sábado, 14 de noviembre de 2020
Características y partes de la CA
Caracteristicas de la corriente alterna
Las principales
características que podemos observar en la corriente alterna son las
siguientes:
- ·
La forma en la que la
corriente alterna oscila es en forma senoidal.
- ·
Tiene la capacidad de
transmitir energía de una forma eficiente.
- ·
Su magnitud y dirección
muestra una variación de tipo cíclico.
- ·
Su símbolo se
representa con las letras CA.
- ·
Se da cuando el flujo
que tiene la corriente eléctrica varía de sentido cada cierto tiempo.
Partes de la corriente alterna
Resistor
El resistor, llamado
comúnmente resistencia, se ve afectado por la corriente alterna de la misma
manera que por la corriente continua (cc); sus unidades de medida son los ohms
(Ω).
Capacitor
Un capacitor es un dispositivo
diseñado para almacenar energía eléctrica. Consta de dos conductores muy poco
espaciados que portan cargas iguales y de signos opuestos.
Capacitancia
La capacitancia (C) es la
capacidad para almacenar carga eléctrica de un capacitor.
Inductor
Al solenoide o bobina del
circuito de corriente alterna se le denomina autoinductor o simplemente
inductor. Es formada por una o varias espiras continuas.
Inductancia
La inductancia (L) es la medida de la capacidad de un inductor para producir una fem autoinducida, como consecuencia del efecto magnético que se ocasiona al variar el sentido de la corriente.
¿Qué es la reactancia capacitiva?
Reactancia capacitiva
La reactancia capacitiva es la
resistencia que un condensador, elemento regulador del flujo de carga en un
circuito de corriente alterna, opone al paso de la corriente.
En un circuito constituido de
un condensador y activado por una fuente de corriente alterna, se puede definir
la reactancia capacitiva XC de la siguiente manera:
XC = 1 / ωC
Las reactancias capacitivas
forman parte de filtros pasabajos y pasa-altos de los altavoces. O también:
XC = 1 / 2πfC
Donde C es la capacidad del
condensador y ω es la frecuencia angular de la fuente, relacionada con la
frecuencia f mediante:
ω = 2πf
La reactancia capacitiva depende del inverso de la frecuencia, por lo tanto a altas frecuencias tiende a ser pequeña, mientras que a bajas frecuencias, la reactancia es grande.
¿Qué es la reactancia inductiva?
REACTANCIA INDUCTIVA
La capacidad de un inductor para reducir la corriente en un circuito de ca. Según la ley de lenz, el papel del inductor debería hacer que resista cualquier cambio en la corriente. Dado que la corriente alterna cambia constantemente, la inductancia es equivalente a ella, reduciendo así la corriente en el circuito de corriente alterna. A medida que aumenta el valor de la inductancia, la corriente disminuye más.
Del mismo modo, dado que la corriente de alta frecuencia cambia más rápido que la corriente de baja frecuencia, cuanto mayor es la frecuencia, mayor es el efecto de reducción. La capacidad de la inductancia para reducir la inductancia es proporcional a la inductancia y la frecuencia de CA. Este efecto de inductancia se puede comparar parcialmente con el efecto de resistencia. Sin embargo, debido a que cuando la corriente fluye, la resistencia real generará calor para distinguirla, el efecto causado por la inductancia se llama reactancia inductiva.
La reactancia de un bobina es inversamente proporcional a dos factores: la capacitancia y la frecuencia del voltaje aplicado. Su expresión matemática es:
Donde: XL = Reactancia inductiva, en (Ω) Ohmios
π= constante 3,1416 radianes
f = Frecuencia en Hertzs
L= Inductancia en Henrys
CIRCUITO INDUCTIVO DE CA:
Sabemos que cuando se aplica corriente CA al circuito, la corriente cambiará continuamente a la frecuencia de alimentación, por lo que el EMF trasero cambiará en consecuencia.
Esta fuerza de reacción es opuesta a la tensión de alimentación, por lo que la corriente es limitada. Por lo tanto, la dirección que es realmente opuesta a la corriente generada por el inductor en el circuito de CA se llama reactancia inductiva.
REACTANCIA INDUCTIVA EN UN INDUCTOR:
En un circuito de inducción, podemos definir la reactancia inductiva observando la autoinductancia y su papel en el circuito. El campo magnético induce un voltaje en el inductor, y la polaridad del voltaje es siempre opuesta al voltaje que genera el inductor, es decir, el voltaje aplicado. Este voltaje opuesto limita la corriente que fluye a través del inductor, llamada reactancia (X). Dado que esta reactancia es causada por inductancia, se llama reactancia inductiva (XL). La unidad es ohmios.
Circuitos RL en serie
Circuito Serie RL:
Un
circuito en el que una bobina con una resistencia pura R ohm y una bobina
(Henry) con una inductancia pura L están conectadas en serie se denomina
circuito serie R. Cuando se aplica una tensión de alimentación de CA V, la
corriente fluye en este circuito. yoR y yoL son la corriente que fluye a través
de la resistencia y el inductor, respectivamente, pero la cantidad de corriente
que fluye a través de estos dos elementos será la misma que la corriente cuando
están conectados en serie.
·
VR - voltaje a través de la resistencia R
·
VL - Tensión en el inductor L
·
V - Tensión total del circuito.
Circuitos RC en serie
Circuitos RC en serie (Resistencia en Capacitor)
Un circuito RC
tiene una CA (corriente alterna), esta corriente pasa por un capacitor y por
una resistencia la cual es la misma.
El voltaje entregado es la suma fasorial de la caída de voltaje del resistor y la caída en el capacitor, dando como fórmula:
Cuando la corriente
está en pico (Imax), es la misma para el capacitor tanto como el resistor, pero
los voltajes son distintos. En el resistor, el voltaje y la corriente están en
fase, pero en el capacitor es distinta.
