Contrainteligencia

Corriente Alterna

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, dealternating current) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente. La forma de oscilación de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una oscilación senoidal, puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de oscilación periódicas, tales como la triangular o la cuadrada.

Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.

Características de la corriente alterna:

La corriente alterna posee una serie de características particulares que las hace distinguir unas de otras. Las principales son:

a) La forma de onda

b) La amplitud

c) La frecuencia

d) La fase (cuando existen dos o más corrientes alternas superpuestas en el mismo circuito, como el caso típico de la corriente trifásica del servicio público)

Corriente alterna frente a continua:

La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la Corriente continua. En el caso de la corriente continua la elevación de la tensión se logra conectando dinamos en serie, lo cual no es muy práctico, al contrario en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: el transformador, que permite elevar la tensión de una forma eficiente.

La Energía eléctrica viene dada por el producto de la Tensión, la Intensidad y el tiempo. Dado que la sección de los Conductores de las líneas de transporte de Energía eléctrica depende de la Intensidad, podemos, mediante un Transformador, elevar el Voltaje hasta altos valores (Alta tensión), disminuyendo en igual proporción la Intensidad de corriente. Con esto la misma energía puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas pérdidas por causa del Efecto Joule y otros efectos asociados al paso de corriente tales como la Histéresis o las Corrientes de Foucault.

Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o doméstico de forma cómoda y segura

Corriente trifásica:

La generación trifásica de Energía eléctrica es la forma más común y la que provee un uso más eficiente de los Conductores. La utilización de Electricidad en forma trifásica es común mayoritariamente para uso en industrias donde muchas de las máquinas funcionan con motores para esta tensión.

Las corrientes trifásicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, enrolladas sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre sí. El retorno de cada uno de estos circuitos o fases se acopla en un punto, denominado neutro, donde la suma de las tres corrientes, si el sistema está equilibrado, es cero, con lo cual el transporte puede ser efectuado usando solamente tres cables.

Esta disposición sería la denominada conexión en estrella, existiendo también la conexión en triángulo o delta en las que las bobinas se acoplan según esta figura geométrica y los hilos de línea parten de los vértices.

Amplitud de la corriente alterna:

En la Corriente alterna la magnitud y dirección varían cíclicamente. La Onda senoidal representa el valor de la tensión a través del tiempo y no se puede establecer el valor de la misma sin definir qué momento es válido, ya que a través del tiempo es continuamente variable. Por ello se toma el valor pico, el valor eficaz y el valor medio.

Valores definibles:

Si la curva senoidal representa el valor de la tensión de una corriente alterna a través del tiempo, es indudable que no se puede establecer el valor de la misma, si no se define en qué momento es válido, ya que a través del tiempo es continuamente variable. Por esa razón se toman algunos valores perfectamente definibles para identificar a una corriente alterna. Estos valores son:

a) Valor Pico

b) Valor Eficaz

c) Valor Medio

Valor pico:

Es un valor muy fácil y exacto de medir, ya que es el máximo posible que toma la corriente, y corresponde a la cúspide de la curva senoidal. Es el mayor valor instantáneo que toma la corriente, por lo que es muy importante cuando se trabaja con aislantes, ya que ese será el valor que deberán soportar en su utilización.

Valor eficaz:

Es un valor supuesto, tomado por comodidad, para poder comparar el trabajo térmico que realiza una corriente alterna, con el trabajo térmico que realiza una corriente continua. Si ambas realizasen el mismo trabajo térmico, o sea que calienten una misma cantidad de agua en el mismo tiempo, se dice que la tensión de la corriente alterna es la misma que tiene la corriente continua, muy fácil de medir por ser constante a través del tiempo. Ese será entonces el valor eficaz de la corriente alterna en cuestión. (220 volts para casi toda la red domiciliaria europea y 110 volts para la red domiciliaria cubana)

