de loscables y el conductor entra en contacto con la tierra de la mquina.


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Fig. Corto a tierra

CORTOCIRCUITO DE ENERGIA o de suministroocurre cuando un circuitoest en corto con otro circuito

Fig. Corto de energa

Analizar que sucede en ambas figuras:


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HOJA DE TRABAJO 2.5 CAIDA DE VOLTAJE EN CIRCUITOSERIE

MATERIAL

NECESARIO

Multmetro digital 9U7330, cables de prueba, equipo de capacitacin encircuitos elctricos y los submontajes elctricos especificados.

INSTRUCCIONES1. Realice el montaje del equipo de capacitacin en circuitos elctricos

como se muestra en los esquemas. Siga estos pasos y responda.

Paso 1: Conecte el equipo de capacitacin a un enchufe de 115 V CA.Paso 2: Conecte el circuito a una fuente de 12 voltios.Paso 3: Coloque el interruptor (del submontaje) en la posicin Conectada

a. Se enciende la lmpara en el submontaje? _________ (si larespuesta es s, contine) (si la respuesta es no, verifquela con elinstructor)

b. Mida y registre el voltaje de la fuente (TP1 - TP6) ______ voltios

c. Mida y registre la cada de voltaje en el interruptor (TP2 - TP3)____ voltios

d. Mida y registre la cada de voltaje (TP2 - TP5) ________ voltios

e. Mida y registre la cada de voltaje en la lmpara (TP4 - TP5)___________ voltios

2. Realice el montaje del equipo de capacitacin en circuitos elctricoscomo se muestra en la figura, responda.

a. Se encienden las dos lmparas en el submontaje? _________ (sila respuesta es s, contine) (si la respuesta es no, verifquela con elinstructor)

b. Mida y registre el voltaje de la fuente (TP1 - TP6) ______ voltios

c. Mida y registre la cada de voltaje en el interruptor (TP2 - TP3)____ voltios

d. Mida y registre la cada de voltaje (TP2 - TP5) ________ voltios

e. Mida y registre la cada de voltaje en la lmpara (TP4 - TP5)___________ voltios

f. Mida y registre la cada de voltaje de la lmpara (TP6 - TP7) ____

voltios


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HOJA DE TRABAJO 2.6 FLUJO DE CORRIENTE ENCIRCUITOS EN SERIE

MATERIAL

NECESARIO



como se muestra en los esquemas. Siga estos pasos y responda.

Paso 1:Arme el circuito mostrado arriba usando slo el submontaje No. 1con la lmpara grande.Paso 2. Conecte el equipo de capacitacin a un enchufe de 115 V CA.Paso 3: Conecte el circuito a una fuente de 12 voltios.Paso 4: Coloque el interruptor (del submontaje) en la posicin Conectada

a. Se encendi la lmpara del submontaje No. 1? ______ (si larespuesta es s, contine) (si la respuesta es no, verifquela con elinstructor).

b. Mida y registre el flujo de corriente del circuito. Coloque el interruptoren la posicin DESCONECTADA. Conecte los cables del medidor entreTP2 - TP3. Cul es la corriente que fluye a travs delcircuito?__________Amperios

c. Use el valor de la corriente medida para calcular la resistencia de lalmpara. Cul es la resistencia de la lmpara? __________ ohmios.

d. Con el interruptor an en la posicin DESCONECTADA, aada dossubmontajes adicionales, uno que contenga una lmpara pequea, y el

otro, una lmpara grande. Conecte los cables del medidor entre TP2 -TP3. Cul es la corriente que fluye a travs del circuito? _____Amperios

e. Use el valor de la corriente medida para calcular la resistencia de laslmparas. Cul es la resistencia de las lmparas? ________ ohmios.

f. Explique las caractersticas del circuito cuando se aadieron las doslmparas adicionales al circuito. La corriente del circuito aument,disminuy o no cambi?_____________. Cul fue el efecto en laresistencia total del circuito? La resistencia del circuito aument,disminuy o no cambi? _____________

g. Qu lmpara tiene la mayor cada de voltaje? (Explique)

f. Con el circuito armado completamente (submontajes de lmparas L1,L2 y L3) y con el interruptor en la posicin CONECTADA, responda lassiguientes preguntas.

g. Las tres lmparas estn encendidas? _________

h. Cules son las cadas de voltaje individuales? Explique por qu sondiferentes.


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HOJA DE TRABAJO 2.7 CIRCUITOS EN PARALELO

MATERIALNECESARIO



como se muestra en los esquemas y responda.

a. Mida las cadas de voltaje en los puntos de prueba especificados.

