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Itzel Reyes Arriaga Spanish

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CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA
Generadores de Corriente Alterna
Corriente Alterna en una Resistencia
Circuitos de Corriente Alterna
Circuitos RLC en serie
Resonancia
Transformador
¿Qué es el generador de corriente alterna?
Es un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El generador más simple consta de una espira rectangular que gira en un campo magnético uniforme.
El movimiento de rotación de las espiras es producido por el movimiento de una turbina accionada por una corriente de agua en una central hidroeléctrica, o por un chorro de vapor en una central térmica.
¿En que consiste ?
Cuando la espira gira, el flujo del campo magnético a través de la espira cambia con el tiempo.
Los extremos de la espira se conectan a dos anillos que giran con la espira, tal como se ve en la figura. Las conexiones al circuito externo se hacen mediante escobillas estacionarias en contacto con los anillos.
Las tres formas que hay de variar con el tiempo el flujo de un campo magnético a través de una espira, F =B·S, como producto escalar de dos vectores, el vector campo B y el vector superficie S.
Si conectamos una bombilla al generador veremos que por el filamento de la bombilla circula una corriente que hace que se ponga incandescente, y emite tanta más luz cuanto mayor sea la velocidad con que gira la espira en el campo magnético.
En todo circuito de corriente alterna en el que solo existen resistencias, no se producen desfases entre la corriente y el voltaje.
El comportamiento de una resistencia
Para las frecuencias y corrientes ordinarias, es la de un elemento disipador, que convierte la energía eléctrica en calor.
Es independiente de la dirección del flujo de corriente e independiente de la frecuencia.
De modo que decimos que la impedancia a la AC (Corriente Alterna) de una resistencia, es la misma que su resistencia a la DC (corriente continua).
En el caso de AC, se están usando los valores rms o valores efectivos para la corriente y el voltaje.
La CA se alterna entre picos negativos y valores positivos 60 veces por segundo.
Aunque la ley de Ohm se aplica a la CA en un momento dado, se determina la potencia y el calor mediante la búsqueda de un valor promedio actual.
En los circuitos de corriente alterna es evidente que la corriente y el voltaje alternativos están continuamente cambiando de magnitud
La corriente sigue su ciclo al mismo tiempo que el voltaje sigue el suyo, se dice entonces que están en fase o que tienen la misma fase
El comportamiento de los circuitos resistivos puros en corriente alterna es bastante similar al de corriente continua, pero teniendo en cuenta que la tensión de alimentación es variable con el tiempo según su propia función
La caída de tensión en la resistencia, la corriente, etc., también son variables de esa forma.
En corriente alterna, la resistencia al paso de la corriente se denomina impedancia y se representa mediante un número complejo, teniendo una parte real y otra imaginaria.
Se deberán tener en cuenta las siguientes condiciones
Todas las fuentes deben ser sinusoidales.
Debe estar en régimen estacionario, es decir, después de que los fenómenos transitorios que se producen a la conexión del circuito se hayan atenuado completamente.
Todos los componentes del circuito deben ser lineales, o trabajar en un régimen tal que puedan considerarse como lineales.
Los circuitos con diodos están excluidos y los resultados con inductores con núcleo ferromagnético serán solo aproximaciones.
Un circuito RLC es un circuito lineal que contiene una resistencia eléctrica, una bobina y un capacitor.
Circuitos RLC en paralelo
Si un circuito RLC en serie es sometido a un escalón de tensión E, la ley de las mallas impone la relación:
Se obtiene la ecuación diferencial de segundo orden:
En el caso de un régimen sin pérdidas, esto es para Rt=0, se obtiene una solución de la forma:
0 el periodo en segundos;
φ la fase en el origen (lo más habitual es elegirla para que φ = 0).
El comportamiento de un circuito RLC se describe generalmente por una ecuación diferencial de segundo orden (en donde los circuitos RC o RL se comportan como circuitos de primer orden).
la rama C es un corto-circuito: de esta manera no se pueden unir las ramas A y B directamente a los bornes de un generador E, se les debe adjuntar una resistencia.
Las dos condiciones iniciales son:
i0 conserva su valor antes de la puesta en tensión porque la inductancia se opone a la variación de corriente).
q0 conserva su valor antes de la puesta en tensión u0=q0/C
E es la fuerza electromotriz de un generador, en Voltios (V);
uC es la tensión en los bornes de un condensador, en Voltios (V);
L es la inductancia de la bobina, en Henrios (H);
i es la intensidad de corriente eléctrica en el circuito, en Amperios (A);
q es la carga eléctrica del condensador, en Coulombs (C);
C es la capacidad eléctrica del condensador, en Faradios (F);
Rt es la resistencia total del circuito, en Ohmios (Ω); y
t es el tiempo en segundos (s)
Los circuitos RLC son generalmente utilizados para realizar filtros de frecuencias, o de transformadores de impedancia.
La transformación compleja aplicada a las diferentes intensidades proporciona:
La frecuencia angular de resonancia en intensidad de este circuito ω0 es dada por:
¿Qué es la resonancia?
es la transferencia de energía entre dos sistemas que oscilan a la misma frecuencia, es decir, un objeto es puesto en resonancia cuando es expuesto a una onda cuya frecuencia corresponde a su propia frecuencia.
En R. M. las ondas utilizadas son de 1 a 100 Mega hertz, las mismas que se utilizan como ondas de radio, de esta manera cuando los protones entran en resonancia al ser expuestos a una onda de su misma frecuencia, cambian de posición con respecto a la posición de sus ejes liberando energía.
Utiliza campos magnéticos y ondas de radio para producir imágenes de cortes finos de tejidos (imágenes tomográficas).
Los protones dentro de los tejidos giran para producir campos magnéticos diminutos que están alineados al azar.
Cuando están rodeados por el fuerte campo magnético de un dispositivo de RM, los ejes magnéticos se alinean a lo largo de ese campo.
Un pulso de radiofrecuencia, que determina que los ejes de varios protones queden momentáneamente alineados contra el campo en un estado de alta energía.
¿Qué es un transformador eléctrico?
Es una máquina eléctrica que, basándose en los principios de inducción electromagnética, transfiere energía de un circuito eléctrico a otro, sin cambiar la frecuencia.
La transferencia se lleva a cabo con el cambio de voltaje y corriente. Un transformador aumenta o disminuye la corriente alterna cuando es necesario.
Estas máquinas ayudan a mejorar la seguridad y eficiencia de los sistemas de energía durante su distribución y regulación a través de largas distancias.
¿Qué hay dentro de un transformador eléctrico?
Los tres componentes más importantes de un transformador son el núcleo magnético, el devanado principal y el secundario.
El núcleo retransmite el flujo al devanado secundario para crear un circuito magnético que cierre el flujo; así, un camino de reluctancia baja se crea dentro del núcleo para maximizar el enlace del flujo. El devanado secundario ayuda a completar el movimiento del flujo que empieza en el primario, y usando el núcleo alcanza al secundario.
En todos los tipos de transformadores, el núcleo magnético se ensambla apilando láminas de acero dejando un espacio de aire mínimo requerido para asegurar la continuidad del camino magnético.