UNIVERSIDAD AUTONOMA JUAN MISAEL SARACHOCAPITULO 1 : CORRIENTE ALTERNA

Introduccin a circuitos de corriente alternaAplicacin de la Ley de OhmClculo del valor medio y valor eficaz en circuitos de Corriente alternaCircuitos Resistivos, Inductivos y Capacitivos puros y su representacin vectorialCircuitos R L C en serie y en paralelo

CONTENIDO

Impedancia compleja y representacin vectorial.Combinaciones serie paralelo. Resolucin de circuitosPotencia compleja y triangulo de potenciaFactor de potenciaCorriente alterna trifsicaConexin estrella tringuloProblemas

INTRODUCCION A CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNAINTRODUCCINVENTAJAS DE LA C.A.PRODUCCIN DE UNA C.A.VALORES CARACTERSTICOS DE C.A.REPRESENTACIN DE UNA MAGNITUD ALTERNA SENOIDALDESFASE ENTRE MAGNITUDES ALTERNASRECEPTORES ELEMENTALES EN C.A.

INTRODUCCINEn el inicio del desarrollo elctrico, la electricidad se produca en forma de corriente continua.Pero presentaban los siguientes inconvenientes:1. El transporte de la energa era ineficaz y costoso, debido a que en corriente continua no se puede elevar la tensin ni reducirla.2. El mantenimiento de las dinamos es ms complejo y difcil que los alternadores, porque la intensidad se obtiene del bobinado rotrico, por lo que es necesario de un sistema compuesto por: colector de delgas y escobillas.

VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNAEvitan el uso de colectores : la energa elctrica se produce directamente en bobinado estatrico.Con corriente alterna se puede elevar o reducir los valores de tensin e intensidad mediante los transformadores.Los motores y alternadores son constructivamente ms sencillos y robustos que los de corriente alterna.La conversin de corriente alterna en continua es barata y sencilla mediante el uso de rectificadores.

PRODUCCIN DE UNA CORRIENTE ALTERNAUn alternador elemental consta de:

1. Un campo magntico fijo producido por un imn.

2. Una espira de material conductor colocada dentro del campo magntico.

3. La espira debe tener la capacidad de girar sobre s misma

PRODUCCIN DE UNA CORRIENTE ALTERNAAl cortar los conductores en su movimiento giratorio las lneas de fuerza, se produce en ellos una fuerza electromotriz de induccin en los extremos de la espira.

Para poder conectar los receptores es necesario de unos anillos colectores y de unas escobillas

PRODUCCIN DE UNA CORRIENTE ALTERNAPunto A: el conductor se mueve en direccin paralela a las lneas de fuerza, sen 0= 0 y por tanto, e=0.Punto B: el conductor se mueve 45 y la f.e.m (e) alcanza el valor, e= Emax.sen45Punto C: el ngulo es de 90, se alcanza el valor mximo.Punto D: ngulo de 135, alcanza el mismo valor que el punto B.Punto E: ngulo de 180,la e=0.Punto F: Se invierte el sentido de la corriente, igual que el B pero negativo.Punto G: Es el valor mximo negativo.Punto A: Se completa el ciclo.La fuerza electromotriz vara siguiendo la forma la funcin senoidal

VALORES CARACTERSTICOS DE LA CORRIENTE ALTERNAAl representar en un grfico la tensin en funcin del tiempo, aparece una curva que se conoce con el nombre de senoide.Para estudiar los valores caractersticos (magnitudes importantes que lo forman) tomamos como ejemplo, la tensin que se tiene en la base de enchufe de cualquier instalacin interior de vivienda (230 voltios y frecuencia de 50 Hercios), su aspecto sera el de la figura siguiente:

VALORES CARACTERSTICOS DE LA CORRIENTE ALTERNAValor instantneo Es el valor que toma la tensin en cada instante del tiempo. En el ejemplo de la Figura son todos aquellos valores comprendidos entre O - 325 V y entre 0 - 325 V.

Valor mximo de la tensin o intensidad Es el mayor valor que toma la intensidad de corriente o la tensin en un ciclo. Se llama tambin amplitud.

En el grfico se da en las crestas de la senoide. En nuestro ejemplo este valor es de 325 V.

VALORES CARACTERSTICOS DE LA CORRIENTE ALTERNAIntensidad eficazEs el valor (I) de una intensidad de corriente alterna que produce en un circuito la misma cantidad de calor por efecto Joule que una corriente continua de igual intensidad.

