Funcionamiento de la corriente continua y corriente alterna

  1. Resumen
  2. Introducción
  3. Corriente directa o continua
  4. ¿Es útil la corriente alterna?
  5. ¿Por qué utilizamos la corriente alterna?
  6. Valor promedio de una onda
  7. Fotografías
  8. Motores de corriente alterna
  9. Ventajas y desventajas de la corriente continua y alterna

Resumen

La presente monografía nos hará entender una pequeña parte de la electrónica que es sobre el tema de la corriente continua y corriente alterna, se presentara definiciones y aplicaciones que nos irán introduciendo al tema para poder analizar, entender y comprender el tema ya que todo técnico superior en electrónica debe de saber para aplicarlo en su trabajo.

La corriente o intensidad eléctrica es el flujo de carga por unidad de tiempo que recorre un material. Se debe a un movimiento de los electrones en el interior del material. En el Sistema Internacional de Unidades se expresa en C糭1 (culombios sobre segundo), como unidad que se denomina amperio.

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

La corriente continua (CC en español, en inglés DC, de Direct Current) es el flujo continuo de electrones a través de un conductor entre dos puntos de distinto potencial. A diferencia de la corriente alterna (CA en español, AC en inglés), en la corriente continua las cargas eléctricas circulan siempre en la misma dirección (es decir, los terminales de mayor y de menor potencial son siempre los mismos).

Introducción

La corriente eléctrica no es más que el flujo de cargas eléctricas a través del seno de un material más o menos conductor. Un concepto relacionado con el de corriente eléctrica es el de intensidad de la corriente eléctrica, o simplemente intensidad. El concepto de intensidad mide cuán grande o pequeña es una determinada corriente eléctrica. Cuanto más grande sea el número indicado por la intensidad mayor será la corriente eléctrica. A mediados del siglo XVIII, el comportamiento de la electricidad estática se comprendía bastante bien gracias a los conceptos de carga eléctrica y potencial eléctrico. También se sabía que la carga podía desplazarse dentro de ciertos materiales desde zonas de elevado potencial a zonas de bajo potencial. El estudio de la carga eléctrica en movimiento se llamó electrodinámica, para distinguirla de la electrostática. El movimiento de la carga eléctrica constituye una corriente eléctrica. Se llama intensidad de corriente a la cantidad de carga que circula por el amperio, igual a la intensidad de una corriente eléctrica. Se llama intensidad de corriente a la cantidad de carga que circula por segundo. La unidad de intensidad de corriente es el amperio, igual a la intensidad de corriente que transporta un culombio por segundo. En la práctica, sin embargo, el amperio se define en términos de la fuerza debida al campo magnético creado por la corriente. El culombio y otras unidades eléctricas se definen en función del amperio.

Si se conecta un cuerpo cargado a otro descargado por medio de un conductor metálico, la carga eléctrica pasa del primero al segundo. La corriente persiste mientras existe una diferencia de potencial entre ambos cuerpos. Cuando se ha transferido suficiente carga, los potenciales se igualan y la corriente cesa. Es posible crear una corriente continua con la ayuda de un dispositivo apropiado que suministre una diferencia de potencial constante. Una manera de hacerlo consiste en sacar partido de fenómenos químicos, como en el apilamiento de disco inventados por el físico italiano Alessandri Volta (1745 - 1827). Este aparato se llama pila voltaica. Otro método para crear una diferencia de potencial constante consiste en mantener a diferente temperatura las uniones entre distintos conductores. Se habla entonces de un par termoeléctrico.

Con generadores de ésta carga se logra crear una corriente continua de carga en un circuito eléctrico cerrado. Una diferencia de potencial constante produce una intensidad de corriente constante en la misma dirección.

Corriente directa o continua

La corriente directa (CD) o corriente continua (CC) es aquella cuyas cargas eléctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito eléctrico cerrado, moviéndose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como ocurre en las baterías, las dinamos o en cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente eléctrica.