TP1 a TP2 _________ voltiosTP3 a TP4 _________ voltiosTP5 a TP6 _________ voltiosTP7 a TP8 _________ voltios

b. Son iguales las cadas de voltaje en cada derivacin? ___________

c. Usando las cadas de voltaje en la medicin, calcule el flujo de corriente atravs de cada derivacin. Registre sus clculos _________. Usando elmultmetro mida el flujo de corriente del circuito. El flujo de corrientemedido corresponde al valor calculado? __________(Explique)

d. Usando la Ley de Ohm calcule la resistencia total del circuito. Registre lossiguientes valores:

Et = __________ voltiosIt = ___________ amperios

Rt = ___________ ohmios


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2. Conecte los componentes del equipo de capacitacin de la siguientemanera:

Paso No. 1: En el equipo de capacitacin en circuitos elctricos, conecte elconjunto del submontaje del fusible e interruptor y el submontaje No. 1 quecontiene la lmpara grande (lmpara piloto). La lmpara grande se conecta

en serie con el conjunto del fusible e interruptor.

a. Explique el procedimiento que se debe seguir para medir el flujo decorriente a travs de la lmpara

b. Qu corriente fluir a travs de la lmpara?_________ Amp.

Paso No. 2: Aada al circuito el submontaje No. 2 que contiene una lmparapequea (lmpara indicadora). Los submontajes No. 1 y No. 2 estn enparalelo.

c. Mida la corriente total del circuito. Registre la corriente total._______amperios

d.Cul es la cada de voltaje de cada lmpara? Lmpara No. 1 _______voltios. Lmpara No. 2 _________voltios.

e.Disminuy el flujo de corriente del circuito cuando se aadi la segundalmpara? _________ Explique su respuesta.

Paso No. 3:Aada al circuito el submontaje No. 3 que contiene otra lmparagrande (lmpara piloto). Los submontajes Nos. 1, 2 y 3 estn en paralelo.

f. Mida la corriente total del circuito. Registre la corriente total.

______ amperios


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En el espacio dado explique brevemente las caractersticas pedidas delcircuito.

g. Cada vez que se aadi un submontaje adicional al circuito, cmo seafect el flujo de corriente?

h. Cada vez que se aadi una resistencia al circuito, la corriente total delcircuito ____________

i. Cada que se aadi una resistencia al circuito, la cada de voltaje de cadacomponente ____________

J. Explique el procedimiento para conectar el multmetro en el circuito enque se va a medir la corriente

k. Usando el valor medido de la corriente total del circuito, cul es laresistencia total del circuito? ________ohmios.

ANOTACIONES


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HOJA DE TRABAJO 2.8 CIRCUITOS SERIE PARALELOPARALELO

MATERIALNECESARIO

Multmetro digital 9U7330, cables de prueba, equipo de capacitacin en

circuitos elctricos y los submontajes elctricos especificados.

INSTRUCCIONES1. Indicaciones: Conecte los componentes en el equipo de capacitacin

de la siguiente manera:.

Paso No. 1: En el equipo de capacitacin en circuitos elctricos, conecte elconjunto del submontaje del fusible e interruptor, el submontaje No. 1 quecontiene un resistor (100 ohmios) y el submontaje No. 2 que contiene tresresistores conectados en paralelo (R2 = 100 ohmios, R3 = 1000 ohmios y R4 =10.000 ohmios).

Paso No. 2: Calcule lo siguiente:


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Paso No. 3: Usando el multmetro registre las siguientes mediciones:

2. Verifiquelos resultados de los clculos y las mediciones con elmultmetro. Responda las siguientes preguntas:

a. La suma de las cadas de voltaje es comparable con la cada de voltajemedida en el punto V1? (Explique los resultados)

b. Mida el flujo de corriente a travs de cada resistor en el submontaje quecontiene los tres resistores en paralelo. Explique el procedimiento usadopara medir el flujo de corriente

Registre las siguientes mediciones:

El flujo de corriente en R2 es ____________ amperiosEl flujo de corriente en R3 es ____________ amperiosEl flujo de corriente en R4 es ____________ amperios

El flujo de corriente medido corresponde a valores calculados? (Explique)

ANOTACIONES


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MDULO 3COMPONENTES BSICOS


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Modulo 3: Componentes Elctricos Bsicos

Hay diferentes tipos de componentes usados en los circuitos elctricos.Esta leccin cubre los componentes elctricos bsicos y cables utilizadosen las mquinas Caterpillar.

OBJETIVOS


1. Identificar y explicar la funcin de los smbolos y componentes

elctricos.

2. Usando las herramientas adecuadas, los conectores y cablesadecuados, reparar los conductores daados y reemplazar unconector en un cableado principal de la mquina.


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Leccin 3.1: Tipos de Cable

Los cables son los conductores de los circuitos elctricos. La mayora de loscables son trenzados (hechos de muchos cables delgados enrollados yrecubiertos con un material comn aislante).

Calibre del cable

El tamao de un cable determina la cantidad de corriente que puedetransportar. Un cable puede clasificarse de dos maneras:

De acuerdo con la clasificacin de la "AmericanWire Gage" (AWG)(referido generalmente como el calibre del cable) y

La clasificacin segn el sistema mtrico.

Si usa la clasificacin AWG de cables, recuerde que los nmeros de calibrems bajos indican cables de tamao grande, y nmeros altos indican cablesde tamao pequeo. Las medidas mtricas del cable, por otra parte, serefieren al dimetro del cable en milmetros y, en este caso, dimetrosgrandes indican cables ms gruesos.