Al valor eficaz esta matemáticamente relacionado con la curva senoidal, extrayendo la raíz cuadrada de la suma de sus infinitos valores instantáneos, elevados al cuadrado. Con esta forma de determinar matemáticamente el valor eficaz, es posible demostrar que está relacionado con el valor pico, a través del coeficiente 0,707 de manera que entonces:

Valor Eficaz = 0,707.Valor Pico o bien Valor Pico = 1,414.Valor Eficaz donde 1,414 = 21/2

Valor medio:

Es un valor utilizado cuando se obtiene corriente continua rectificando la corriente alterna. Como los anteriores, también se encuentra matemáticamente relacionado con ellos, a través de coeficientes deducidos de la curva senoidal:

Valor Medio = 0,637. Valor Pico

Onda Senoidal:

Representa el valor de la tensión de la Corriente alterna a través de un tiempo continuamente variable, en un par de ejes cartesianos marcados en amplitud y tiempo. Responde a la corriente de canalización generada en las grandes plantas eléctricas del mundo. También responden a la misma forma, todas las corrientes destinadas a generar los campos electromagnéticos de las ondas de radio.

La forma de onda:

La Corriente alterna se genera por diferentes métodos. Los más utilizados son los mecánicos rotativos, o alternadores de las bobinas eléctricas, para grandes potencias, y los electrónicos cuando las mismas son pequeñas. Esta manera de generar la corriente, determinará su Ley de Variación con respecto al tiempo.

Es la forma más generalizada y responde a la corriente de canalización generada en las grandes plantas eléctricas del mundo. También responden a la misma forma, todas las corrientes destinadas a generar los campos electromagnéticos de las ondas de radio. La manera más práctica de entender la generación de esta onda es utilizar el “círculo trigonométrico“, o sea, un círculo centrado en un par de ejes cartesianos, con un radio que gira a velocidad constante con sentido contrario a las agujas del reloj, partiendo de la posición horizontal derecha, de manera que el ángulo que forma con la horizontal, partiendo de 0º pasa a 90º cuando está vertical, sigue a 180º cuando llega a horizontal a la izquierda , sigue con 270º cuando está nuevamente vertical pero hacia abajo, y termina en 360º cuando llega a la posición inicial, o sea horizontal a la derecha. El seno trigonométrico de estos ángulos que se va generando a medida que el radio de la circunferencia gira, viene representado por la altura del punto correspondiente al extremo del radio que forma el círculo, referida al eje horizontal. Esa altura comienza en 0 para el comienzo, o sea el ángulo de 0º, para ir aumentando hasta llegar al máximo, que se toma como valor unitario “1“cuando el radio esté vertical, o sea con un ángulo de 90º. El radio sigue girando y la altura comenzará a disminuir, para llegar nuevamente a cero cuando el radio forme el ángulo de 180º, o sea esté nuevamente en posición horizontal.

Frecuencia de la corriente alterna:

Cantidad de ciclos que se producen en una unidad de tiempo. La curva senoidal representa la variación de la tensión en una corriente alterna con la utilización del círculo trigonométrico. La frecuencia de la misma corriente alterna, es la cantidad de vueltas o ciclos que da el radio del círculo trigonométrico en una unidad de tiempo.

Si en lugar de medir el tiempo que dura un ciclo, se cuenta la cantidad de ciclos que se producen en un determinado tiempo, que podría ser un segundo, se determina otro parámetro fundamental de la corriente alterna: la Frecuencia. La Frecuencia es entonces la cantidad de ciclos que se producen en la unidad de tiempo, y como el período era el tiempo que duraba un ciclo, es evidente que la frecuencia será la inversa del Período: FRECUENCIA = 1 / PERIODO. En Electrónica se acostumbra a utilizar como unidad de frecuencia al Hertzio.

Curvas en el círculo trigonométrico

La curva senoidal que dibuja el círculo trigonométrico, es la representación gráfica de un ciclo de corriente alterna. Se compone de dos curvas sucesivas, iguales pero contrapuestas que forman un conjunto donde no hay ningún valor repetido, porque cambia, ya sea el signo, o bien si se lo alcanza con la curva

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