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APLICACIONES
DE CORRIENTE ALTERNA.
HISTORIA DE LA CORRIENTE ALTERNA
En el año 1882 el físico, matemático, inventor e ingeniero Nikola Tesla, diseñó y
construyó el primer motor de inducción de CA. Posteriormente el físico William
Stanley, reutilizó, en 1885, el principio de inducción para transferir la CA entre dos
circuitos eléctricamente aislados. La idea central fue la de enrollar un par de
bobinas en una base de hierro común, denominada bobina de inducción. De este
modo se obtuvo lo que sería el precursor del actual transformador. El sistema
usado hoy en día fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla; la distribución
de la corriente alterna fue comercializada por George Westinghouse. La corriente
alterna superó las limitaciones que aparecían al emplear la corriente continua
(CC), que es un sistema ineficiente para la distribución de energía a gran escala
debido a problemas en la transmisión de potencia.
La primera transmisión interurbana de la corriente alterna ocurrió en 1891, cerca
de Telluride,Colorado, a la que siguió algunos meses más tarde otra de Lauffen a
Frankfurt en Alemania. A pesar de las notorias ventajas de la CA frente a la CC,
Thomas Edison siguió abogando fuertemente por el uso de la corriente continua,
de la que poseía numerosas patentes . De hecho, atacó duramente a Nikola
Tesla y a George Westinghouse, promotores de la corriente alterna, y a pesar de
ello ésta acabó por imponerse. Así, utilizando corriente alterna, Charles Proteus
Steinmetz, de General Electric, pudo solucionar muchos de los problemas
asociados a la producción y transmisión eléctrica, lo que provocó al final la
derrota de Edison en la batalla de las corrientes, siendo su vencedor Nikola Tesla
y su financiador George Westinghouse.
DEFINICIÓN
La corriente alterna es aquella en que la que la intensidad cambia de dirección
periódicamente en un conductor. como consecuencia del cambio periódico de
polaridad de la tensión aplicada en los extremos de dicho conductor.
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CIRCUITO RLC EN SERIE
Estudiaremos un circuito RLC en serie, sabiendo los valores de la capacidad,
inductancia, resistencia, el voltaje inicial y la frecuencia.
El objetivo es escribir un programa que calcule los valores del voltaje, intensidad,
carga y las energías en capacitor e inductor; y los dibuje respecto al tiempo para
conocer su comportamiento.
1. Impedancia total(Z), impedancia en el capacitor(ZC), impedancia en el
inductor(ZL) e impedancia en el resistor(ZR):
Z=ZR+ZL+ZC
ZC=1/(j*2*pi*f*C)
ZL=j*2*pi*f*L
ZR=R
j=sqrt(-1)
2. El voltaje(V):
V=A*sin(w*t+phi)
Vrms=sqrt((ZR)^2+((ZL-ZC)^2))
phi=atan((ZL-ZC)/R)
A=Vrms*sqrt(2)
w=2*pi*f
3. Intensidad(I) y la carga(q):
I=V/ZT
q= ∫ I*dt
4. Voltajes del capacitor(VC), inductor(VL) y resistor(VR):
VC=1/C*q
VR=R*I
VL=L*dI/dt
5. Energías en el capacitor(EC) e inductor(EL):
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EC=0.5*C*norm(VC)^2
EL=0.5*L*norm(I)^2
6. Frecuencia de resonancia(fr), intensidad máxima(Imax) y intensidad
eficaz(Ief):
fr=1/(2*pi)*1/sqrt(L*C)
Imax=V0*ZT
Ief=Imax/sqrt(2)
• la frecuencia de resonancia se da cuando coincide el valor de las
impedancias del inductor y el capacitor.
TRANSFORMADOR TRIFÁSICO DE CONEXIÓN DEL TIPO DELTA-ESTRELLA
INTRODUCCIÓN.
La conexión delta-estrella, de las más empleadas, se utiliza en los sistemas de
potencia para elevar voltajes de generación o de transmisión, en los sistemas de
distribución para alimentación de fuerza y alumbrado.
En el problema que vamos a tratar constará de resolver cinco apartados que
tratan diferentes problemas de resolución del transformador trifásico. El primero
de ellos es hallar un circuito equivalente, el segundo corresponde a calcular las
resistencias reales, el tercero se corresponde a calcular la tensión del
transformador secundario cuando lo alimentamos con una carga, el cuarto a
calcular el rendimiento del transformador y el último a calcular el valor eficaz de la
corriente en cortocircuito en régimen permanente.
ALGORITMO USADO Y BREVE EXPLICACIÓN DEL PROGRAMA.
A partir de unos datos que se deberán introducir a criterio de uno mismo que son:
el consumo; las tensiones nominales(propias del aparato).
El ensayo de vacío(Nos sirve para calcular la resistencia del hierro y la
inductancia del hierro) tiene también unos datos aleatorios que son: intensidad de
vacío y potencia de vacío. El ensayo de cortocircuito(Nos sirve para determinar
las pérdidas por el cobre y el flujo de dispersión por el aire) tiene también unos
datos aleatorios que son: voltaje de cortocircuito y potencia de cortocircuito.
Al ejecutar el programa nos hace una advertencia de cómo debemos introducir
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ciertos datos, si en algún caso estos datos no son aceptados por el programa
porque los considera
incorrectos el programa dejará de ejecutarse
inmediatamente.
Al iniciar nos cargará una imagen que servirá para explicar de manera gráfica el
circuito
APARTADOS
1. Encontrar el circuito equivalente
Cálculo de intensidades nominales
In1 = Sn/((sqrt(3))*Un1)
In2 = Sn/((sqrt(3))*Un2)
Calculo del angulo
phi0 = (P0/((sqrt(3))*Un1*I0))
Resistencia del hierro e inductancia
IFe = I0*(cos(phi0))
IXFe = I0*(sin(phi0))
RFe = Un1/((sqrt(3))*IFe)
RXFe = Un1/((sqrt(3))*IXFe
Calculo del angulo
phicc = (Pcc/((sqrt(3))*Ucc*In1))
Calculo de las perdidas por el cobre y flujo de dispersion
Zcc=Ucc/((sqrt(3))*In1)
Rcc=Zcc*(cos(phicc))
Xcc=Zcc*(sin(phicc))
R1 = Rcc/2
R2 = R1
XL1 = Xcc/2
XL2 = XL1
2. Resistencias reales
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Esto es debido a que hemos supuesto que es estrella pero nos dices que
es tipo delta por lo que existe esta relación
Rr1 = 3*R1
Relación de transformación
n = Un1/Un2
Rr2 = R2/n
3. Valor del voltaje del transfromador secundario cuando lo alimentamos
con una carga y factor inductivo que decidiremos aleatoriamente
Cálculo del ángulo
acosd(fi)
cos(acosd(fi))
Índice de carga
c = Sc/Sn
Voltaje de cortocirucito conceptual
Ecc = (Ucc/Un1)*100
Caída de voltaje
Ec = c*Ecc*(cos((acos(phicc))-(cos(acosd(fi)))))
Caída de voltaje en el transformador secundario
U2 = Un2*(1-(Ec/100))
4. Rendimiento
Potencia obtenida
P2 = Sc*fi
Potencia pérdida
P1 = P2+P0+(Pcc*(c^2))
eff = (P2/P1)*100
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5. Valor eficaz de la intensidad de cortocircuito en régimen permanente.
Icc = (100*In1)/Ecc
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