Soldadura

Aunque pueda existir una conexin elctrica entre dos cables rebordeados,

la conexin puede estar incompleta o defectuosa. La soldadura permite unaconexin elctrica slida y confiable.


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La soldadura es una mezcla de estao y plomo y generalmente contieneun fundente. La funcin del fundente es evitar la oxidacindurante elproceso.

El fundente tambin sirve para reducir los esfuerzos de la soldadura fundiday permitir que sta fluya y se extienda ms fcilmente. La resina es elfundente ms comnmente usado en la reparacin de cables elctricos.

Normas para trabajos de soldadura en cables elctricos.


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Leccin 3.2: Conectores

El propsito de un conector es pasar la corriente de un cable a otro. Parahacer esto, el conector debe tener dos mitades que se acoplen (enchufe yreceptculo). Una mitad contiene una clavija, la otra mitad contiene unreceptculo. Cuando las dos mitades se juntan, permiten el paso decorriente.

Los conectores deben operar en condiciones extremas de calor, fro, polvo,suciedad, humedad, qumicos, etc.

Las clavijas y los receptculos tienen resistencia y ofrecen algo deoposicin al flujo de corriente. Aunque este proceso parezca insignificantepara la operacin de un control electrnico, esta resistencia a travs delconector puede crear un funcionamiento defectuoso de los controleselectrnicos.

Tipos de conectores

En los sistemas elctricos y electrnicos de las mquinas Caterpillar seusan varios tipos de conectores. Cada tipo difiere en el servicio o sureparacin.

Los siguientes tipos de conectores se examinarn con detalle:

Conectores ambientales vehiculares (VE)

Conectores Sure-Seal

Conectores Deutsch (Series HD10, DT, CE y DRC)


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Conectores VE

Los conectores VE se usaron en losprimeros mazos elctricos de lasmquinas Caterpillar, cuando hubonecesidad de usar conectoresresistentes a altas temperaturas, congran nmero de contactos y mayorcapacidad de transportar corriente.

Conectores Sure Seal

Los conectores Sure-Seal se usanampliamente en las mquinasCaterpillar. Las cajas de los

conectores vienen diseadas paraproporcionar un acoplamiento exactoentre las dos mitades, y en vez deusar llaves gua o ranuras gua, loscuerpos de los conectores estnmoldeados de modo que no puedenconectarse incorrectamente.

Los conectores Sure-Seal tienen capacidad lmite de 10 contactos (clavijasy receptculos).

Los conectores Sure-Seal exigen el uso de la herramienta especial 6V3008para la instalacin de los contactos. Use alcohol desnaturalizado comolubricante cuando se instalen los contactos. No se necesita una herramientaespecial para quitar los contactos de las clavijas.

Conectores de la serie Deutsch para servicio pesado (HD10)

El HD10 es un conector cilndrico,termoplstico, que utiliza contactostipo reborde, que pueden quitarse fcily rpidamente. Las cpsulastermoplsticas estn disponibles enconfiguraciones con rosca y sin roscausando disposiciones de 3, 5, 6 y 9contactos. El tamao del contacto esNo. 16 y acepta cables de calibre No.14, 16 y 18 (AWG).

Los procedimientos de la terminacin de la conexin Deutsch recomiendanNO SOLDAR sino hasta despus de haber rebordeado los contactos

adecuadamente.Conectores de las series de transporte (DT) Deutsch


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El DT es un conector termoplsticoque utiliza contactos de tiporebordeador que pueden quitarserpida y fcilmente sin requerir una

herramienta especial. Las cajastermoplsticas estn disponibles enconfiguraciones que usandisposiciones de inserto de 2, 3, 4, 6,8 y 12 contactos. El tamao delcontacto es No. 16 y acepta cables decalibre No. 14, 16 y 18 (AWG).

Conector rectangular Deutsch (DRC)

El conector DRC tiene una cajatermoplstica rectangularcompletamente hermtica. El DRCest diseado para ser compatiblecon mdulos electrnicos internos yexternos.

El conector est diseado con unmayor nmero de terminales. Losarreglos de inserto disponibles son:24, 40 y 70 contactos. El tamao del

contacto es No. 16 y acepta cables decalibre No. 16 y 18 (AWG).

El conector contiene una llave de reloj para una correcta orientacin y seasegura con un tornillo de apriete y separacin de acero inoxidable. Serequiere una llave HEXAGONAL de 4 mm (5/32 pulgadas) para ajustarlas dos mitades del conector. El par recomendado para apretar el tornilloy separarlo es de 25 libras por pulgada.


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LECCION 3.3: Interruptores, Fusibles, Disyuntores yResistencias

Interruptor

Un interruptor es un dispositivo utilizadopara completar o interrumpir un paso decorriente.

