1 Investigación De Circuitos Eléctricos (diciembre de 2021) Resumen – En la presente investigación se dará una explicación sobre las fuentes de voltaje AC, valores sinusoidales de voltaje y corriente, medición angular de una onda seno, condensadores e inductores donde se instruirá sobre el concepto básico de cada uno en el ámbito de la aplicación en circuitos, también se dará un análisis al final de todo el contenido a manera de autoaprendizaje. Establezca la nota de pie de página en la parte inferior de esta columna. (Inmunidad a los huecos de tensión, interrupciones breves y variaciones, EN 61000-4-13 (Inmunidad a baja frecuencia de armónicos e interarmónicos), EN 61000-4-14 (Inmunidad a las fluctuaciones de tensión), EN 61000-4-28 (Inmunidad a la variación de la frecuencia de alimentación). Índice de Términos – Circuitos eléctricos, fuentes AC, componentes eléctricos. I. INTRODUCCIÓN E ste documento es una representación importante de los circuitos de hoy en día, los cuales forman una parte indispensable de la vida cotidiana, los encontramos en la televisión, los autos, la radio, los DVD, entre muchos otros equipos de uso diario, sabiendo que todo circuito eléctrico requiere, para su funcionamiento, de una fuente de energía, en este caso, de una corriente eléctrica. II. FUENTES DE VOLTAJE AC La alimentación de CA es un dispositivo que puede proporcionar señales de CA desde el voltaje de la red, pero con voltaje variable y frecuencia variable. Además de estas características básicas, existen algunos dispositivos que pueden simular interferencias de red, tales como: armónicos, interarmónicos, caídas de tensión, transitorios e incluso generar formas de onda arbitrarias, que pueden ser utilizadas internamente o como amplificadores para generadores. También existen modelos que incluyen medidas de voltaje, corriente, potencia y armónicos. Las fuentes de alimentación de AC se usan, habitualmente en ensayos de máquinas, electrodomésticos, utilizados para comprobar su comportamiento ante variaciones de tensión, ensayos a frecuencias diferentes a la de red, por ejemplo, a 60 Hz o a 400 Hz para aviónica, Algunos modelos especiales también pueden emplearse para algunos ensayos de EMC: Según EN 61000-4-11 Documento recibido el 03 de diciembre de 2021. D. A. Bejarano Student of the Higher Polytechnic School of Chimborazo (e-mail: [email protected]). Fig. 1. Fuente de alimentación AC (APM SP300VAC 2U) III. VALORES SINUSOIDALES DE VOLTAJE Y CORRIENTE La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda periódicas, tales como la triangular o la cuadrada. A. Valor instantáneo de una onda o señal Es el que toma la ordenada (tensión o intensidad) en un instante, t, determinado. Este valor no es útil para cálculos y medidas eléctricas, ya que se utilizan los valores eficaces. Una señal sinusoidal, a(t), tensión, v(t), o corriente, i(t), se puede expresar matemáticamente según sus parámetros característicos (ver figura), como una función del tiempo por medio de la siguiente ecuación: (1) Donde A es la amplitud en voltios o amperios (también llamado valor máximo o de pico), ω la pulsación en radianes/segundo, t el tiempo en segundos, y β el ángulo de fase inicial en radianes. Fig. 2. Representación de una onda sinusoidal 2 intensidad, Imed, de: B. Periodo, T Es el tiempo mínimo que tarda la onda en realizar un ciclo completo. La unidad de medida es el segundo (s) C. Frecuencia, f Es el número de ciclos realizados por segundo. La frecuencia es la inversa del período (f=1/T). La unidad de medida en el Hercio (Hz) o s-1 (5) I. Factor de forma Es la relación entre el valor eficaz y el valor medio. Para el caso de, por ejemplo, la Intensidad, I, tendríamos: D. Fase (de una onda), β Es el instante en el que estamos analizando el valor de una magnitud periódica. El ángulo de fase inicial φ es la fracción de período que ha transcurrido a partir de un origen. (6) IV. MEDICIÓN ANGULAR DE UNA ONDA SENO E. Valor eficaz, V El valor eficaz de una corriente alterna, es el valor que tendría una corriente continua que produjera la misma potencia que dicha corriente alterna, al aplicar ambas, primero una y luego otra, sobre una misma resistencia. Cuando decimos que la tensión de alimentación en un circuito es de 230 V nos estamos refiriendo a su valor eficaz. También se conoce este valor como RMS. Este valor coincide con el valor cuadrático medio (raíz cuadrada del valor medio del cuadrado de la función en un período). (2) F. Valor de pico, Vpp Es el valor máximo que toma la onda y que conocemos como Amplitud. En principio habría dos valores: el valor de pico positivo y el valor de pico negativo. El valor de pico se relaciona con el Valor eficaz de la siguiente manera: Vp = Vef x 1'4142 (3) G. Valor pico a pico, Vpp Supone, normalmente, el doble del valor de pico; es la máxima excursión que puede tomar la amplitud de la señal. También puede expresarse como la diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo. Vpp = Vp x 2 (4) La altura de la onda en cualquier lugar y tiempo, medida desde el centro (posición de equilibrio) es la magnitud de desplazamiento. El máximo de la magnitud de desplazamiento se llama la amplitud de la onda. Como primera aproximación, las olas en el agua, las ondas electromagnéticas y muchos tipos de ondas pueden ser modelados por las funciones matemáticas seno, coseno o alguna combinación de ellas. Para una onda que viaja a lo largo del eje x la descripción matemática de la amplitud (magnitud) de la onda en una posición x en un instante t se puede escribir como una función y (x, t) = A sin (kx - ω t + φ) donde A es la amplitud máxima (altura máxima medida desde el centro de la onda). Aquí hemos utilizado el número de onda (k = 2 π / λ), la frecuencia angular (ω = 2 π f) y ángulo de fase (φ) en radianes. V. CONDENSADORES Un condensador eléctrico es un dispositivo pasivo, utilizado en electricidad y electrónica, capaz de almacenar energía sustentando un campo eléctrico. conductoras, generalmente en forma de láminas o placas, en situación de influencia total separadas por un material dieléctrico o por vacío, sometidas a una diferencia de potencial, adquieren una determinada carga eléctrica, positiva en una de ellas y negativa en la otra, siendo nula la variación de carga total. Aunque desde el punto de vista físico un condensador no almacena carga ni corriente eléctrica, sino simplemente energía mecánica latente, al ser introducido en un circuito, se comporta en la práctica como un elemento "capaz" de almacenar la energía eléctrica que recibe durante el periodo de carga, la misma energía que cede después durante el periodo de descarga. H. Valor medio, Vm Es la media algebraica de los valores instantáneos de la onda durante un semiperíodo (Si tomásemos el período completo el valor medio sería cero). Para el caso de una intensidad de Amplitud im, tendríamos un valor medio de Fig. 3. Varios tipos de condensadores 3 VI. INDUCTANCIA VII. CONCLUSIONES En electromagnetismo y electrónica, la inductancia (L), es la medida de la oposición a un cambio de corriente de un inductor o bobina que almacena energía en presencia de un campo magnético, y se define como la relación entre el flujo magnético y la intensidad de corriente eléctrica (I) que circula por la bobina y el número de vueltas (N) del devanado: Se puede decir que las fuentes de alimentación CA pueden adaptar la red de voltaje doméstico a voltajes más bajos o más altos sin cambiar el modo de variante. En otras palabras, tiene dos cables de salida en su terminal. Un momento es positivo y el otro es negativo, y la polaridad de voltaje del cable de salida se invierte en el siguiente momento. Apenas existen en el hogar, porque solo se utilizan para líneas de transmisión de luces eléctricas además que los equipos electrónicos solo pueden funcionar con corriente continua. En cuanto a inductancia se entiende como una característica principal de la bobina eléctrica, a través de la cual podemos saber en qué medida la corriente inducida por la bobina, va a través de la propia bobina e impide que la corriente pase. (7) La inductancia depende de las características físicas del conductor y de la longitud del mismo. Si se enrolla un conductor, la inductancia aparece. Con muchas espiras se tendrá más inductancia que con pocas. Si a esto añadimos un núcleo de ferrita, aumentaremos considerablemente la inductancia. El flujo que aparece en esta definición es el flujo producido por la corriente I exclusivamente. No deben incluirse flujos producidos por otras corrientes ni por imanes situados cerca ni por ondas electromagnéticas. Esta definición es de poca utilidad porque es difícil medir el flujo abrazado por un conductor. En cambio, se pueden medir las variaciones del flujo y eso solo a través de la Tensión Eléctrica V inducida en el conductor por la variación del flujo. Con ello llegamos a una definición de inductancia equivalente pero hecha a base de cantidades que se pueden medir, esto es, la corriente, el tiempo y la tensión: (8) El signo de la tensión y de la corriente son los siguientes: si la corriente que entra por la extremidad A del conductor, y que va hacia la otra extremidad, aumenta, la extremidad A es positiva con respecto a la opuesta. Esta frase también puede escribirse al revés: si la extremidad A es positiva, la corriente que entra por A aumenta con el tiempo. Fig. 4. Representación física de un solenoide References [1] [2] [3] [4] Heaviside, O. Electrician. (Book style). Feb. 12, 1886, p. 271 Floyd, Thomas L. Principles of Electrical Circuits (2007). México: Pearson Education. Poor, An , p. 406 Dengler, R. (2016). «Self-inductance of a wire loop as a curve integral». Advanced Electromagnetics 5 (1): 1-8 J. U. Duncombe, “Infrared navigation—Part I: An assessment of feasibility (Periodical style),” IEEE Trans. Electron Devices, vol. ED11, pp. 34–39, Jan. 1959.