El capacitor esta
diseñado para oponerse a cambios bruscos de voltaje, por lo que el capacitor
tiene menor corriente (se retrasa) a diferencia del todo el circuito. (90° como
máximo)
El voltaje tiene
un Angulo de desfase causado por el capacitor: Este es el valor del voltaje
Al pasar estos sucesos se genera una impedancia en el circuito
(Z)
Circuitos RL en paralelo
Circuito RL en paralelo
La corriente que pasa
por la resistencia está en fase con el voltaje aplicado. (El valor máximo de voltaje
coincide con el valor máximo de corriente en la resistencia).
En cambio, en la bobina, la corriente se atrasa 90º con respecto al voltaje aplicado. (El valor máximo de voltaje ocurre 90º antes que el valor máximo de la corriente)
La corriente total que alimenta este circuito se puede obtener con ayuda de las siguientes formulas:
- Corriente (magnitud) It = (IR2 + IL2)1/2
- Angulo Θ (ángulo de la corriente total It) = Arctang (-IL/IR)
Nota: Observar que las sumas de las corrientes es un a suma de fasores, no una suma común.
La impedancia (Z) se obtiene con ayuda de la siguiente formula:
- Para obtener la magnitud de la impedancia Z se divide la magnitud de Vs entre la magnitud de It.
- Para obtener el Θ (ángulo) de la impedancia Z se resta el ángulo de la corriente (I) del ángulo del voltaje (V). (Θ = Θ1 – Θ2)
Circuito RC en paralelo.
Circuitos RC en paralelo
En un circuito RC paralelo en
AC, el valor del voltaje es el mismo en el condensador y en la resistencia. La
corriente (corriente alterna) que la fuente entrega al circuito se divide entre
la resistencia y el condensador. (It = Ir + Ic). Ver el primer diagrama abajo.
La corriente que pasa por la
resistencia y la tensión que hay en ella están en fase debido a que la
resistencia no causa desfase. La corriente en el capacitor / condensador está
adelantada con respecto a la tensión (voltaje), que es igual que decir que el
voltaje está retrasado con respecto a la corriente.
Como ya se sabe el condensador
se opone a cambios bruscos de voltaje.
La magnitud de la corriente
alterna total es igual a la suma de las corrientes que pasan por la resistencia
y el condensador y se obtiene con las siguientes fórmulas:
• Magnitud de la corriente (AC) total: It = (Ir2 + Ic2)1/2
• Angulo de desfase: Θ = Arctang (-Ic/Ir)
Diagrama fasorial de las
corrientes:
La impedancia Z del circuito resistencia – condensador en paralelo se obtiene con la fórmula:
La impedancia Z se obtiene
dividiendo directamente los valores de voltaje V y corriente I y el ángulo (Θ)
de Z se obtiene restando el ángulo de la corriente I del ángulo del voltaje V.
Este ángulo es el mismo que aparece en el gráfico anterior y se obtiene con la
fórmula: Θ = Arctang (-Ic/Ir).
La corriente por la
resistencia tiene la misma fase que el voltaje de la fuente, mientras que la
corriente en el condensador se adelantada 90° al voltaje en el mismo
componente.
• Arctang() = tan-1()
• Voltaje = tensión
Circuitos RLC en serie
Circuito RLC en serie
Es un circuito que esta
conformado por una resistencia, una bobina y un condensador. El cual es
alimentado por una fuente de corriente alterna, los cuales tendrán un efecto.
Al aplicar CA, el condensador tendrá reactancia capacitiva, la bobina reactancia inductiva. A mayor frecuencia la Xl es mayor pero la Xc es menor (y viceversa). Esta frecuencia se llama frecuencia de resonancia: FR = 1 / (2 x π x (L x C)1/2)
En resonancia como los valores
de Xc y Xl son iguales, se cancelan y en un circuito RLC en serie la impedancia
que ve la fuente es el valor de la resistencia.
Circuitos RLC en paralelo
Circuitos RLC en paralelo
El cálculo de la impedancia de
un circuito RLC paralelo es considerablemente más difícil que el cálculo de la
impedancia del circuito RLC serie. Esto se debe a que cada rama del circuito
tiene su propio ángulo de fase y estos no se pueden combinar de una manera
simple. La combinación de ramas de impedancias paralelas, se realiza de la
misma manera que las resistencias paralelas:
Estas impedancias no se pueden
combinar directamente como se sugiere en la expresión de arriba, porque tienen
diferentes fases -como ocurre con los vectores en distintas direcciones, que no
se pueden sumar directamente-. Este dilema se resuelve más fácilmente con el
método de la impedancia compleja.
Aplicaciones de los circuitos RLC (monofasicos)
Aplicaciones de circuitos RLC
Los circuitos RLC se emplean
en diferentes tipos de circuitos osciladores. La sintonización es otra
aplicación importante, tales como un receptor de radio o televisor, donde los
circuitos RLC se usan para seleccionar un rango estrecho de frecuencias de las
ondas de radio ambientales, esto se refiere a un circuito de sintonización. Un
circuito RLC puede emplearse como un filtro pasa banda, donde la aplicación de
la sintonización es un ejemplo de filtro de pasa banda.
En el campo del equipo medico, los denominados “filtros de linea” que protege contra ruidos eléctricos y contra sobretensiones transitorias
Pasivos: Variadores de
velocidad, SAI, rectificadores, etc.
Activos: Instalaciones
comerciales como equipos de oficina.
Referencias
Referencias
- Briceño V. G. (2019). Corriente alterna. Recuperado el 7 enero, 2021, de Faqs.Zone: https://www.euston96.com/corriente-alterna/
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