Circuitos Electricos 2

Título:

Introducción a los circuitos de corriente alterna

Introducción:

Actualmente el uso de la corriente alterna hace que el obtener la energía eléctrica sea más fácil y económica en todas partes del mundo, y esto ha sido gracias al conocimiento de la misma lo cual hace más fácil el generarla y transportarla al lugar de consumo,

En este ensayo es importante comentar que aunque la corriente alterna fluye en una dirección y después en otra, realizando ciclos muy rápidos que hacen casi imperceptible el cambio de dirección de la corriente, este efecto no se interpone en el comportamiento de las cargas ya que pueden realizar su trabajo sin importar que la corriente fluya siempre en una dirección o siempre en la dirección contraria, o bien, por momentos en una dirección y por momentos en la otra.

Todos los equipos electrónicos actuales como las televisiones, computadoras celulares, impresoras, microondas equipos de comunicación, aparatos de uso médico etc. usan este tipo de alimentación para realizar su funcionamiento y muchos de ellos combinan circuitos de corriente continua y alterna sobre todo aquellos que necesitan circuitos más complejos que con la corriente alterna no sería posible que funcionarán y en los cuáles la corriente alterna es solo el alimentador de un convertidor a c.c.

Desarrollo:

VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA

La corriente alterna presenta ventajas decisivas e importantes de cara a la producción y transporte de la energía eléctrica, respecto a la corriente continua:

Generadores y motores más baratos, mas compactos, mas 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 (alta tensión)

Motores muy simples, (como el motor de inducción asíncrono de rotor en cortocircuito)

Desaparición o mínimos fenómenos eléctricos indeseables (magnetización en las maquinas, y polarizaciones y corrosiones electrolíticas en pares metálicos)

La corriente continua, presenta la ventaja de poderse acumular directamente, y para pequeños sistemas eléctricos aislados de baja tensión, (automotores) aún se usa (Aunque incluso estos acumuladores se cargan por alternadores)

Actualmente es muy económico convertir la corriente alterna en continua (rectificación) para los receptores que usen esta última (todos los circuitos electrónicos).

VOLTAJE

Aunque el voltaje no es magnitud vectorial, para este estudio se le asigna un módulo equivalente a su valor máximo. El voltaje instantáneo, en un circuito de corriente alterna, varía entre ±Vmáximo pasando por cero. El voltaje instantáneo U=Uocos2 p nt, es la proyección sobre el eje "X" del vector voltaje máximo que gira como fasor a la izquierda del gráfico con velocidad angular constante w=2p n,

INTENSIDAD

Se aplica aquí lo dicho para el voltaje en el párrafo anterior. Se le asigna un fasor tampoco es vectorial. El "vector I", valor máximo gira y da una proyección en cada instante que es I=Iocos2 p n. La representación de ese valor frente tiempo da la curva senoidal de la intensidad.

IMPEDANCIA DE UN CIRCUITO

La oposición a la circulación de corriente en un circuito serie de CA que contiene resistencia, inductancia y capacitancia, se llama impedancia (Z). Impedancia es el vector suma de la reactancia neta y de la resistencia total en el circuito. Dado que la corriente en una inductancia atrasa al voltaje aplicado en 90°, mientras que la corriente en una capacidad está adelantada respecto del voltaje aplicado en 90° las reactancias inductiva y capacitiva están 180° fuera de fase. La reactancia neta es el vector suma de la reactancia inductiva (XL) y de la reactancia capacitiva (XC), y es numéricamente igual a la diferencia aritmética entre XL, y XC:

Si

El voltaje, tensión o diferencia de potencial es la presión que ejerce una fuente de suministro de energía eléctrica o fuerza electromotriz (FEM) sobre las cargas eléctricas o electrones en un circuito eléctrico cerrado, para que se establezca el flujo de una corriente eléctrica.

A mayor diferencia de potencial o presión que ejerza una fuente de FEM sobre las cargas eléctricas o electrones contenidos en un conductor, mayor será el voltaje o tensión existente en el circuito al que corresponda ese conductor.

