SEMANA 1

CURSO :    ENSAYO DE MAQUINAS DE CORRIENTE ALTERNA

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1.CIRCUITOS DE CORRIENTE ALTERNA

En los circuitos de corriente alterna es evidente que la corriente y el voltaje alternativos están continuamente cambiando de magnitud. Hay que hacer notar que la corriente sigue su ciclo al mismo tiempo que el voltaje sigue el suyo, se dice entonces que están en fase o que tienen la misma fase (las dos ondas parten de cero y crecen simultáneamente alcanzando cada una su máximo en el mismo instante, descienden a la vez, pasan por cero y cambian su polaridad al mismo tiempo y decrecen hasta cero para completar sus ciclos juntas).

1.1 Circuitos resistivos en corriente alterna

El comportamiento de los circuitos resistivos puros en corriente alterna es bastante similar al de corriente continua, pero teniendo en cuenta que la tensión de alimentación es variable con el tiempo según su propia función, por lo tanto la caída de tensión en la resistencia, la corriente, etc., también son variables de esa forma.

La Ley de Ohm también es aplicable en los circuitos resistivos puros, utilizando los valores instantáneos de tensión y corriente. La corriente varía también de forma senoidal con la misma fase que la tensión (no hay desplazamiento entre la curva de tensión y corriente cuando el circuito es resistivo puro).

En forma fasorial se ven los vectores sobre una misma línea (sin un ángulo de desfasaje).

Impedancia  (Z)

En corriente alterna, la resistencia al paso de la corriente se denomina impedancia y se representa mediante un número complejo, teniendo una parte real (dependiendo del valor de R) y otra imaginaria (que depende de los valores de las reactancias de capacitores e inductores). En los circuitos resistivos puros (solo resistencias) la impedancia sólo tiene parte real, que es igual a la R. 

Con la corriente y el voltaje en fase, el circuito sigue las mismas leyes que se aplican a los circuitos de corriente directa, es decir,

I=V/R,  V=IR,  R=V/I,   P=I² R y P=V² /R.

1.2 Circuitos capacitivos en corriente alterna

En corriente continua  luego de un tiempo denominado transitorio, por el capacitor prácticamente no continúa circulando corriente. En corriente alterna los circuitos se comportan de una manera distinta ofreciendo una resistencia denominada reactancia capacitiva, que depende de la capacidad y de la frecuencia.

Reactancia Capacitiva (Xc)

La reactancia capacitiva es función de la velocidad angular (por lo tanto de la frecuencia) y de la capacidad.

Xc = 1/ωC

ω = Velocidad angular = 2π f
C = Capacidad (Faradios)
Xc = Reactancia Capacitiva (Ω)

Múltiplos del Sistema Internacional para faradio (F)

Circuitos capacitivos puros.

En un primer instante, al igual que en corriente continua, la corriente por el capacitor será máxima y por lo tanto la tensión sobre el mismo será nula. Al ser una señal alterna, comenzará a aumentar el potencial hasta Vmax, pero cada vez circulará menos corriente ya que las cargas se van acumulando en cada una de las placas del capacitor.

En el instante en que tenemos Vmax aplicada, el capacitor está cargado con todas las cargas disponibles y por lo tanto la intensidad pasa a ser nula. Cuando el ciclo de la señal comienza a disminuir su potencial, las cargas comienzan a circular para el otro lado (por lo tanto la corriente cambia de signo). Cuando el potencial es cero, la corriente es máxima en ese sentido.

Luego la señal alterna invierte su potencial, por lo tanto la corriente empieza a disminuir hasta que finalmente se encuentra cargado con la otra polaridad, en consecuencia no hay corriente y la tensión es máxima sobre el capacitor.

Como podemos ver existe un desfasaje entre la tensión y la corriente. En los circuitos capacitivos puros se dice que la corriente adelanta a la tensión 90 grados.

Impedancia (Z)

La impedancia total de un circuito capacitivo puro, solo tiene parte imaginaria (la de Xc) debido a que no hay R.

Intensidad

La intensidad del circuito se calcula como la tensión dividida por la impedancia, que en este caso es únicamente Xc .

1.3 Circuito inductivo en corriente alterna

La inductancia mide el valor de oposición de la bobina al paso de la corriente y se miden en Henrios (H), pudiendo encontrarse valores de MiliHenrios (mH).

Reactancia inductiva

En corriente alterna un inductor también presenta una resistencia al paso de la corriente denominada reactancia inductiva.  La misma se calcula como:

 XL = ω L

ω = Velocidad angular = 2 π f
L = Inductancia (Henrios H)
XL = Reactancia inductiva (Ω)

Funcionamiento con una señal senoidal

Durante el semiciclo positivo, al aumentar la tensión de alimentación, la corriente encuentra cierta dificultad al paso a través de la bobina, siendo al comienzo máxima la tensión sobre la misma y decreciendo a medida que circula mayor corriente. Cuando la tensión y el campo magnético son máximos, el potencial de alimentación comienza a decrecer y debido al campo magnético autoinducido, la corriente continúa circulando. En una inductancia podemos ver que, a diferencia del capacitor, la tensión adelanta a la corriente.

Angulo entre la tensión y la corriente
En los circuitos inductivos puros, la tensión sobre el inductor se encuentra adelantada 90 grados sobre la corriente.

Intensidad

La intensidad del circuito se calcula como la tensión dividida por la impedancia, que en este caso es únicamente XL .

Impedancia

En circuitos inductivos puros está formada únicamente por la reactancia inductiva. XL

Problemas aplicativos: Ejercicio 1) ¿Cuál es la reactancia capacitiva de un circuito que tiene una capacidad de  0.001 uF y se le está aplicando un voltaje alterno con una frecuencia de 60 cps? Ejercicio 2) ¿Cuál es la reactancia inductiva de un circuito que tiene una inductancia de 600  mH y se le está aplicando una señal alterna de una frecuencia de 25 KHz?

ACTIVIDAD Nº 1:

Resuelva el siguiente juego de letras