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Fuentes suministradoras de corriente directa o continua. A la izquierda, una batería de las comúnmente utilizada en los coches y todo tipo de vehículo motorizado. A la derecha, pilas de amplio uso, lo mismo en linternas que en aparatos y dispositivos eléctricos y electrónicos.

Es importante conocer que ni las baterías, ni los generadores, ni ningún otro dispositivo similar crea cargas eléctricas pues, de hecho, todos los elementos conocidos en la naturaleza las contienen, pero para establecer el flujo en forma de corriente eléctrica es necesario ponerlas en movimiento.

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El movimiento de las cargas eléctricas se asemeja al de las moléculas de un líquido, cuando al serࠩmpulsadas por una bomba circulan a través de la tubería de un circuito hidráulico cerrado.

Las cargas eléctricas se pueden comparar con el líquido contenido en la tubería de una instalación hidráulica. Si la función de una bomba hidráulica es poner en movimiento el líquido contenido en una tubería, la función de la tensión o voltaje que proporciona la fuente de fuerza electromotriz (FEM) es, precisamente, bombear o poner en movimiento las cargas contenidas en el cable conductor del circuito eléctrico. Los elementos o materiales que mejor permiten el flujo de cargas eléctricas son los metales y reciben el nombre de "conductores".

Como se habrá podido comprender, sin una tensión o voltaje ejerciendo presión sobre las cargas eléctricas no puede haber flujo de corriente eléctrica. Por esa íntima relación que existe entre el voltaje y la corriente generalmente en los gráficos de corriente directa, lo que se representa por medio de los ejes de coordenadas es el valor de la tensión o voltaje que suministra la fuente de FEM.

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Circuito eléctrico compuesto por una pila o fuente de suministro de FEM; una bombilla, carga oveces mayores que los voltajes de fase y están adelantados 30° a estos:

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En los circuitos tipo triángulo o delta, pasa lo contrario, los voltajes de fase y de línea, son iguales y la corriente de fase es༩mg src="http://www.monografias.com/trabajos82/funcionamiento-corriente-continua-y-alterna/image017.png" alt="Monografias.com" />veces más pequeña que la corriente de línea y está adelantada 30° a esta:

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Además se describe como el movimiento de electrones libres a lo largo de un conductor conectado a un circuito en el que hay una diferencia de potencial. La corriente alterna fluye en tanto existe una diferencia de potencial. Si la polaridad de la diferencia de potencial no varía, la corriente siempre fluirá en una dirección y se llama࣯rriente alterna o continua,௠simplemente c-c.

Existe un tipo de corriente alterna que no siempre fluye en la misma dirección, sino que alterna y fluye primero hacia una dirección y luego se invierte y fluye hacia la otra. A este tipo de corriente se le llamaïrriente Alterna o c-a.

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En todo circuito la corriente fluye de la terminal negativa de la fuente hacia la terminal positiva, por tanto es obvio que para haber flujo de corriente alterna la polaridad de la fuente debe alternar o cambiar de dirección. Las fuentes que pueden hacer esto se llaman঵entes de potencia de c-a̯s circuitos alimentados por fuentes de energía de c-a y que, por lo tanto, tienen corriente alterna, se llamanࣩrcuitos de c-a஠En forma similar, la potencia consumida en un circuito de c-a esa potencia de c-a.

¿Es útil la corriente alterna?

Cuando se inicia el estudio de la corriente alterna, cabe preguntarse si tiene alguna aplicación práctica. Puesto que invierte su dirección, pudiera parecer que cuanto hiciera al fluir en una dirección, lo desharía al invertirse y fluir en la dirección opuesta. Sin embargo, esto no sucede.

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En un circuito, los electrones mismos no efectúan trabajo útil. Lo que importa es el efecto que producen las cargas a través de las cuales fluyen. Este efecto es el mismo, independientemente de la dirección que tenga la corriente: Por ejemplo, cuando fluye corriente a través de una resistencia, siempre se produce calor, sin importar que la corriente fluya siempre en una dirección contraria, o bien, por momento en una dirección y por momentos en la otra.