Tipos de interruptores

Algunos de los interruptores ms comunes usados en mquinas Caterpillar

son:

De palanca Giratorio Basculante De empuje A presin Magntico De llave de contacto De lmite De desactivacin

Fusibles

Los fusibles son los protectores mscomunes de los circuitos. Un fusibleest hecho de una delgada cinta demetal o de cable colocado dentro de unpequeo tubo de vidrio o de plstico.Cuando la corriente que fluye es mayorque la resistencia del fusible, la cinta demetal se derrite y el circuito se abre. En

este caso, el fusible deber serreemplazado.

Unipolar deuna va

Bipolar dedos vas

Bipolar deuna va

Unipolar dedos vas


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Disyuntores

Un disyuntor es similar a un fusible.Sin embargo, el exceso de corrientepuede causar el disparo deldisyuntor, y abrir el circuito. Eldisyuntor puede fijarse de formamanual nuevamente despus deeliminar las condiciones desobrecarga de corriente. Algunosdisyuntores se restauranautomticamente despus deabiertos. Estos son llamadosdisyuntores cclicos. Algunosdisyuntores son fabricados dentro

de varios componentes Caterpillar,como el interruptor de lucesdelanteras.

ResistenciasAlgunas veces es necesario reducir la cantidad de voltaje o de corriente enun punto especfico del circuito. El modo ms fcil de reducir el voltaje o lacorriente suministrado a una carga es aumentando la resistencia. Esto selogra adicionando resistores. Los resistores son de en dos tipos: variables yfijos. Los usos ms comunes de los resistores en circuitos elctricos seencuentran en los sistemas de sonido y en los circuitos de control del aire

acondicionado, que varan el voltaje al conectar varios resistores.

Los resistores se clasifican tanto en ohmios (por la cantidad de resistenciaque proporcionan al circuito), como en vatios (por la cantidad de calor quedisipan).

Clasificacin


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Cdigo de Resistencia mediante colores


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Hoja de trabajo 3.1:Cdigo de colores

1. Identificar el valor de la resistencia de la figura

V A N D

2. Usar el cdigo de colores para determinar el valor de la resistencia de lafigura

M G R

Resistencias Variables

su resistencia puede cambiarse ajustando un control. El control mueve uncontacto sobre la superficie de una resistencia. Como la corriente fluye a


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travs de una longitud mayor a la del material del resistor, la corrientediminuye; en tanto que si sta fluye a travs de menos material del resistor,la corriente aumenta.

Existen muchas clases de resistores variables. Algunos son los:

Restatos, Potencimetros Termistores.

Restato

Un restato tpico tiene 2 terminales y permite elflujo de corriente por un solo paso. En lasmquinas Caterpillar, el restato se usa para

controlar la intensidad de las luces de losinstrumentos.

Potencimetro

El potencimetro proporciona dos pasos para el flujo decorriente y puede controlarse manual omecnicamente. La figura muestra un potencimetrousado en un sistema de combustible. El medidor decombustible mide un valor de resistencia especfica,que corresponde a una condicin especfica del

sistema. La resistencia de salida se mide en el mdulode la pantalla principal y el valor corresponde a laprofundidad del combustible en el tanque.

Termistores

Los termistores (resistores trmicos) son un tipo de resistor variable queopera automticamente. Un termistor se fabrica de carbono. A altastemperaturas, la resistencia del carbono disminuye en vez de aumentar.Esta propiedad es til en ciertos circuitos elctricos. Los elementos de untermistor se utilizan con frecuencia en los sensores de las mquinasCaterpillar para la medicin de temperaturas del sistema.


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LECCION 3.4: Condensadores

Un condensador es un dispositivo que puede almacenar una cargaelctrica, creando as un campo elctrico que a su vez puede almacenarenerga. La medicin de esta caracterstica de almacenar energa seconoce como "capacitancia". En los sistemas elctricos Caterpillar loscondensadores se utilizan para almacenar energa, como temporizadotes ycomo filtros.

Los condensadores se clasifican por unidades de medida llamadas"faradios" (representados por la letra "F"). El faradio indica la cantidad deelectrones que un condensador puede almacenar. El faradio indica unacantidad muy grande de electrones. En el sistema que nosotros usamos,usted ver los condensadores clasificados en "microfaradios" (F). Unmicrofaradio es una millonsima de un faradio.

Para determinar la capacitancia de un condensador se combinan tresfactores:

El rea de las planchas conductoras

Las distancia entre las planchas conductoras

El material usado como dielctrico.



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FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoD.T Feb. 2010 modulo 4 .doc

MDULO 4

COMPONENTES DE ESTADO SOLIDO


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Modulo 4: Componentes Elctricos de Estado Slido

Esta leccin cubre los componentes elctricos de estado slido utilizados enlas maquinas Caterpillar.

OBJETIVOS


1. Explicar la funcin de los componentes elctricos de estado slidorespondiendo correctamente las preguntas de las evaluaciones

correspondientes.

2. Dado un apoyo en el entrenamiento y un multmetro digital, evaluarun circuito elctrico que contenga un diodo y resolver los laboratoriosreferentes a la operacin de los diodos.


