CORRIENTE
ALTERNA
Angelo Yáñez R. Ing. Mecánico de Procesos Procesos y Mantenimiento Industrial
CORRIENTE ALTERNA La diferencia de la corriente alterna con la corriente continua, es que la corriente continua circula sólo en un sentido.
La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula por durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante.
CORRIENTE ALTERNA En el siguiente gráfico se muestra el voltaje (que es también alterno) y tenemos que la magnitud de éste varía primero hacia arriba y luego hacia abajo (de la misma forma en que se comporta la corriente) y nos da una forma de onda llamada: onda senoidal.
CORRIENTE ALTERNA El voltaje varía continuamente, y para saber que voltaje tenemos en un momento específico, utilizamos la fórmula; Vi = Vp x Seno (Θ) donde Vp = V PEAK (ver gráfico) es el valor máximo que obtiene la onda y Θ es una distancia angular y se mide en grados.
Vi = Vp x Seno (Θ)
CORRIENTE ALTERNA Frecuencia:(f) Si se pudiera contar cuantos ciclos de esta señal de voltaje suceden en un segundo tendríamos: la frecuencia de esta señal, con unidad de ciclos / segundo, que es lo mismo que Hertz
Periodo:(T) El tiempo necesario para que un ciclo de la señal anterior se produzca, se llama período (T) y tiene la fórmula: T = 1 / f , o sea el período (T) es el inverso de la frecuencia. (f)
CORRIENTE ALTERNA
Voltaje PEAK:(Vp) Es el valor máximo de la onda senoidal, este puede ser positivo o negativo
Voltaje PEAK-PEAK:(Vpp) Analizando el gráfico se ve que hay un voltaje máximo y un voltaje mínimo. La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje PEAK-PEAK (Vpp)
Vpp= 2 x VP Voltaje PEAK (Vp)
Voltaje RMS.(Vrms): Se puede obtener el voltaje equivalente en corriente continua (Vrms) de este voltaje alterno con ayuda de la fórmula
Vrms = 0.707 x Vp
ELEMENTOS PASIVOS
Resistencias
vR -
+
iR
R
vC +
Condensadores
-
iC
C
vL
Bobinas
+
L
iL
-
ELEMENTOS DE UN CIRCUITO vR -
+
•
Elementos pasivos: Consumen energía – – –
Resistencias Condensadores Bobinas
iR
R
vC +
-
iC
C vL
+
L
iL
i
•
Elementos activos: Entregan energía
V
-
ELEMENTOS PASIVOS Elementos pasivos son los que disipan, o que absorben energía. vR
1. Resistencias
-
+
Disipan energía en forma de calor
iR
R vL
2. Bobinas
Almacenan energía en forma de campo magnético
+
L
-
iL
vC
3. Condensadores +
-
Almacenan energía en forma de campo eléctrico iC
C
Resistencia eléctrica
Ohmio
Capacidad eléctrica
Faradio
F
Inductancia
Henrio
H
ELEMENTOS PASIVOS •
Resistencias en Serie: R1
R2
R3
A
•
Req
B
=
B
A
Req R1 R2 R3
Resistencias en Paralelo: R1
A
R2
B
Req
=
R3
Tecnología Electrónica
10
A
B
1 Req
1 R1
1 R2
1 R3
ELEMENTOS PASIVOS •
Condensadores en Serie: A
•
C1
C3
C2
B
=
A
Ceq
B
1 Ceq
1 C1
1 C2
1 C3
Condensadores en Paralelo: C1
A
C2
B
= C3
A
Ceq
B
Ceq C1 C2 C3
ELEMENTOS PASIVOS •
Inductancias en Serie: A
•
L1
L2
L3
B
=
A
Leq
B
Leq L1 L2 L3
Inductancias en Paralelo: L1
A
L2
L3
B
=
A
Leq
B
1 Leq
1 L1
1 L2
1 L3
ELEMENTOS PASIVOS Corriente alternada en resistencia pura La corriente en un circuito de CA que contiene solamente resistencia está determinada por la ley de Ohm (I = E/R ) y está en fase con la fem aplicada. Además, en cualquier parte de un circuito de CA que contenga resistencia, la caída de voltaje sobre ésta (V) está en fase corriente (I) , y por lo tanto, con la fem aplicada (E).
ELEMENTOS PASIVOS CORRIENTE ALTERNA EN INDUCTANCIA PURA Si bien toda inductancia práctica tiene la resistencia del bobinado, es de interés considerar una inductancia pura. Una inductancia en un circuito de CA ejerce un efecto continuo de choque sobre la corriente, que reduce su magnitud y la atrasa en 90 ° (1/4 de ciclo) respecto del voltaje aplicado. La oposición al pasaje de la corriente por una inductancia L (en henrios) se llama reactancia inductiva (XL) y está dada (en ohm) por XL = 2π f L (ohms) La corriente en una inductancia pura es el voltaje aplicado (E) dividido por la reactancia inductiva (XL), o
(donde I atrasa a E en un ángulo de fase de 90° ).
ELEMENTOS PASIVOS CORRIENTE ALTERNA EN CAPACITANCIA PURA Un condensador conectado a una fuente de voltaje de CA, se carga alternativamente en direcciones opuestas, y por lo tanto permite la circulación de una cierta cantidad de corriente alternada. Con todo la magnitud de la corriente está reducida por la capacitiva (Xc) , la cual está dada (ohms) por
donde Xc es en ohms, si C es en farads y f es en ciclos/ seg (cps) . En un circuito capacitivo, la corriente (I) adelanta al voltaje aplicado (E) en 1/4 de ciclo o 90°. La corriente es I = E/Xc = E x (2π f C)
ELEMENTOS PASIVOS Impedancia de un circuito Serie La oposición a la circulación de corriente en un circuito serie de CA que contiene resistencia, inductancia y capacidad, se llama impedancia (Z). Impedancia es el vector suma de la reactancia neta y de la resistencia total en el circuito. Dado que la corriente en una inductancia atrasa al voltaje aplicado en 90 °, mientras que la corriente en una capacidad está adelantada respecto del voltaje aplicado en 90°, las reactancias inductiva y capacitiva están 180° fuera de fase. La reactancia neta es el vector suma de la reactancia inductiva (XL) y de la reactancia capacitiva (XC) , y es numéricamente igual a la diferencia aritmética entre XL, y XC:
ELEMENTOS PASIVOS Si la reactancia inductiva es numéricamente mayor que la capacitiva, la reactancia neta es positiva (+) y la corriente estará atrasada respecto al voltaje aplicado, como en una inductancia. Si la reactancia capacitiva es numéricamente mayor que la inductiva, la reactancia neta es negativa (-) , y la corriente adelanta al voltaje aplicado como en la capacidad.
ELEMENTOS PASIVOS Dado que la corriente en una resistencia está en fase con el voltaje aplicado, mientras que en una reactancia, adelanta o atrasa al voltaje aplicado (dependiendo de que el signo sea + o -) , las componentes resistivas y reactivas no se pueden sumar directamente para obtener la impedancia, sino que deben ser sumadas vectorialmente. Si la resistencia total (R) y la reactancia neta ( X =XL - XC) representan dos lados de un triángulo rectángulo, el vector suma de R y X -o sea la impedancia Z- es simplemente la hipotenusa del triángulo.