baterias
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´ ESCUELA POLITECNICA NACIONAL ´ ELECTROTECNIA BATER´ IA Y ANTENA
Alexander David Suquillo Lema 1 de Abril , 2014
1.
Funcionamineto de la bater´ ıa
Dentro de la bater´ ıa misma, una reacci´ on qu´ ımica produce electrones, y la velocidad de la producci´ on de electrones hecha por esta reacci´ on (la resistencia interna de la bater´ ıa) controla cu´ antos electrones pueden pasar por las terminales. Los electrones pasan de la bater´ ıa al cable, y deben viajar de la terminal negativa a la positiva para que la reacci´ on qu´ ımica se lleve a cabo. Es por eso que una bater´ ıa puede guardarse por un a˜ no y todav´ ıa conserva su energ´ ıa plenamente a menos que los electrones corran hacia la terminal positiva, la reacci´ on qu´ ımica no se efectuar´ a. Una vez que se conecte el cable, la reacci´ on empieza. Una bater´ ıa es esencialmente una lata llena de qu´ ımicos que producen electrones. Las reacciones qu´ ımicas son capaces de producir electrones que son llamados reacciones electroqu´ ımicas.
Figura 1: BATER´ IA Definici´ on y Clasificaci´ on La bater´ ıa es un dispositivo que almacena energ´ ıa en forma electroqu´ ımica y es el m´ as ampliamente usado para almacenar energ´ ıa en una variedad de aplicaciones. Existen dos tipos b´ asicos de bater´ ıas: Bater´ ıa primaria:su reacci´ on electroqu´ ımica es irreversible,es decir,despu´ es de que la bater´ ıa se ha descargado no puede volvera a cargarse. Bater´ ıasecundaria:su reacci´ on electroqu´ ımica es reversible,es decir despu´ es de que la bater´ ıa se ha descargado puede ser cargada inyect´ andole corriente continua desde una fuente externa.
Tres caracter´ ısticas que definen una bater´ ıa : a. La cantidad de energ´ ıa que puede almacenar .El n´ umero de Wh puede calcularse multiplicando el valor del voltaje nominal por el n´ umero de Ah.
1
b. La m´ axima corrienteque puede entregar (descarga)Se especifica como un n´ umero fraccionario, por ejemplo para C=200[Ah] una de tipo C/20=10A quiere decir que la bater´ ıa puede entregar 10A por 20 horas. c. La profundidad de descargaque puede sostener.Representa la cantidad de energ´ ıa que puede extraerse de una bater´ ıa. Este valor est´ a dado en forma porcentual. Como se puede observar en la siguiente tabla diferentes tipos de bater´ ıas y la comparaci´ on de cada uno de ellos. Tipo Plomo Ni-Cd Ni-Mh Li-ion Li-Po Energ´ ıa-peso 30-50 Wh/kg 48-80 Wh/kg 60-120 Wh/kg 110-160 Wh/kg 100-130 Wh/kg Tensi´ on(V) 2V 1,25 V 1,25 V 3,16 V 3,7 V Nn´ umero de recargas 1000 500 1000 4000 5000 Tiempo de carga 8-16h 10-14h 2h-4h 2h-4h 1h-1,5h Auto-descarga(x ciento) 5 30 20 25 10
Tabla1.Comparaci´ on entre las bater´ ıas
Figura 2: Energ´ ıa especifica vs densidad especifica
2.
Funcionamiento de la antena
Se puede oservar en la Figura 3 la longitud m´ ınima para que los electrones puedan moverse libremente sin interferirse unos con otros, es de medio Ciclo de la corriente alterna, o sea, media longitud de onda. Se recuerda que la corriente alterna var´ ıa su polaridad, por lo tanto, el electr´ on se ha desplazado una longitud de onda completa pero, la mitad en un sentido y la otra mitad en el opuesto, es decir, le basta media longitud de onda para no chocar con los extremos.
Figura 3: ANTENA 2
La explicaci´ on te´ orica de todo esto es que una longitud de media onda es resonante o lo que es lo mismo, la corriente y la tensi´ on est´ an en fase y por tanto el hilo se comporta como si fuera una resistencia pura.Para que ´ estas funcionen bien se necesita colocar una resistencia pura en su extremo. Por tanto, he aqu´ ı la primera condici´ on que debe cumplir toda antena la de ser resonante. Por lo tanto ya se tienen los dos principios b´ asicos del funcionamiento el´ ectrico de una antena: 1) Resonancia , que se cumple para hilos de media longitud de onda (evidentemente tambi´ en se cumple para cualquier m´ ultiplo entero de esa longitud). 2) Impedancia , que depende del tipo de antena y de su construcci´ on e instalaci´ on.
Pero la antena tiene por misi´ on crear un campo electro-magn´ etico que permita la comunicaci´ on, por lo tanto, cuanto m´ as fuerte sea ese campo en la direcci´ on deseada, m´ as f´ acil ser´ a la comunicaci´ on; las caracter´ ısticas de ese campo dependen de la construcci´ on f´ ısica de la antena.
Principales Par´ ametros de una Antena
Directividad y Ganancia Diagrama de radiaci´ on o patr´ on de radiaci´ on Ancho del haz Impedancia de entrada Eficiencia de la antena Polarizaci´ on Campos de Inducci´ on de Radiaci´ on Longitud el´ ectrica y longitud f´ ısica Ancho de Banda Intensidad de Campo Relaci´ on frente detr´ as
3.
