Tema 11: CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Tema 11: CIRCUITOS
ELÉCTRICOS
Esquema
1.
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7.
8.
9.
Estructura atómica
El circuito eléctrico
Magnitudes eléctricas básicas
Ley de Ohm
Energía eléctrica. Efecto Joule.
Potencia eléctrica. Tipos de resistencias
Tipos de circuitos.
Leyes de Kirchhoff
Circuitos de corriente alterna.
9. Circuitos de corriente
alterna
Hasta ahora se ha considerado que la corriente
eléctrica se desplaza desde el polo positivo del
generador al negativo (la corriente electrónica o
real lo hace al revés: los electrones se ven
repelidos por el negativo y atraídos por el
positivo).
Ahora bien, existen generadores en los que la
polaridad está constantemente cambiando de
signo, por lo que el sentido de la corriente es uno
durante un intervalo de tiempo, y de sentido
contrario en el intervalo siguiente. Obsérvese que siempre existe paso de corriente;
lo que varia constantemente es el signo (el
sentido) de ésta.
Naturalmente, para cambiar de un sentido a otro,
es preciso que pase por cero, por lo que el valor
de la tensión no será el mismo en todos los
instantes. A este tipo de corriente se le llama
CORRIENTE ALTERNA
Circuitos de corriente
alterna: Ventajas
VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA
La corriente alterna presenta ventajas decisivas de cara a la producción y
transporte de la energía eléctrica, respecto a la corriente continua:
Generadores y motores mas baratos y eficientes, y menos complejos
Posibilidad de transformar su tensión de manera simple y barata (transformadores)
Posibilidad de transporte de grandes cantidades de energía a largas distancias con un
mínimo de sección de conductores ( a alta tensión)
Posibilidad de motores muy simples, (como el motor de inducción asíncrono de rotor en
cortocircuito)
Desaparición o minimización de algunos fenómenos eléctricos indeseables
(magnetización en las maquinas, y polarizaciones y corrosiones electrolíticas en pares
metálicos)
La corriente continua, presenta la ventaja de poderse acumular directamente, y
para pequeños sistemas eléctricos aislados de baja tensión, (automóviles) aun se
usa (Aunque incluso estos acumuladores se cargan por alternadores)
Actualmente es barato convertir la corriente alterna en continua (rectificación)
para los receptores que usen esta ultima (todos los circuitos electrónicos).
Circuitos de corriente
alterna: magnitudes
Frecuencia: Número de veces que una corriente alterna
cambia de polaridad en 1 segundo. La unidad de medida
es el Hertz (Hz) y se la designa con la letra F. De esta
forma si en nuestro hogar tenemos una tensión de 220 V
50 Hz, significa que dicha tensión habrá de cambiar su
polaridad 50 veces por segundo. Una definición más
rigurosa para la frecuencia: Número de ciclos completos
de C.A. que ocurren en la unidad de tiempo.
Fase: Es la fracción de ciclo transcurrido desde el inicio
del mismo, su símbolo es la letra griega q. Período: Es el
tiempo que tarda en producirse un ciclo de C.A. completo
se denomina T. En nuestro ejemplo de una tensión de
220 V 50 Hz su período es de 20 mseg. La relación entre
la frecuencia y el período es F=1/T
Valor instantáneo: Valor que toma la tensión en cada
instante de tiempo.
Valor máximo o pico: Valor de la tensión en cada
"cresta" o "valle" de la señal.
Valor medio: Media aritmética de todos los valores
instantáneos de la señal en un período dado.
Valor eficaz: Valor que produce el mismo efecto que la
señal C.C. equivalente.
Circuitos de corriente
alterna: componentes
Resistencias y C.A:
Estos son los únicos elementos
pasivos para los cuales la respuesta
es la misma tanto para C. A. como
para C.C. Se dice que en una
resistencia la tensión y la corriente
están en fase.
Inductancia y C.A.:
Las señales tensión y corriente mantienen
la misma forma de onda pero ya no están
en fase sino que desfasadas 90º. La
corriente atrasa 90º con respecto a la
tensión
Capacidad y C.A:
Es ahora el caso en el que la corriente se
adelanta 90º con respecto a la tensión,
manteniendo la misma forma de onda que
ésta
Circuitos de corriente
alterna: impedancia
En los circuitos de corriente alterna (AC) los receptores presentan una oposición a la
corriente que no depende únicamente de la resistencia óhmica del mismo, puesto que los
efectos de los campos magnéticos variables (bobinas) tienen una influencia importante. En
AC, la oposición a la corriente recibe el nombre de impedancia (Z), que obviamente se mide
en Ω. La relación entre V, I, Z, se determina mediante la "Ley de Ohm generalizada".
donde:
- I: intensidad eficaz en A
- V: tensión eficaz en V.
- Z: impedancia en Ω.
La impedancia puede calcularse como:
donde:
- Z: impedancia en Ω.
- R: resistencia en Ω.
- X: reactancia en Ω.
Circuitos de corriente
alterna: impedancia
En la siguiente tabla puede verse un resumen del valor de impedancia de cada
tipo de receptor en AC.
Circuitos de corriente
alterna: corriente trifasica
La tensión trifásica , es esencialmente un sistema de tres tensiones alternas
,acopladas, ( se producen simultáneamente las 3 en un generador), y desfasadas
120º entre si .
Estas tensiones se transportan por un sistema de 3 conductores (3 fases), o de
cuatro (tres fases + un neutro). Por convención las fases se denominan R , S, T, y
N para el conductor neutro si existe.
http://luis.tarifasoft.com/05_corriente_alterna/alterna1.htm