¿Por qué utilizamos la corriente alterna?

Las primeras fuentes de energía eléctrica que usaron ampliamente proporcionaban corriente directa. Pero, mientras mejor se conocían las características de la corriente alterna, ésta fue sustituyendo a la de corriente directa como la forma de energía más usada en el mundo. Actualmente, de toda la energía que se consume en el mundo, cerca del 90% es de corriente alterna. En Estados Unidos esta cantidad es mucho mayor.

¿Cuáles son las razones de este cambio? ¿Por qué es 9 veces mayor el consumo de c-a que de c-c? Básicamente, hay dos razones para esto. Una de ellas es que, por lo general, la c-a sirve para las mismas aplicaciones que c-c y, además es más fácil y barato transmitir c-a desde el punto donde se transforma hasta el punto en que se consumirá. La segunda razón para el amplio uso de la c-a es que con ellas se pueden hacer ciertas cosas y sirve para ciertas aplicaciones en las cuales la c-c no es adecuada.

No debemos con esto pensar que la c-c dejara de utilizarse y que toda la energía utilizada será de c-a. Hay muchas aplicaciones en la que solo la c-c puede efectuar la función deseada, especialmente en el interior de equipo eléctrico

5.1.- CIRCUITOS EN SERIE LCR

Cualquier circuito práctico en serie LC tiene cierto grado de resistencia. Cuando esta es muy pequeña en comparación con las reactancias del circuito, casi no tiene efecto en el circuito y se puede considerar nula.

Sin embargo, cuando la resistencia es apreciable, tiene un efecto significativo en la operación del circuito y por lo tanto se debe considerar en cualquier análisis de circuitos.

Es indiferente que la resistencia sea resultado del alambrado del circuito o de los devanados de la bobina, o de un resistor conectado al circuito.

En tanto sea apreciable, afectara el funcionamiento del circuito y deberá considerarse. Por regla general, si la resistencia total del circuito no es 10 o más veces mayor que la resistencia, la resistencia tendrá un efecto.

Los circuitos donde la inductancia, capacitancia y resistencia están conectadas todas en serie y se llamanࣩrcuitos en serie LCR.

Sé vera que las propiedades fundamentales de los circuitos en serie LCR y los métodos utilizados para resolverlos, se manejan a los que se han estudiado para circuitos en serie LC. Las diferencias se encuentran en los efectos de la resistencia.

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Los circuitos en serie LCR, la secuencia en que están conectadas las inductancias. La capacitancia y la resistencia, no tienen efecto en el circuito son idénticos.

5.2.- FORMAS DIFERENTES DE CORRIENTE ALTERNA

De acuerdo con su forma gráfica, la corriente alterna puede ser:

  • Rectangular o pulsante

  • Triangular

  • Diente de sierra

  • Sinusoidal o senoidal

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(A)Ϯda rectangular o pulsante.ਂ)Ϯda triangular.ਃ)Ϯda diente de sierra.਄)Ϯda sinusoidal o senoidal.

De todas estas formas, la onda más común es la sinusoidal o senoidal.

Cualquier corriente alterna puede fluir a través de diferentes dispositivos eléctricos, como pueden ser resistencias, bobinas, condensadores, etc., sin sufrir deformación.

La onda con la que se representa gráficamente la corriente sinusoidal recibe ese nombre porque su forma se obtiene a partir de la función matemática de seno.

En la siguiente figura se puede ver la representación gráfica de una onda sinusoidal y las diferentes partes que la componen:

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De donde:

A = Amplitud de onda

P = Pico o cresta

N = Nodo o valor cero

V = Valle o vientre

T = Período

Amplitud de onda: máximo valor que toma una corriente eléctrica. Se llama también valor de pico o valor de cresta.

Pico o cresta: punto donde la sinusoide alcanza su máximo valor.