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LECCION 4.1:Semiconductores

Un semiconductor es un elemento material cuya conductividad elctricapuede considerarse situada entre las de un aislante y la de un conductor,considerados en orden creciente

Existen otros elementos que ni sonbuenos conductores ni buenos aisladores.Dentro de esta categora los elementosque pueden cambiar a necesidad y serbuenos conductores son llamadosSEMICONDUCTORES. El SILICION y elGERMANIO son los elementossemiconductores mas comnmenteusados.

Ejemplos de semiconductores son los diodos, los transistores y los circuitosintegrados (IC por sus siglas en ingles) Los semiconductores son muyusados en la maquinaria Caterpillar, en reemplazo de los interruptoresmecnicos.

Si el material aadido crea en el semiconductor un exceso deelectrones libres, el semiconductor _______________________.

Si el material aadido crea un faltante de electrones libres, elsemiconductor __________________________.

Zonas de un semiconductor

Zona P:Semiconductora, con una resistencia Rp

Zona N:Semiconductora, con una resistencia Rn

Zona de agotamiento: No es conductora, puesto que no posee portadoresde carga libres. En ella acta un campo elctrico, o bien entre los extremosacta una barrera de potencial.


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Voltaje de barrera

Cuando se aplica un voltaje al semiconductor "PN", los electrones fluyendesde el lado "N", a travs de la unin, hasta el lado "P". Los huecos fluyenen la direccin opuesta. El efecto de la unin "PN" o flujo de corriente del

circuito depende del orden en que estn colocadas las capas de materialtipo "P" y "N".

El potencial de voltaje a travs de la unin "PN" se conoce comovoltaje de barrera.

El germanio con impurezas tiene un voltaje de barrera de cerca de 0,3voltios.El siliciocon impurezas tiene un voltaje de barrera de cerca de 0,6voltios.


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LECCION 4.2: Diodos

La forma ms simple de un semiconductor es el diodo. El diodo consta deuna capa de material tipo "P" y una capa de material tipo N". Los diodospermiten que la corriente fluya en un solo sentido.

Los diodos de los circuitos elctricos se usan para casi todos los propsitos,incluyendo iluminacin, rectificacin de corriente y proteccin contra crestasde voltaje.

Polaridad del diodo

El trmino "polaridad" se usa para referirse a la capacidad de un diodo depermitir o detener el flujo de corriente en un circuito.

Un diodo de polaridad directa se conecta a un circuito de tal modo quepermite el flujo de electricidad. Esto se hace conectando el lado N deldiodo (el ctodo) al voltaje negativo, y el lado P (el nodo) al voltaje positivo.Cuando el diodo se conecta de este modo, tanto los electrones como loshuecos son forzados a alcanzar la zona de agotamiento y conectan elcircuito. La corriente fluye en la direccin de la flecha, lo que indica que eldiodo tiene polaridad directa.

Un diodo no ser conductor (corriente que fluye) hasta que el voltaje directo(polaridad) alcanza cierto umbral. El voltaje de umbral es determinado por eltipo de material usado en la construccin del diodo. Un diodo de germanio

generalmente comienza a conducir la corriente cuando el voltaje directoalcanza aproximadamente 300 milivoltios, mientras que un diodo de siliciorequiere aproximadamente 600 milivoltios.

Nota: Un diodo est limitado por la cantidad de corriente que puede fluir atravs de la unin. La resistencia interna del diodo producir calor a medidaque la corriente fluye. Un exceso de corriente producir demasiado calory daar el diodo.

Un diodo conectado a un voltaje de modo que la corriente no puedafluir es un diodo de polaridad inversa. Esto significa que el terminalnegativo est conectado al lado P del diodo y el terminal positivo est


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conectado al lado N. El potencial positivo est en el terminal del ctodo y,por esto, la corriente est bloqueada (en contra de la flecha).

Punto zener

El voltaje aplicado al cual el diodo falla se llama voltaje inverso mximoo punto Zener.Los diodos se clasifican de acuerdo con este voltaje. Loscircuitos estn diseados para incluir diodos con una clasificacin losuficientemente alta para proteger el diodo y el circuito durante la operacinnormal.

Aplicaciones

Los usos comunes de los diodos en circuitos elctricos incluyen:

Regulacin de voltaje (usando diodos Zener).

Indicadores (usando los LED).

Rectificacin (cambiando la corriente CA a corriente CC).

Diodos Zener y regulacin de vol taje

Un diodo Zener es una clase especial de diodo altamenteimpurificado durante su manufactura. El resultado es un alto nmerode electrones libres y huecos de electrones. Este transporte decorriente adicional permite el flujo de corriente inversa cuando sealcanza cierto voltaje de polaridad inversa (el punto de avalancha opunto Zener) . En polarizad directa, el diodo Zener acta como undiodo regulador.

Un diodo Zener comn no conduce la corriente en la direccin inversa si el

voltaje de polaridad inversa es menor de seis voltios. Pero, si el voltaje depolaridad inversa alcanza o excede los seis voltios, el diodo conducir lacorriente inversa. Este diodo Zener se usa frecuentemente en los circuitosde control de voltaje.

