CORRIENTE ALTERNA

ELECTROTECNIA Y ELECTRONICA

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.
 La variación de la tensión con el tiempo puede tener diferentes formas:
senoidal (la forma fundamental y mas frecuente en casi todas las aplicaciones
de electrotecnia); triangular; cuadrada; trapezoidal; etc.. Si bien estas otras
formas de onda no senoidales son mas frecuentes en aplicaciones electrónicas.
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VENTAJAS :
 Generadores y motores mas baratos y eficientes, y menos complejos
 Posibilidad de transformar su tensión de manera simple y barata (transformadores)
 Posibilidad de transporte de grandes cantidades de energía a largas distancias con
un mínimo de sección de conductores ( a alta tensión)
 Posibilidad de motores muy simples, (como el motor de inducción asíncrono de
rotor en cortocircuito)
 Desaparición o minimización de algunos fenómenos eléctricos indeseables
(magnetización en las maquinas, y polarizaciones y corrosiones electrolíticas en
pares metálicos)
 De poderse acumular directamente, y para pequeños sistemas eléctricos aislados
de baja tensión, (automóviles) aun se usa (Aunque incluso estos acumuladores se
cargan por alternadores)
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 ONDAS
SENOIDALES
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DEFINICIÓN :
 Para estudiar los circuitos de alterna es necesario previamente entender como
es la señal de alterna y sus magnitudes características. Desde el punto de vista
matemático, el estudio de las ondas de alterna es complejo y además desvía la
atención de lo que realmente son los conceptos electrotécnicos. El matemático
y físico francés Augustin-Jean Fresnel, descubrió una analogía entre las ondas
senoidales y los vectores giratorios de gran aplicación práctica, ya que permite
estudiar la alterna y otros fenómenos ondulatorios de forma sencilla, sin
grandes complicaciones matemáticas. Más tarde el alemán Charles Proteus
Steinmetz, desarrolló un método analítico basado en fasores para resolver los
circuitos de corriente alterna.
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CARACTERÍSTICAS de las magnitudes
senoidales:
 En los circuitos e instalaciones de corriente alterna (AC), tanto las tensiones como las
corrientes son ondas senoidales. Esto quiere decir que la tensión entre dos puntos
cambia constantemente de polaridad y que la intensidad por un conductor cambia
constantemente de sentido. Los valores característicos de las ondas senoidales son los
siguientes, y son aplicables tanto a tensiones como a corrientes.
•Amplitud (Vmax; Imax): es el valor máximo instantáneo de la senoidal. La
amplitud positiva y negativa son iguales pero con signo contrario.

 
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.Valor eficaz (V; I): representa el valor de una magnitud continua equivalente.
Matemáticamente

•Periodo (T): es el tiempo que una senoidal emplea en realizar una oscilación.
Obviamente cuanto más rápido gire el alternador, menos tiempo emplea en cada
oscilación y menor es el periodo. En ángulo girado, una oscilación (1 vuelta)
siempre equivale a 360º (2π radianes).
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.Frecuencia (f): es el número de oscilaciones que realiza la onda en un segundo
(Fig. 4). Se mide en Hertzios (Hz) y es la inversa del periodo.

f=1/T (Hz)

donde:
•f. frecuencia en Hertzios(Hz)
•T: periodo en segundos (s)
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REPRESENTACIÓN DE UNA MAGNITUD ALTERNA SENOIDAL

1) Representación cartesiana: se representa mediante senoides

a) En función del tiempo: b) En función del ángulo

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2) Representación vectorial: se representa por un vector giratorio o fasor
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Desfase entre magnitudes alternas

a) Se dice que dos magnitudes

alternas están en fase cuando
tienen en el mismo instante sus
valores máximos y mínimos.

