Corriente Continua (CC)

1. Introducción

La electricidad es una de las formas de energía que se utiliza mucho en las industrias, en las casas, en comercios, etc. Thomas Edison descubrió la generación de electricidad a finales del siglo XIX, fue en ese momento donde  la corriente continua comenzó a emplearse para la transmisión de energía eléctrica.  En el siglo XX su uso decayó en favor de la corriente alterna propuesta por Nikola Tesla, ya que con esta última se tenían menores pérdidas en la transmisión a largas distancias pues para voltajes elevados se prefiere la corriente alterna, pero a pesar de esto se utiliza en infinidad de aplicaciones y aparatos de pequeño voltaje alimentados con batería que suministran directamente corriente continua, o bien con corriente alterna por ejemplo en los ordenadores donde es necesario realizar la conversión de la corriente alterna de alimentación en corriente continua.

También se está extendiendo el uso de generadores de corriente continua mediante células solares, dado el nulo impacto medioambiental del uso de la energía solar frente a los combustibles fósiles y la energía nuclear.

Como un concepto general es relevante mencionar el transporte y la distribución de la energía eléctrica, los sistemas que se utilizan para ese fin; puesto que de eso depende la energía que se deba generar para satisfacer la demanda de la población.

Se puede decir entonces que la corriente continua a pesar de no ser utilizada en gran medida como en el siglo XIX es importante para ciertos tipos de aparatos eléctricos por lo cual es importante conocer cómo se genera, como se distribuye y se genera la energía eléctrica, las leyes que acompañan a este tipo de corriente, conocer el funcionamiento de los motores de corriente continua.

1. Contenido:

3.1 Conceptos básicos.

La energía eléctrica es una forma de energía que se da por la existencia de una diferencia de potencial entre dos puntos lo cual permite el movimiento de cargas eléctricas  a través de un conductor eléctrico.

Energía primaria: Es, simplificadamente, la energía ofertada directamente por la naturaleza, en otras palabras, es la energía contenida en los combustibles crudos, la energía solar, eólica, geotérmica y otras formas de energía que constituyen una entrada al sistema. Si no es utilizable directamente, debe ser transformada en una fuente de energía secundaria (electricidad, calor, etc.).

Energía final: Es la energía que ha sufrido procesos de transformación, almacenamiento y distribución para ser finalmente consumida como la electricidad el fuel oil o el diésel oil.

El circuito eléctrico: Es el recorrido preestablecido por el que se desplazan las cargas eléctricas.

Las cargas eléctricas que constituyen una corriente eléctrica pasan de un punto que tiene mayor potencial eléctrico a otro que tiene un potencial inferior. Para mantener permanentemente esa diferencia de potencial, llamada también voltaje o tensión entre los extremos de un conductor, se necesita un dispositivo llamado generador (pilas, baterías, dinamos, alternadores) que tome las cargas que llegan a un extremo y las impulse hasta el otro. El flujo de cargas eléctricas por un conductor constituye una corriente eléctrica.

La corriente continua: es un tipo de intensidad eléctrica que se caracteriza por no cambiar de sentido con el correr del tiempo.

También conocida como corriente directa, la corriente continua implica el flujo constante e incesante de electrones, a partir de un conductor eléctrico, entre dos puntos que observan diferente potencial. En este tipo de corriente las cargas eléctricas siempre transitan en la misma dirección y esto es posible porque los terminales son siempre iguales, tanto aquel de menor potencial como el que presenta un potencial mayor.

Ahora bien, es correcto identificar como corriente continua a aquella que se presenta constante, también será continua la corriente que observa siempre igual polaridad. Asimismo, cuando los electrones se movilizan en la misma dirección, generalmente del polo positivo al negativo, se hablará en términos de corriente continua.

3.2 Descripción general de los sistemas de energía eléctrica.

La energía eléctrica a diferencia del gas o  del agua, no puede ser almacenada económicamente con la tecnología que se tiene en la actualidad excepto en pequeñas cantidades por medio de baterías. El sistema de generación, transformación, transporte y distribución debe ser capaz, por tanto, de ajustar la energía generada a la demanda en todo instante y con valores especificados de tensión y frecuencia.  