Como ejemplo de diodos Zener, veamos un sistema de carga. Los diodosZener se muestran dentro del alternador. Estos diodos actan como unmecanismo de seguridad para limitar la salida de estator. Los diodos Zeneren los alternadores permiten la conexin a aproximadamente 28 voltios.


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Diodos luminiscentes (LED) e iluminacin

Otro tipo de diodo usado con frecuencia como lmpara indicadora es eldiodo luminiscente (LED). Al igual que todos los diodos, los LED permiten elflujo de corriente slo en un sentido. La diferencia est en que cuando seaplica voltaje directo a un LED, el LED emite luz.

Mientras la mayora de los diodos de silicio necesitan para su conexincerca de 0,5 0,7 voltios, los LED necesitan aproximadamente de 1,5 a 2,2voltios. Este voltaje produce corrientes lo suficientemente altas para daar

un LED. La mayora de los LED pueden manejar slo alrededor de 20 a 30mA de corriente. Para prevenir el dao de un LED, un resistor, que limita lacorriente, se coloca en serie con el LED.

Diodos como rectificadores

Los rectificadores cambian la corriente alterna (CA) en corriente continua(CC). Algunos diodos se pueden combinar para construir un rectificador dediodos, el cual se conoce tambin con el nombre de puente rectificador.

El uso ms comn de un rectificador en los sistemas elctricos est en elalternador. El alternador produce corriente alterna (CA). Como los sistemaselctricos usan corriente continua (CC), el alternador debe, de algn modo,convertir la corriente CA en corriente CC. Entonces, debe suministrarsecorriente CC en el terminal de salida del alternador.

Los alternadores usan un puente rectificador de diodos para cambiar lacorriente CA en corriente CC.

Describir como funciona la sgte figura


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La onda resultante seria:

Diodos en Proteccin de circuitos

Los dispositivos electromagnticos, como los solenoides y rels, tienen unacaracterstica nica, que puede ocasionar crestas de voltaje si no secontrolan. La bobina es un dispositivo que crea un campo magntico a

medida que la corriente fluye a travs de l. Cuando el circuito se abreabruptamente y se quita el suministro de voltaje, el campo magntico quecolapsa genera su propio potencial de voltaje. El potencial de voltaje puedeser lo suficientemente alto para daar algunos componentes del circuito,especialmente los controladotes sensibles de estado slido.

Describir como actua la proteccin en el sgte circuito

Evaluacin de diodos:


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LECCIN 4.3: Transistores

Un diodo es solamente un tipo de semiconductor. Combinando varias clasesde material semiconductor, podemos crear los transistores. Como losdiodos, los transistores controlan el flujo de corriente. Los transistores

pueden realizar prcticamente todas las funciones que fueron realizadasinicialmente por los tubos de vaco, pero en mucho menos espacio y sincrear tanto calor.

Los transistores se utilizan en muchas aplicaciones, incluyendo radios,mdulos de control electrnico y otros interruptores de estado slido.

Tipos de Transistores

Hay varias clases de transistores. Pueden dividirse en dos grandes grupos:

______________________________________________________

______________________________________________________

Diseo de los Transistores

Al igual que los diodos, los transistores contienen una combinacin de capasde material tipo P y N. Sin embargo, los transistores contienen tres capas dematerial en lugar de dos.

Los transistores bipolares constan de:

Responda:

Qu indica la Flecha?


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Los Transistores FET, tambin tienen 3 secciones:

____________________________

____________________________

____________________________

Cmo funciona un transistor?

Reles de estado slido

Describir el funcionamiento de los diodos como rels en base a las figurasmostradas.

Para que se utilizan los resistores en circuitos con transistores?


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Qu significa la ganancia de la corriente en un transistor?


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Hoja de trabajo 4.1: Diodo en un circuito CC

Objetivo de la prctica: Dados un multmetro digital, un equipo decapacitacin en circuitos elctricos y los componentes necesarios,demostrar el efecto de un diodo en un circuito CC.

Herramientas:

1. Equipo de capacitacin en circuitos elctricos2. Submontajes de fusible, interruptor, resistor y diodo luminiscente

(LED) y las conexiones necesarias correspondientes3. Multmetro digital y cables de prueba.

Indicaciones: Arme el circuito de la figura arriba y mida la cada devoltaje y la corriente a travs del diodo luminiscente. Registre losresultados abajo.

1. Mida y registre la cada de voltaje en el diodo luminiscente._______________

2. Mida y registre el flujo de corriente en el diodo luminiscente.

______________

3. Invierta la polarizacin del diodo. Se enciende el diodoluminiscente? _______________

4. Cunta corriente fluye en el diodo luminiscente cuando est enpolarizacin inversa? _________


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5. Explique brevemente los efectos del diodo cuando est conectado enun circuito CC ___________________________________________

_______________________________________________________

6. Explique brevemente la diferencia entre polarizacin INVERSA y

polarizacin DIRECTA, y el efecto que estos tienen en un diodo______________________________________________________________________________________________________________


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Hoja de trabajo 4.2: Diodos como dispositivos de proteccin

Objetivo de la prctica: Dados un multmetro digital, un equipo decapacitacin en circuitos elctricos y los componentes necesarios,demostrar el efecto de un diodo como dispositivo de proteccin paraprevenir crestas de voltaje.