Bibliografia
T´ ecnica de las Comunicaciones El´ ectricas. Hans Fricke, Kurt Lamberts
3
Alexander David Suquillo Lema 1 de Abril , 2014
1.
Funcionamineto de la bater´ ıa
Dentro de la bater´ ıa misma, una reacci´ on qu´ ımica produce electrones, y la velocidad de la producci´ on de electrones hecha por esta reacci´ on (la resistencia interna de la bater´ ıa) controla cu´ antos electrones pueden pasar por las terminales. Los electrones pasan de la bater´ ıa al cable, y deben viajar de la terminal negativa a la positiva para que la reacci´ on qu´ ımica se lleve a cabo. Es por eso que una bater´ ıa puede guardarse por un a˜ no y todav´ ıa conserva su energ´ ıa plenamente a menos que los electrones corran hacia la terminal positiva, la reacci´ on qu´ ımica no se efectuar´ a. Una vez que se conecte el cable, la reacci´ on empieza. Una bater´ ıa es esencialmente una lata llena de qu´ ımicos que producen electrones. Las reacciones qu´ ımicas son capaces de producir electrones que son llamados reacciones electroqu´ ımicas.
Figura 1: BATER´ IA Definici´ on y Clasificaci´ on La bater´ ıa es un dispositivo que almacena energ´ ıa en forma electroqu´ ımica y es el m´ as ampliamente usado para almacenar energ´ ıa en una variedad de aplicaciones. Existen dos tipos b´ asicos de bater´ ıas: Bater´ ıa primaria:su reacci´ on electroqu´ ımica es irreversible,es decir,despu´ es de que la bater´ ıa se ha descargado no puede volvera a cargarse. Bater´ ıasecundaria:su reacci´ on electroqu´ ımica es reversible,es decir despu´ es de que la bater´ ıa se ha descargado puede ser cargada inyect´ andole corriente continua desde una fuente externa.
Tres caracter´ ısticas que definen una bater´ ıa : a. La cantidad de energ´ ıa que puede almacenar .El n´ umero de Wh puede calcularse multiplicando el valor del voltaje nominal por el n´ umero de Ah.
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b. La m´ axima corrienteque puede entregar (descarga)Se especifica como un n´ umero fraccionario, por ejemplo para C=200[Ah] una de tipo C/20=10A quiere decir que la bater´ ıa puede entregar 10A por 20 horas. c. La profundidad de descargaque puede sostener.Representa la cantidad de energ´ ıa que puede extraerse de una bater´ ıa. Este valor est´ a dado en forma porcentual. Como se puede observar en la siguiente tabla diferentes tipos de bater´ ıas y la comparaci´ on de cada uno de ellos. Tipo Plomo Ni-Cd Ni-Mh Li-ion Li-Po Energ´ ıa-peso 30-50 Wh/kg 48-80 Wh/kg 60-120 Wh/kg 110-160 Wh/kg 100-130 Wh/kg Tensi´ on(V) 2V 1,25 V 1,25 V 3,16 V 3,7 V Nn´ umero de recargas 1000 500 1000 4000 5000 Tiempo de carga 8-16h 10-14h 2h-4h 2h-4h 1h-1,5h Auto-descarga(x ciento) 5 30 20 25 10
Tabla1.Comparaci´ on entre las bater´ ıas
Figura 2: Energ´ ıa especifica vs densidad especifica
2.
Funcionamiento de la antena
Se puede oservar en la Figura 3 la longitud m´ ınima para que los electrones puedan moverse libremente sin interferirse unos con otros, es de medio Ciclo de la corriente alterna, o sea, media longitud de onda. Se recuerda que la corriente alterna var´ ıa su polaridad, por lo tanto, el electr´ on se ha desplazado una longitud de onda completa pero, la mitad en un sentido y la otra mitad en el opuesto, es decir, le basta media longitud de onda para no chocar con los extremos.
Figura 3: ANTENA 2
La explicaci´ on te´ orica de todo esto es que una longitud de media onda es resonante o lo que es lo mismo, la corriente y la tensi´ on est´ an en fase y por tanto el hilo se comporta como si fuera una resistencia pura.Para que ´ estas funcionen bien se necesita colocar una resistencia pura en su extremo. Por tanto, he aqu´ ı la primera condici´ on que debe cumplir toda antena la de ser resonante. Por lo tanto ya se tienen los dos principios b´ asicos del funcionamiento el´ ectrico de una antena: 1) Resonancia , que se cumple para hilos de media longitud de onda (evidentemente tambi´ en se cumple para cualquier m´ ultiplo entero de esa longitud). 2) Impedancia , que depende del tipo de antena y de su construcci´ on e instalaci´ on.
Pero la antena tiene por misi´ on crear un campo electro-magn´ etico que permita la comunicaci´ on, por lo tanto, cuanto m´ as fuerte sea ese campo en la direcci´ on deseada, m´ as f´ acil ser´ a la comunicaci´ on; las caracter´ ısticas de ese campo dependen de la construcci´ on f´ ısica de la antena.
Principales Par´ ametros de una Antena
Directividad y Ganancia Diagrama de radiaci´ on o patr´ on de radiaci´ on Ancho del haz Impedancia de entrada Eficiencia de la antena Polarizaci´ on Campos de Inducci´ on de Radiaci´ on Longitud el´ ectrica y longitud f´ ısica Ancho de Banda Intensidad de Campo Relaci´ on frente detr´ as
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Bibliografia
T´ ecnica de las Comunicaciones El´ ectricas. Hans Fricke, Kurt Lamberts
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