El valor eficaz de la intensidad de C.A. senoidal en funcin del valor mximo es:Y segn la ley de ohm: Es la que mide el ampermetro

Tensin eficazDado que la tensin cambia constantemente (en nuestro ejemplo, desde O V a 325 V), se hace necesario determinar un valor intermedio que represente a la tensin para realizar los clculos y medidas.

La tensin eficaz es aquella que en las mismas condiciones produce los mismos efectos calorficos en una resistencia elctrica que una tensin continua del mismo valorEs la que mide el Voltmetro

VALORES CARACTERSTICOS DE LA CORRIENTE ALTERNACiclo o Periodo ( T )Es el tiempo mnimo T, que tarda la corriente en repetir sus valores. En el tiempo de un perodo la corriente realiza una oscilacin completa o ciclo. Se mide en segundos 1 ciclo 20 ms ; T = 20 ms = 0,02 segundos

Frecuencia ( f )Es el nmero de ciclos realizados en un segundo. La frecuencia es la inversa del perodo. El perodo por segundo recibe el nombre de hercio o hertz (Hz)

REPRESENTACIN DE UNA MAGNITUD ALTERNA SENOIDAL1) Representacin cartesiana: se representa mediante senoides a) En funcin del tiempo:b) En funcin del ngulo:

REPRESENTACIN DE UNA MAGNITUD ALTERNA SENOIDAL2) Representacin vectorial: se representa por un vector giratorio o fasor

Desfase entre magnitudes alternas Se dice que dos magnitudes alternas estn en fase cuando tienen en el mismo instante sus valores mximos y mnimos.b) Se dice que dos magnitudes alternas estn desfasadas un ngulo o un tiempo t cuando sus valores mximos y mnimos estn desfasados ese ngulo o ese tiempo

Receptores elementales en Corriente alternaCircuito con resistencia pura Circuito con bobina Circuito con condensador

Circuito con resistencia pura

Circuito con resistencia pura

Circuito con bobina Un circuito tiene slo autoinduccin cuando est desprovisto de resistencia hmica y capacidad.Al conectar una autoinduccin de coeficiente L a una tensin alterna senoidal de valor eficaz V y frecuencia f.a) Por la autoinduccin circula una corriente alterna senoidal de frecuencia f e intensidad eficaz:

b) El valor: XL = , se denomina reactancia de autoinduccin o inductancia y se mide en ohmios.

c) La intensidad de corriente est desfasada en retraso 90 respecto a tensin aplicada.

d) La potencia consumida por la autoinduccin se emplea en producir un campo magntico, se llama potencia reactiva QL y se mide en voltiamperios reactivos (VAr).

Circuito con bobina

Circuito con bobina

Comparacin bobina y condensadorBOBINACONDENSADOR

Resumen de los efectos producidos por los receptores elementales

Caractersticas bsicas de las ondas sinusoidales:

Ciclo:Recorrido completo que hace la onda y que se repite peridicamente. Un ciclo se compone de dos semiciclos.Amplitud:Valor mximo que alcanza la onda, en el semiciclo positivo.Periodo:Tiempo necesario en generarse un ciclo completo. Su unidad es el segundo.

Frecuencia:Nmero de ciclos que se efectan en un segundo. Su unidad es elHZFrecuencia y Periodo estn relacionados por la siguiente expresin

Velocidad angular:ngulo recorrido por unidad de tiempo (debido al movimiento giratorio del generador). Su unidad es el rd/seg.

Desfase de ondas:Las ondas, adems de diferir entre s en frecuencia y amplitud, tambin pueden hacerlo en lo que se denomina relacin de fase. Dos ondas de igual frecuencia se dicen que estn en fase si sus valores instantneos varan a la vez, o sea, de forma sincronizada.Cuando existe un desplazamiento de tiempo entre la variacin de dos ondas de igual frecuencia, se dice que estn desfasadas.El desfase entre dos ondas de igual frecuencia es la diferencia de tiempo que hay entre dos puntos tomados de referencia, que pueden ser el inicio de ciclo de una de ellas con respecto a la otra.

Modelo monofsico equivalente. Tres diferencias con respecto al transformador: a) Las espiras no estn en la misma posicin frente al flujo.

b) La frecuencia no es la misma equivalente a rotor parado o bloqueado-.

Distribuir las fases, para poder obtener el equivalente monofsico.