Nodo o cero: punto donde la sinusoide toma valor "0".

Valle o vientre: punto donde la sinusoide alcanza su mínimo valor.

Período: tiempo en segundos durante el cual se repite el valor de la corriente. Es el intervalo que separa dos puntos sucesivos de un mismo valor en la sinusoide. El período es lo inverso de la frecuencia y, matemáticamente, se representa por medio de la siguiente fórmula:

T = 1 / F

Como ya se vio anteriormente, la frecuencia no es más que la cantidad de ciclos por segundo o hertz (Hz), que alcanza la corriente alterna. Es el inverso del período y, matemáticamente, se representa de la manera siguiente:

F = 1 / T

5.3.-MÚLTIPLOS DEL HERTZ Y VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA

MULTIPLOS DE HERTZ (Hz)

Kilohertz (kHz) = 103 Hz = 1 000 Hz

Megahertz (MHz) = 106 Hz = 1 000 000 Hz

Gigahertz (GHz) = 109 Hz = 1 000 000 000 Hz

Entre algunas de las ventajas de la corriente alterna, comparada con la corriente directa o continua, tenemos las siguientes:

Permite aumentar o disminuir el voltaje o tensión por medio de transformadores.

Se transporta a grandes distancias con poca de pérdida de energía.

Es posible convertirla en corriente directa con facilidad.

Al incrementar su frecuencia por medios electrónicos en miles o millones de ciclos por segundo (frecuencias de radio) es posible transmitir voz, imagen, sonido y órdenes de control a grandes distancias, de forma inalámbrica.

Los motores y generadores de corriente alterna son estructuralmente más sencillos y fáciles de mantener que los de corriente directa.

Valor promedio de una onda

Cuando usted comparó un medio ciclo de una onda seno de c-a a una forma de c-d, encontró que los valores instantáneos de c -a fueron todos menores que c d, excepto en el valor pico de la onda seno. Como todos los puntos de la forma de la onda c d son iguales al valor máximo este valor también es e valor promedio de la onda en c d. El valor promedio de un medio ciclo de la onda seno de c a es menor que el valor pico, porque todos los puntos sobre la forma de la onda excepto uno son menores en valor. El valor promedio de un medio de ciclo para todas las ondas seno es 0.637 del valor máximo o pico. Este valor se obtiene al promediar todos los valores de la onda seno en un medio de ciclo. Como la forma de la onda no cambia, aun cuando su valor máximo cambie, el valor promedio de una onda seno siempre es 0.637 o 63.7% del valor pico. Mientras una onda seno de c-a con un valor máximo de 1 A tiene un valor medio de 0.637 A por cada medio ciclo, el efecto de potencia de un ampere de corriente alterna no es el mismo que el de una corriente directa de 0.637 A. Por esta razón no se usan los valores promedio de las ondas de corriente y voltaje de c-a. Usted entenderá el uso de un valor promedio cuando estudie en la siguiente sección los medidores de c-a.

Cuando se dice que en nuestras casas tenemos 120 o 220දltios, éstos sonඡlores RMS௠eficaces.

6.1.-Un༢>valor८ RMS༯b>de una࣯rrienteॳ elඡlor, que produce la misma disipación de calor que una࣯rriente continuaथ la misma magnitud.

En otras palabras: ElඡlorҍSॳ elඡlorथl voltaje o corriente en C.A. que produce el mismo efecto de disipación de calor que su equivalente de voltaje o corriente directa

Ejemplo: 1 amperio (ampere) de corriente alterna (c.a.) produce el mismo efecto térmico que un amperio (ampere) de corriente directa (c.d.) Por esta razón se utiliza el término "efectivo"

6.2.-Elඡlor०ectivo༯b>de una onda alterna se determina multiplicando suඡlor୦aacute;ximo por 0.707. Entonces֒MSའVPICOภ0.707

Ejemplo: Encontrar elදltaje RMSथ una señal con VPICOའ130දltios

Artículo original: Monografías.com

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