Herramientas:

1. Equipo de capacitacin en circuitos elctricos2. Submontajes de fusible, interruptor, resistor y diodo luminiscente

(LED) y las conexiones necesarias correspondientes3. Multmetro digital y cables de prueba.

Indicaciones: Arme el circui to de la figura de arriba. Coloque el equipode capacitacin en circuitos elctricos en la posicin CONECTADA.Responda las siguientes preguntas.

1. Se encendi el diodo luminiscente cuando el interruptor de energase coloc en posicin CONECTADA? __________

2. Se cerraron los contactos del rel cuando el interruptor se coloc enposicin CONECTADA?_____

Indicaciones: Una vez completa esta fase del experimento, desconecteel diodo luminiscente y el resistor, de modo que el rel permanezca enel circuito. Ahora, a medida que desactive el rel, mida la cresta devoltaje al colapsar el campo magntico de la bobina del rel.


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1. Coloque el multmetro para leer voltios CC y use la funcin PEAK MIN/ MAX (CRESTA MN/MX).

2. Registre la lectura de la cresta de voltaje __________ voltios.

3. Explique brevemente las caractersticas de un diodo en un circuitocuando se usa para disipar las crestas de voltaje._____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.


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Hoja de trabajo 4.3: Operacin de un Transistor

Objetivo de la prctica: Dados un multmetro digital, un equipo decapacitacin en circuitos elctricos y los componentes necesarios,demostrar la operacin de un transistor en un circuito CC.

Herramientas:

1. Equipo de capacitacin en circuitos elctricos2. Submontajes de fusible, dos interruptores, un transistor NPN, un

resistor (1.000 ohmios), una lmpara pequea y las conexionesnecesarias correspondientes

3. Multmetro digital y cables de prueba.

Indicaciones: Arme el circuito de la figura de arriba. Note que elINTERRUPTOR 2 controla la corriente en la conexin base deltransistor. La lmpara representa la carga en este circuito y seenciende cuando el transistor se CONECTA (para permitir el flujo decorriente del colector emisor). Coloque los interruptores como seindica abajo y registre sus resultados.

1. CONECTE el interruptor No. 1. DESCONECTE el interruptor No. 2.

Registre la condicin de la lmpara.__________2. CONECTE el interruptor No. 2. Registre la condicin de la

lmpara._______________

3. Con el circuito conectado y los interruptores 1 y 2 cerrados, registrelas siguientes mediciones.

4. Mida la corriente base del transistor y registre la medicin___________________


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5. Mida la corriente del colector del transistor y registre la medicin___________________

6. Explique brevemente la funcin del transistor en este circuito_______________________________________________________

____________________________________________________________________________________________________________


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Hoja de trabajo 4.4: Operacin de un Transistor

Objetivo de la prctica: Dados un multmetro digital, un equipo decapacitacin en circuitos elctricos y los componentes necesarios,demostrar el efecto de variar el flujo de corriente en un circuito CC quecontiene un transistor.

Herramientas:

1. Equipo de capacitacin en circuitos elctricos

2. Submontajes de fusible, dos interruptores, un transistor NPN, unresistor (1.000 ohmios), el submontaje de la lmpara pequea y lasconexiones necesarias correspondientes

3. Multmetro digital y cables de prueba.

Indicaciones: Modifique el circuito de la prctica de taller 3.2.3 anterior,aadiendo un potencimetro y quitando el interruptor 2, tal como semuestra en la grfica. Con el circuito conectado y el interruptorcerrado, mida y registre los voltajes como sigue:

1. Gire la perilla del potencimetro hasta el punto de mnima resistencia.Mida y registre el voltaje base.

2. Mida y registre la cada de voltaje a travs de la lmpara.______________

3. Mida y registre la cada de voltaje del colector-emisor._______________


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4. Mida y registre la cada de voltaje a travs de la lmpara y delcolector-emisor____________

5. Las sumas de las cadas de voltaje son iguales al valor de la fuentede voltaje? ___________________________

6. Gire la perilla del potencimetro al punto de mxima resistencia. Miday registre el voltaje base.

7. Mida y registre la cada de voltaje de la lmpara. ______________

8. Mida y registre la cada de voltaje del colector-emisor._______________

9. Mida y registre la cada de voltaje de la lmpara y del colector-emisor____________

10. Las sumas de las cadas de voltaje son iguales al valor de la fuentede voltaje? ____________

11. Explique brevemente en qu se diferencia la operacin de untransistor con la operacin de un interruptor

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________



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FERREYROS S.A.A. Desarrollo TcnicoD.T Feb. 2010 modulo 5

MDULO 5

DIAGRAMA ELCTRICO


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Modulo 5: Diagrama Elctr ico

Esta leccin describe y explica la informacin que esta disponible paraayudar al tcnico en la evaluacin y diagnostico de los sistemas elctricos.