b) Se dice que dos magnitudes

alternas están desfasadas un
ángulo φ o un tiempo t cuando
sus valores máximos y mínimos
están desfasados ese ángulo o
ese tiempo
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IMPEDANCIA
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DEFINICIÓN :
 En los circuitos de corriente alterna (AC) los receptores presentan una oposición a la
corriente que no depende únicamente de la resistencia óhmica del mismo, puesto que
los efectos de los campos magnéticos variables (bobinas) tienen una influencia
importante. En AC, la oposición a la corriente recibe el nombre de impedancia (Z), que
obviamente se mide en Ω. La relación entre V, I, Z, se determina mediante la "Ley de
Ohm generalizada".

donde:
- I: intensidad eficaz en A
- V: tensión eficaz en V.
- Z: impedancia en Ω.
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*La impedancia puede calcularse como:

donde:
- Z: impedancia en Ω.
- R: resistencia en Ω.
- X: reactancia en Ω.
 
*Se puede demostrar que los tres componentes (R, X, Z) se relacionan mediante un triángulo
rectángulo. Aplicando el Tª de Pitágoras o relaciones trigonométricas, se pueden obtener muchas más
fórmula que relacionen R, X y Z.
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En la siguiente tabla puede verse un resumen del valor de impedancia de cada
tipo de receptor en AC.
 
FASORES
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DEFINICIÓN :
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REPRESENTACIÓN:
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Circuito R-L:
R
z  zR  zL     
V(t) L   V  I
z  R  JX L

X 
  tg 1  L 
z  R2  X L
2  R 

Img.

z
XL 0º 90º

Real
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Circuito R-C :
R
z  R  JX  X 
V(t) 1
  tg 1   C 
c z  R  JX C  X C   R 
c

z  R2  X C
2
z  z  

Img.

 Real
 90º 0º
z XC
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Circuito R-L-C :
zT  z R  z L  z C
R
V(t) zT  R  JX
L XL-XC

1.-XL> XC; predominantemente inductivo

0º 90º
La corriente atrasa al voltaje

2.-XL< XC; predominantemente capacitivo.

 90º 0º
La corriente adelanta al voltaje

3.-XL= XC; el circuito entra a resonancia

  0º
La corriente y el voltaje están en
fase
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POTENCIA EN CORRIENTE
ALTERNA
Como vimos, en corriente alterna existen desfasajes entre la
tensión y la corriente debido a las capacidades e inductancias del
circuito que crean campos eléctricos y magnéticos. La energía que
almacenan estos campos temporalmente se devuelve al circuito
(por ejemplo cuando el capacitor se descarga o el campo
magnético del inductor se autoinduce). Esto hace que la potencia
total suministrada por la fuente no siempre sea la consumida por
el circuito. Una parte de la potencia se utiliza para crear esos
campos, pero no se consume. Sin embargo la fuente debe
proveerla para el funcionamiento del circuito.
.
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ENCONTRAMOS EN ESTE
TIPO DE CIRCUITO TRES
VALORES DISTINTOS DE
POTENCIA.
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POTENCIA ACTIVA:

Es la potencia consumida en el circuito (por ejemplo convertida en calor, energía

mecánica, etc). El  la potencia que se utiliza.

Pact = Ief2 R

POTENCIA REACTIVA:

Es la potencia necesaria para crear los campos eléctricos y magnéticos. Es una

potencia devuelta al circuito, pero que está presente.

Preact = Ief2 (Xl-Xc)

POTENCIA APARENTE:

Es la suma (en forma vectorial) de las potencias activa y reactiva. Su valor depende
del ángulo de desfasaje.

Pap = Ief2 Z
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RESONANCIA EN CIRCUITOS
DE CORRIENTE ALTERNA
La resonancia eléctrica es un fenómeno que se produce en un circuito en el
que existen elementos reactivos (bobinas y condensadores) cuando es
recorrido por una corriente alterna de una frecuencia tal que hace que
la reactancia se anule, en caso de estar ambos en serie, o se haga infinita si
están en paralelo. 
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Transformación de Fuentes
z

V  I
z

V  I .z V
I 
z

Además se asume que varias fuentes de corriente conectadas en paralelo se suman

fasorialmente (deben alternar la misma frecuencia); también se cumple que varias
fuentes de voltaje conectadas en serie se suman fasorialmente.
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Ejercicios de
corriente alterna
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