martes, 28 de abril de 2015

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 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).



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