13.TEORÍA DE CORRIENTE ALTERNA

13.TEORÍA DE CORRIENTE ALTERNA

1. 1. FORMA DE ONDA SINUSOIDAL: FASE, PERÍODO (T), FRECUENCIA (f) Y CICLO.

   • 1.1. GENERALIDADES.
     • Se denomina CORRIENTE ALTERNA (abreviada CA en español y AC en inglés; Alternating Current) a la corriente eléctrica (i) en la que la magnitud y dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda sinusoidal puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, como la triangular o la cuadrada.
       • - La energía eléctrica (E) viene dada por el producto de la tensión (V) por la intensidad (I) y el tiempo (t).  E = V.I.t = P.t = [kw.h]
   • 1.2. LAS MATEMÁTICAS Y LA (CA-AC) SENOIDAL.
     • Algunos tipos de ONDAS PERIÓDICAS tienen el inconveniente de no tener definida su expresión matemática, por lo que no se puede operar analíticamente con ellas. Por el contrario, la ONDA SENOIDAL no tiene esta indeterminación matemática y presenta las siguientes ventajas: 1. - La función SENO está perfectamente definida mediante su expresión analítica y gráfica. Además, mediante la teoría de los “números complejos ( ? = ? + ?? )” se analizan con suma facilidad los circuitos de corriente alterna (CA-AC). 2. - Las ondas periódicas no senoidales se pueden descomponer en suma de una serie de ondas senoidales de diferentes frecuencias que reciben el nombre de armónicos.-*Esto es una aplicación directa de las series de Fourier. 3. - Se pueden generar con facilidad y en magnitudes de valores muy elevados para facilitar el transporte de la energía eléctrica (E). 4. - Su transformación en otras ondas de distinta magnitud se consigue con facilidad mediante la utilización de transformadores
       • 1.3. ONDA SINUSOIDAL
         • Una señal sinusoidal a(t), tensión v(t), o corriente i(t), se puede expresar matemáticamente según sus parámetros característicos, como una función del tiempo por medio de la siguiente ecuación: a(t) = A0  sen ( ωt + β )

2. 2. VALORES DE LA INTENSIDAD DE CORRIENTE INSTANTÁNEA, MEDIA, EFICAZ, PICO, DE PICO A PICO Y CÁLCULOS DE ESTOS VALORES EN RELACIÓN CON LA TENSIÓN, LA INTENSIDAD DE CORRIENTE Y LA POTENCIA.

   • 2.1. CONCEPTOS GENERALES
     • A continuación, se indican otros valores significativos de una señal sinusoidal: - Valor instantáneo a(t): Es el valor que toma el eje de ordenada (y) en un instante de tiempo (t) determinado. - Valor pico a pico (App): Diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo. Dado que el valor máximo de sen(x) es +1 y el valor mínimo es -1, una señal sinusoidal que oscila entre + A0 y - A0. El valor de pico a pico, escrito como AP-P, es por lo tanto (+A0) - (-A0) = 2×A0.
       • Como en una señal sinusoidal el semiciclo positivo es idéntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una onda sinusoidal se refiere a un semiciclo.
         • - Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de los valores eficaces o valores cuadráticos medios, es decir, de la diferencia de potencial (Va – Vb ) entre los terminales y de la intensidad de corriente (i) que pasa a través del dispositivo.
           • *En el caso de un circuito de carácter inductivo (L) al que se aplica una tensión sinusoidal V(t) con velocidad angular (ω) y valor de pico (VP ) resulta V(t) = Vp sen (ωt)
   • 2.2. POTENCIA FLUCTUANTE.
     • Al ser la potencia fluctuante de forma senoidal, su valor medio será cero. Para entender mejor qué es la potencia fluctuante, imaginemos un circuito que sólo tuviera una potencia de este tipo. Ello sólo es posible si φ = π/2 rad (cos ± 90º = 0), quedando: P(t) = VI  Cos (φ) - VI  Cos (2ωt − φ)  P(t) = VI  Cos (2ωt − φ)

3. 3. ONDAS TRIANGULARES Y CUADRADAS

   • 3.1. CONCEPTOS GENERALES. - La onda triangular es un tipo de señal periódica que presenta unas velocidades de subida y bajada (Slew Rate  Velocidad de Subida) constantes. Lo más habitual es que sea simétrica, es decir, que los tiempos de subida y bajada sean iguales.
     • 3.2. PROPIEDADES.La onda triangular tiene un contenido en armónicos muy bajo, lo que concuerda con su parecido a una onda senoidal.
       • 3.3. APLICACIONES. - Las ONDAS TRIANGULARES tienen aplicaciones destacadas, como son: - Generación de señales sinusoidales, - Generación de barridos, - Osciladores.
         • - Se conoce por ONDA CUADRADA a la onda de corriente alterna (CA) que alterna su valor entre dos valores extremos sin pasar por los valores intermedios (al contrario de lo que sucede con la onda senoidal y la onda triangular, etc.). Se usa principalmente para la generación de pulsos eléctricos que son usados como señales (1 y 0) que permiten ser manipuladas fácilmente, un circuito electrónico que genera ondas cuadradas se conoce como generador de pulsos, este tipo de circuitos es la base de la electrónica digital.

4. 4. FUNDAMENTOS DE LA CORRIENTE MONOFÁSICA Y TRIFÁSICA.

   • La generación trifásica de energía eléctrica (E) es la forma más común y la que provee un uso más eficiente de los conductores. La utilización de electricidad en forma trifásica es común mayoritariamente para uso en industrias donde muchas de las máquinas funcionan con motores para esta disposición de la tensión
     • La generación trifásica de energía eléctrica (E) es la forma más común y la que provee un uso más eficiente de los conductores. La utilización de electricidad en forma trifásica es común mayoritariamente para uso en industrias donde muchas de las máquinas funcionan con motores para esta disposición de la tensión
       • -El sistema trifásico es un tipo particular dentro de los sistemas polifásicos de generación eléctrica, aunque con mucho, el más utilizado por su eficiencia enérgica en el transporte de la Energía Eléctrica.