CORRIENTE ALTERNA
Se denomina corriente alterna a la corriente
eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente.
La forma de
oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la
oscilación senoidal con la que se consigue una transmisión más
eficiente de la energía, a tal punto que al hablar de corriente alterna se
sobrentiende que se refiere a la corriente alterna senoidal. La CA se refiere
a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las industrias.
• Este
tipo de corriente es producida por los alternadores y es la que se genera en
las centrales eléctricas. La corriente que usamos en las viviendas es corriente
alterna (enchufes).
En este tipo de corriente la intensidad varia con el tiempo (número de electrones), además cambia de sentido de circulación a razón de 50 veces por segundo (frecuencia 50Hz). Según esto también la tensión generada entre los dos bornes (polos) varía con el tiempo en forma de onda senoidal (ver gráfica), no es constante. Veamos cómo es la gráfica de la tensión en corriente alterna.
En este tipo de corriente la intensidad varia con el tiempo (número de electrones), además cambia de sentido de circulación a razón de 50 veces por segundo (frecuencia 50Hz). Según esto también la tensión generada entre los dos bornes (polos) varía con el tiempo en forma de onda senoidal (ver gráfica), no es constante. Veamos cómo es la gráfica de la tensión en 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.
El voltaje varía continuamente,
y para saber que voltaje tenemos en un momento específico, utilizamos
la fórmula:
V = Vp x Seno (Θ), donde
- Vp = V pico es el valor máximo que obtiene la onda y
- Θ es una distancia angular y se mide en grados.
CIRCUITO R. L.
Un circuito RL es un circuito
eléctrico que contiene una resistencia y una bobina en
serie. Se dice que la bobina se opone transitoriamente al establecimiento de
una corriente en el circuito.
Para calcular la
intensidad en los bordes de montaje se utiliza la formula siguiente:
Donde:
• U es la tensión en los bornes de
montaje, en V;
• I
es la intensidad de corriente eléctrica en A;
• L
es la inductancia de la bobina en H;
• Rt es la resistencia total del
circuito en Ω.
Circuito RC
Un circuito RC es
un circuito compuesto de resistencias y condensadores
alimentados por una fuente eléctrica.
Un circuito RC de primer
orden está compuesto de un resistor y un condensador y es la forma más simple
de un circuito RC.
Los circuitos RC pueden usarse
para filtrar una señal, al bloquear ciertas frecuencias y dejar pasar otras.
Los filtros RC más comunes son el filtro paso alto, filtro paso
bajo, filtro paso banda, y el filtro elimina banda.
En la configuración de paso bajo
la señal de salida del circuito se coge en bornes del condensador, estando esté
conectado en serie con la resistencia. En cambio en la configuración de paso
alto la tensión de salida es la caída de tensión en la resistencia.
Este mismo circuito tiene además
una utilidad de regulación de tensión, y en tal caso se encuentran
configuraciones en paralelo de ambos, la resistencia y el condensador, o
alternativamente, como limitador de subidas y bajas bruscas de tensión con una
configuración de ambos componentes en serie.
v Un
ejemplo de esto es el circuito Snubber.
Circuito
RC en serie y sus aplicaciones
Se llama circuito RC a la
combinación en serie de un capacitor y un resistor.
Dicho circuito puede representar
cualquier conexión de resistores y capacitores cuyo equivalente sea un solo
resistor en serie con un solo capacitor.
Carga de un circuito
En la figura se muestra un circuito RC conectado a una
fuente de voltaje continuo ε. El interruptor tiene como objetivo cargar y descargar al capacitor C.
El proceso inicia cuando el interruptor se conecta a la posición “a”
en el tiempo t=0 [s] y se considera que el capacitor se encuentra descargado.
Aplicando ley de Kirchhoff a la malla.
carga de un circuito
En la figura se muestra un circuito RC conectado a una
fuente de voltaje continuo. El interruptor tiene como objetivo cargar y
descargar al capacitor, al cerrar el interruptor “a”.
CIRCUITO
RLC
En electrodinámica un circuito
RLC es un circuito lineal que contiene una resistencia eléctrica, una bobina
(inductancia) y un condensador (capacitancia).
Existen dos tipos de circuitos
RLC, en serie o en paralelo, según la interconexión de los tres tipos de
componentes. El comportamiento de un circuito RLC se describen generalmente por
una ecuación diferencial de segundo orden (en donde los circuitos RC o RL se
comportan como circuitos de primer orden).
En la figura se muestra un circuito de corriente alterna que contiene una
resistencia (resistor), un inductor y un capacitor conectados en serie. A este
se le denomina circuito RLC en serie, por los elementos que lo constituyen y
que estén conectados en serie. Cuando se conectan en paralelo reciben el nombre
de circuito RLC en paralelo.
Cuando se desea conocer cual es el valor de
la resistencia total en un circuito debido a la resistencia, al inductor y al
capacitor, se determina su impedancia. Por definición: en un circuito de
corriente alterna la impedancia (Z) es la oposición total a la corriente
eléctrica producida por R, XL, y Xc. Matemáticamente Z se
expresa como:
Z
= √R2 + (XL - XC)2
Donde:
Z= impedancia del circuito expresada en Ohms.
R= resistencia debida al resistor de Ohms.
XL= reactancia inductiva medida en Ohms.
Xc = reactancia capacitiva expresada en Ohms.
De acuerdo con la ley de Ohms
para una corriente continua tenemos:
En el caso de una corriente
alterna (CA) R se sustituye por Z
Donde:
I= intensidad de la corriente en
un circuito de CA expresada en amperes (A).
V= fem o voltaje suministrado por
el generador medido en volts (V).
Z= impedancia del circuito
calculada en Ohms.
• En
un circuito en serie las relaciones entre R, XL, XC y su
valor resultante Z (es decir la impedancia), se pueden representar en forma
gráfica al considerar a las magnitudes anteriores como vectores.
• En
la figura siguiente vemos lo siguiente: La resistencia R se representa por
medio de un vector sobre el eje de las X, la reactancia inductiva XL es un vector
en el eje positivo de las Y y la reactancia capacitiva XC es un vector negativo
localizado sobre el mismo eje Y. El vector resultante de la reactancia X =
XL-XC y la resistencia R originada por los alambres del circuito y el devanado
de la inductancia, está representado por la impedancia Z.
• Como
ya señalamos, cuando la capacitancia y la inductancia de un circuito de CA no tienen
valores relativamente pequeños, producen diferencias de fase o retardos entre
la corriente y el voltaje. Cuando la reactancia inductiva XL es mayor que la
reactancia capacitiva XC, la corriente fluye con un desfasamiento (retraso)
respecto al voltaje recibido. En caso contrario, cuando XC es mayor
que XL, la corriente fluye con un
adelanto respecto al voltaje.
• Para
determinar cuál es el valor del retraso o adelanto de la corriente respecto al
voltaje, se determina el ángulo de fase θ (figura anterior), el cual se calcula con la siguiente expresión:
Tan θ =X/R
Donde θ = ángulo formado por los vectores Z y R.
X
= reactancia del circuito (X = XL-XC) expresado en Ohms (Ω).
R
= resistencia total del circuito medida en Ohms (Ω).