3.2.1 Generadores de corriente continua.

Aunque la corriente alterna se usa prácticamente en todas partes de nuestro país, se requieren generadores de corriente continua para suministrar corriente para ciertos procesos industriales, tales como la electrodeposición y las cargas de baterías. En esencia, el generador de corriente continua se asemeja al alternador, excepto en que emplea un dispositivo que cambia de manera mecánica la corriente alterna generada en la bobina de la armadura a corriente continua que se recoge en las escobillas. Este dispositivo se llama conmutador que consiste en un anillo metálico dividido que se monta en torno del borde de un disco aislante. Las dos mitades del anillo están separadas por una pequeña abertura, que o costumbre se rellena con mica, que aísla una mitad de la otra. Cada extremo de la bobina de la armadura se une a una de estas mitades y todo el conmutador gira con la armadura. Las escobillas hacen contacto con puntos opuestos en el conmutador.

Durante un medio ciclo, la dirección del voltaje inducido en la armadura es tal que impulsa a los electrones a fluir de la escobilla negativa hacia el circuito  externo. Después, se invierte la dirección del voltaje inducido en la armadura. Sin embargo, en el mismo instante, el conmutador rotatorio traspone las conexiones entre los medio anillos y las escobillas. Los generadores de corriente continua tienen un funcionamiento muy similar a los motores de corriente continua ya que estos son casi idénticos en su construcción. De hecho podrían describirse a los generadores como motores que funcionan al revés.

Los generadores son máquinas que convierten la energía mecánica en eléctrica, se le denominan también alternadores o dínamos en función del tipo de corriente que produzcan.

Su funcionamiento constituye una aplicación directa de la ley de inducción de Faraday. En forma esquemática, el generador está construido a partir de una bobina que gira en el campo magnético. De esta manera, una fuerza electromotriz se establece sobre la bobina como consecuencia de las variaciones del flujo mientras que gira.

Un dínamo es un generador eléctrico destinado a la transformación del magnetismo en electricidad mediante el fenómeno de la inducción electromagnética, generando una corriente continua eléctrica.

La corriente generada es producida cuando el campo magnético creado por un imán o un electroimán fijo (inductor)1 atraviesa una bobina (inducido)2 colocada en su centro. La corriente inducida en esta bobina giratoria, en principio alterna, es transformada en continua mediante la acción de un conmutador giratorio, solidario con el inducido (colector)3, constituido por unos electrodos denominados delgas. De aquí es conducida al exterior mediante otros contactos fijos (escobillas)4 que conectan por frotamiento con las delgas del colector. Fig. 1 explicación simplificada de un generador de C.C.

3.2.2 Transformadores de corriente continua.

Los rectificadores de corriente son elementos o circuitos que permiten convertir una señal eléctrica alterna en una continua. Esto se realiza utilizando diodos rectificadores los cuales son los componentes electrónicos empleados para realizar dicha conversión, ya sean semiconductores de estado sólido, válvulas al vacío o válvulas gaseosas como las de vapor de mercurio (las cuales se hallan actualmente en desuso excepto para tecnologías de alta potencia).

Dependiendo de las características de la alimentación en corriente alterna que emplean, se les clasifica en monofásicos, cuando están alimentados por una fase de la red eléctrica, o trifásicos cuando se alimentan por tres fases.

Rectificador común de media onda: durante cada medio ciclo negativo de una fuente de corriente alterna (C.A.) conectada a un solo diodo se registra una polaridad fija en los extremos de un consumidor conectado al circuito de salida del propio diodo, mientras que durante el siguiente medio ciclo positivo no aparecerá polaridad alguna debido al bloqueo que ofrece el propio diodo al paso de los electrones en sentido inverso. De esa forma, a través del consumidor circulará una corriente pulsante. Fig. 2

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