EL INDUCTOR:

También llamados inductores o choques son componentes formados por varias vueltas o espiras de alambre enrolladas sobre una forma cilíndrica, cuadrada o rectangular. Las bobinas pueden tener núcleo que generalmente es de hierro o ferrita. Los inductores con núcleo de hierro a menudo se utilizan para filtrar o allanar la corriente de salida de un circuito rectificador. Los inductores se emplean también con los capacitores en circuitos de sintonía de radio y televisión y en circuitos osciladores Cuando una bobina no tiene núcleo, se dice que tiene núcleo de aire. Las bobinas enrolladas en una capa suelen llamarse solenoides.

INDUCTANCIA.

En las bobinas ocurre un fenómeno de oposición a las variaciones de la corriente eléctrica. En otras palabras, si la corriente en un circuito trata de subir o bajar y en ese circuito hay una bobina, ella se opone a que la corriente suba o baje.

Esta oposición que se presenta en las bobinas se llama inductancia, se mide en henrios (en honor al físico estadounidense Joseph Henry) y se representa por medio de la letra L. Esta resistencia al cambio de corriente es el resultado de la energía almacenada dentro del campo magnético de una bobina. Todas las bobinas de alambre tienen inductancia.

En los circuitos electrónicos actuales se usan bobinas pequeñas con inductancias de mili henrios (mH) o micro henrios (3 H). Un henrio representa la inductancia de una bobina si se produce un volt de FEM inducida, cuando la corriente cambia al ritmo de un ampere por segundo.

La inductancia de un inductor depende fundamentalmente de cuatro factores: 1- el número de vueltas de alambre devanado, 2-el área de la sección transversal de la bobina, 3- la permeabilidad de los materiales de su núcleo y 4- la longitud de la bobina

La inductancia de una bobina depende de la cantidad y el diámetro de las espiras, a mayor diámetro, mayor inductancia y a mayor número de espiras, también tiene mayor inductancia.

La inductancia de una bobina también aumenta cuando tiene un núcleo de hierro u otro material magnético y es mayor que cuando tiene núcleo de aire.

Debido a que la bobina solo reacciona ante las variaciones de la corriente, no se opone a la corriente continua (cc) y solo presenta oposición a la alterna (ca)

REACTANCIA INDUCTIVA

La reactancia inductiva es la oposición al cambio de la corriente en una bobina, originado por la inductancia de esta. El ohm es la unidad de la reactancia inductiva y XL su símbolo literal. El valor de la reactancia inductiva depende de la inductancia de la bobina y de la frecuencia de la corriente que circula por ella. La reactancia inductiva es directamente proporcional tanto a la frecuencia como a la inductancia. Según aumente la frecuencia aumentara la reactancia inductiva. Esta última aumenta también si aumenta la inductancia de un circuito.

TIPOS DE INDUCTORES.

Los inductores al igual que los capacitores no son ideales. A cada inductor se asocia una resistencia igual a la resistencia de las vueltas de alambre y una capacitancia parásita debido a la capacitancia entre las vueltas de la bobina.

Se clasifican por distintos aspectos. La principal división es la de bobinas fijas y variables.

Las fijas tienen una inductancia estable que está dada por sus características fijas.

Las variables pueden cambiar su inductancia por medio de diferentes métodos.

BOBINAS FIJAS

Las bobinas también se dividen según el tipo de núcleo utilizado. Los principales tipos son los de núcleo de hierro, aire y ferrita.

Bobinas con núcleo de hierro.

Son las que tienen una mayor inductancia debido a este tipo de núcleo. Este núcleo se fabrica con láminas que se van intercalando dentro de la bobina, también reciben el nombre de choques y se hallan en circuitos de baja frecuencia.

Bobinas con núcleo de aire.

Tienen una inductancia muy pequeña y se usan en circuitos de alta frecuencia, especialmente en sintonizadores de radio y transmisores de baja potencia. También se usan como choques de radiofrecuencia para eliminar ciertas señales indeseables en algunos circuitos.

Bobinas con núcleo de ferrita.

Son muy usadas por su alto rendimiento y sus buenas características. El núcleo de ferrita está formado por polvo de hierro combinado por otros elementos que le dan muy buenas propiedades magnéticas.

Un núcleo de ferrita puede aumentar la inductancia de una bobina de 1mH, hasta valores de 500mH.

BOBINAS VARIABLES.

En los circuitos transmisores y receptores de radio se usan con mucha frecuencia bobinas cuya inductancia puede alterarse.

El principal método para producir esta variación es el de mover un núcleo de ferrita en forma cilíndrica dentro de la bobina. Este núcleo se fabrica en forma de tornillo para que

...