OBJETIVOS


1. Reconocer los diferentes componentes de un circuito elctricomediante los smbolos grficos que los representan en los diferentesdiagramas o planos elctricos.

2. Demostrar su habilidad en la lectura e interpretacin de un esquemaelctrico.


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CURSO: ELECTRICIDAD I-II 85 Material del EstudianteMdulo 5


FSAA DT

Leccin 5.1: Smbolos

Hoja de Trabajo 5.1: Identificacin de Smbolos Elctricos

Identifique cada de los smbolos que a continuacin se muestran


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Leccin 5.2: Informacin contenida en el esquema

Los esquemas elctricas Caterpillar contienen informacin muy valiosa. Lainformacin es impresa en ambos lados (al dorso y al reverso) deldiagrama. El tcnico necesita tener mucha experiencia y habilidades para

leer e interpretar toda la informacin contenida en ambos lados deldiagrama.

Alguna de la informacin mostrada en la parte frontal del esquema es:

Cdigo de Colores para la identificacin de los circuitos Cdigo de Colores Abreviados Descripcin de los Smbolos Informacin de los mazos de cables Notas y Condiciones del Esquema elctrico Localizacin de Componentes mediante el diseo de cuadriculas o

coordenadas. Nmeros de parte de los componentes del sistema.

Alguna de la informacin mostrada en la parte posterior del esquema es:

Smbolos e Identificacin de los mazos y cables. Smbolos y definiciones del Esquema elctrico Tabla de Descripcin de Cables Manuales de Servicio relacionados al diagrama elctrico Tabla de localizacin de conectores y mazos Especificaciones de interruptores OFF MACHINE switch

specifications

Localizacin de los componentes, mazos y conectores en lamaquina, mediante una vista de planta de la misma.

Lista de los Cdigos de Identicacin de Componentes (CID) y flashcode conversin

Tabla de localizacin de componentes Especificaciones de Solenoides y Resistencias Lista de los identificadores de Modo de Falla (FMI)

As mismo existen varios tipos de lneas discontinuas usadas en losdiferentes esquemas elctricos. Estas pueden representar:

Lneas Discontinuas de Colores: Representan circuitos deaccesorios. Use el cdigo de identificacin de colores del esquemaelctrico para determinar el circuito en mencin.

Lneas Discontinuas dobles: Identifican el circuito y los componentesubicados en la cabina del operador.

Raya o una Fina Lnea Negra: Es usada para identificar unaccesorio, cable o componente. (Vea la descripcin del smbolo enel esquema)

Algunas maquinas Caterpillar usan un nuevo formato para los esquemaselctricos. Este nuevo formato es llamado PRO/E y provee informacin

adicional sobre cables, conectores, componentes y smbolos deconexiones o empalmes.


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Informacin de los cables:

Componentes

Conexiones o empalmes

Hoja de Trabajo 2: Lectura del Esquema Elctrico


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Instrucciones : Utilizando el esquema elctrico para el cargador 950G 962G (RENR 2140), complete el cuestionario Siguiente.Complete los espacios o marque la respuesta correcta.

1. Ubique el sensor de temperatura de aceite hidrulico e indique lascoordenadas en el plano y en la silueta de la mquina.

Coordenadas__________ Silueta ____________

2. Cul es el nmero de parte del sensor de temperatura delrefrigerante del motor?________________

3. El conector del sensor de temperatura del refrigerante del motor.

Es macho o hembra?_________________

4. El conector de la pregunta anterior tiene:

A. Pines solamente C. Sockets solamenteB. Combinacin de ambos D. N.A

5. Cul es el calibre del cable del sensor de la pregunta 1

A. 14 AWG B. 16 AWG

C. 18 AWG D. 20 AWG.

6. Cul es el nmero de parte del mazo de cables donde conecta elsensor de la pregunta 1?____________________________________

7. En el sensor de la pregunta 1 el retorno anlogo est conectado a:

A. Tierra del motor C. Tierra de la mquinaB. Control del motor D. Ninguna de las anteriores.

8. Localice el switch de la ayuda de arranque en el esquema. Escriba

la ubicacin en el esquema y en la silueta de la mquina.



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9. Cuntos cables estn unidos al interruptor de la pregunta anterior?

A. 2 C. 3B. 4 D. 5

10. Qu tipo de conexin es el usado en el interruptor de la pregunta N 8?

A. Sure Seal C. DeutschB. Interno al interruptor D. Otro (explique)

11. Explique brevemente que significa una lnea dorada en el plano____________________________________

12. Explique que significa una lnea segmentada coloreada sobre el

plano____________________________________

13. Explique brevemente qu significa una lnea segmentada nocoloreada sobre el plano.____________________________________

14. Localice el sensor de velocidad del motor


15. Cul es el nmero de parte del conector del sensor localizado?______________________________________

16. Cul es el nmero de parte del mazo de cables de la mquinadonde se conecta dicho sensor?______________________________________

17. El c

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Manual Electricidad 1-2.pdf