1. CONCEPTOS GENERALES

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Inmaculada Acuña Rojas
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1 ITEM DETALLE GUÍA N 1 Conceptos Generales ASIGNATURA Circuitos de Corriente Alterna CÓDIGO DOCENTE William López Salgado CÓDIGO CONCEPTOS GENERALES 1.1 OBJETIVO DE LA UNIDAD Que el estudiante pueda identificar y comprender el funcionamiento de cada uno de los elementos usados en circuitos de corriente alterna. 1.2 ONDAS PERIÓDICAS En el estudio y aplicación de los circuitos eléctricos se encuentran voltajes y corrientes que varían con el tiempo en forma periódica. Figura 1.1

2 Las ondas rectangulares, figura 1.1.a, se encuentran en generadores de corriente continua, las ondas dientes de sierra, figura 1.1.b, se encuentran en circuitos de barrido en osciloscopios, las ondas triangulares, figura 1.1.c, están asociadas con el cambio del campo magnético que atraviesa la ventana de una bobina de armadura de C.C., la onda sinusoidal es la que tiene mayor aplicación y es la más sencilla de trabajar matemáticamente. La nomenclatura de las ondas periódicas está definida así: Ciclo: Es el juego completo positivo y negativo de una cantidad alterna. Período (T): Es el tiempo necesario para completar un ciclo, unidad de medida el segundo [s] Frecuencia (f): Es el número de ciclos que se realizan en un segundo, es el recíproco del período, unidad de medida el Hertz [Hz] f = 1 T La ondas alternas se caracterizan por tener medio ciclo positivo y medio ciclo negativo, la onda dientes de sierra es periódica pero no tiene alternancia. 1.3 ECUACIONES DE ONDAS SINUSOIDALES Figura 1.2 La mayor parte de la energía que se genera es en forma de ondas sinusoidales para las señales de voltaje y corriente, figura 1.2

3 V(t) = V max sin(ωt + φ) V max = voltaje máximo, es la amplitud de la onda sinusoidal, valor de pico ω = frecuencia angular de sistema eléctrico, medido en rad s φ = angulo de fase con respecto a una onda seno pura. T = 2π ω Ejemplo: En la siguiente onda v(t) = 2 sin(1t + π 3 ), determinar: a) El período b) La frecuencia c) El máximo voltaje d) La frecuencia angular e) El ángulo de fase Solución: Figura 1.2 d) De la ecuación se puede deducir que ω = 1 rad s a) Como el período T = 2π ω, entonces 2π T = =,63 s 1 rad s b) Como la frecuencia f = 1 T, entonces f = 1 = 1,59 Hz,63 s c) De la ecuación se puede deducir que v max = 2 V e) De la ecuación se puede deducir que φ = π 3 rad = 6

4 1.4 FACTOR DE FORMA Y VALORES MEDIO Y EFICAZ VALOR MEDIO La función periódica f(t), con período T tiene un valor medio, dado por: Y medio = 1 T T f(t)dt En el caso de una función sinusoidal pura, tendríamos: Y medio = 1 T T v max sin(ωt) dt Y medio = v max T = v max T 1 ω [ cos(ωt)] T = v max Tω T sin(ωt)dt (1 1) = Por lo tanto el valor medio para una sinusoidal o cosenoidal es igual a cero. Notamos que la expresión del valor medio está considerado en todo el período de la onda y al integrar la función sinusoidal se está determinando el área bajo la curva, por tal motivo se están sumando áreas positivas y áreas negativas cuyo resultado es cero.

1.4.2 VALOR EFICAZ El valor efectivo (RMS) de una función periódica está expresado como: Y ef = 1 T T [Y(t)]2 dt Es importante anotar que los instrumentos tales como el voltímetro, el amperímetro y

5 1.4.2 VALOR EFICAZ El valor efectivo (RMS) de una función periódica está expresado como: Y ef = 1 T T [Y(t)]2 dt Es importante anotar que los instrumentos tales como el voltímetro, el amperímetro y el vatímetro registran el valor efectivo (RMS) de la señal alterna sinusoidal FACTOR FORMA El factor forma es la razón del valor eficaz al valor medio de la onda. F. F. = 1.5 PROBLEMA Y ef Y medio Encontrar el factor forma de la señal que se muestra en la siguiente figura. Figura COMPORTAMIENTO DEL CONDESADOR Y LA BOBINA Una de las características esenciales de los condensadores es que poseen la capacidad de almacenar energía eléctrica, es decir que con esa energía eléctrica almacenada puede realizar posteriormente un trabajo. La cantidad de energía almacenada viene dada por la capacidad del condensador.

Los conceptos básicos que se tienen, son: Un condensador eléctrico solo deja pasar la corriente continua mientras que se está cargando de electrones pero cuando llega al máximo de su capacidad o de

6 Los conceptos básicos que se tienen, son: Un condensador eléctrico solo deja pasar la corriente continua mientras que se está cargando de electrones pero cuando llega al máximo de su capacidad o de energía admisible aumenta exponencialmente su reactancia capacitiva (Xc) hasta el infinito en teoría pero en la práctica real no es así pues siempre existen pequeñísimas fugas, el condensador al cargarse progresivamente va estrangulando el paso de electrones, cuando está cargado completamente el circuito está abierto y ya no hay paso de electrones, tan solo los de fuga por dieléctrico. En la figura 1.4 vemos como un condensador eléctrico en los primeros instantes al estar descargado se comporta como un cortocircuito adelantando la corriente respecto del voltaje y se puede apreciar en el amperímetro y el voltímetro: Figura 1.4 El pulsador superior es el encargado de cerrar el circuito y cargar el condensador, el pulsador inferior está en conexión paralela al condensador y lo utilizamos para descargar el condensador eléctrico, interiormente posee una resistencia de 15 ohmios para descargar la energía almacenada en el condensador y transformarla en calor, la resistencia es un sistema de seguridad para evitar que los contactos del pulsador eléctrico se queden soldados. Los condensadores eléctricos adelantan 9º la intensidad respecto de la tensión, si utilizamos

7 resistencias puras en estas, la intensidad y la tensión van en fase, si se realiza utilizando bobinas en estas, es al contrario pues la intensidad se retrasa 9º respecto del voltaje. 1.7 BIBLIOGRAFIA James W. Nilson. Circuitos eléctricos. Prentice Hall. Séptima Edición. 27 Dorf, Richard. y Svobova, James A. Circuitos eléctricos: introducción al análisis y diseño. 5 Edición. Alfa Omega grupo editor, Mexico D.F. 25. William H Hayt, Jack E. Kemerly. Análisis de circuitos en ingeniería. Mc Graw Hill. 6 Edición. Donald Scott. Editorial Introducción al análisis de circuitos. Un enfoque sistémico. Mac Graw Hill. Scott, Donald. Introducción al análisis de circuitos. Mc Graw Hill Boylestad Robert L, Análisis Introductorio de circuitos. Pearson Education 1.8 CIBERGRAFIA

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