Tema 11: CIRCUITOS ELÉCTRICOS

Transcripción

1 Tema 11: CIRCUITOS ELÉCTRICOS

2 Esquema 1. Estructura atómica 2. El circuito eléctrico 3. Magnitudes eléctricas básicas 4. Ley de Ohm 5. Energía eléctrica. Efecto Joule. 6. Potencia eléctrica. Tipos de resistencias 7. Tipos de circuitos. 8. Leyes de Kirchhoff 9. Circuitos de corriente alterna.

3 9. Circuitos de corriente alterna Hasta ahora se ha considerado que la corriente eléctrica se desplaza desde el polo positivo del generador al negativo (la corriente electrónica o real lo hace al revés: los electrones se ven repelidos por el negativo y atraídos por el positivo). Ahora bien, existen generadores en los que la polaridad está constantemente cambiando de signo, por lo que el sentido de la corriente es uno durante un intervalo de tiempo, y de sentido contrario en el intervalo siguiente. Obsérvese que siempre existe paso de corriente; lo que varia constantemente es el signo (el sentido) de ésta. Naturalmente, para cambiar de un sentido a otro, es preciso que pase por cero, por lo que el valor de la tensión no será el mismo en todos los instantes. A este tipo de corriente se le llama CORRIENTE ALTERNA

4 alterna: Ventajas VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA La corriente alterna presenta ventajas decisivas de cara a la producción y transporte de la energía eléctrica, respecto a la corriente continua: Generadores y motores mas baratos y 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 ( a alta tensión) Posibilidad de motores muy simples, (como el motor de inducción asíncrono de rotor en cortocircuito) Desaparición o minimización de algunos 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, (automóviles) aun se usa (Aunque incluso estos acumuladores se cargan por alternadores) Actualmente es barato convertir la corriente alterna en continua (rectificación) para los receptores que usen esta ultima (todos los circuitos electrónicos).

5 alterna: magnitudes Frecuencia: Número de veces que una corriente alterna cambia de polaridad en 1 segundo. La unidad de medida es el Hertz (Hz) y se la designa con la letra F. De esta forma si en nuestro hogar tenemos una tensión de 220 V 50 Hz, significa que dicha tensión habrá de cambiar su polaridad 50 veces por segundo. Una definición más rigurosa para la frecuencia: Número de ciclos completos de C.A. que ocurren en la unidad de tiempo. Fase: Es la fracción de ciclo transcurrido desde el inicio del mismo, su símbolo es la letra griega q. Período: Es el tiempo que tarda en producirse un ciclo de C.A. completo se denomina T. En nuestro ejemplo de una tensión de 220 V 50 Hz su período es de 20 mseg. La relación entre la frecuencia y el período es F=1/T Valor instantáneo: Valor que toma la tensión en cada instante de tiempo. Valor máximo o pico: Valor de la tensión en cada "cresta" o "valle" de la señal. Valor medio: Media aritmética de todos los valores instantáneos de la señal en un período dado. Valor eficaz: Valor que produce el mismo efecto que la señal C.C. equivalente.

6 alterna: componentes Resistencias y C.A: Estos son los únicos elementos pasivos para los cuales la respuesta es la misma tanto para C. A. como para C.C. Se dice que en una resistencia la tensión y la corriente están en fase. Inductancia y C.A.: Las señales tensión y corriente mantienen la misma forma de onda pero ya no están en fase sino que desfasadas 90º. La corriente atrasa 90º con respecto a la tensión Capacidad y C.A: Es ahora el caso en el que la corriente se adelanta 90º con respecto a la tensión, manteniendo la misma forma de onda que ésta

7 alterna: impedancia En los circuitos de corriente alterna (AC) los receptores presentan una oposición a la corriente que no depende únicamente de la resistencia óhmica del mismo, puesto que los efectos de los campos magnéticos variables (bobinas) tienen una influencia importante. En AC, la oposición a la corriente recibe el nombre de impedancia (Z), que obviamente se mide en Ω. La relación entre V, I, Z, se determina mediante la "Ley de Ohm generalizada". donde: - I: intensidad eficaz en A - V: tensión eficaz en V. - Z: impedancia en Ω. La impedancia puede calcularse como: donde: - Z: impedancia en Ω. - R: resistencia en Ω. - X: reactancia en Ω.

8 alterna: impedancia alterna: impedancia En la siguiente tabla puede verse un resumen del valor de impedancia de cada tipo de receptor en AC.

9 alterna: corriente trifasica La tensión trifásica, es esencialmente un sistema de tres tensiones alternas,acopladas, ( se producen simultáneamente las 3 en un generador), y desfasadas 120º entre si. Estas tensiones se transportan por un sistema de 3 conductores (3 fases), o de cuatro (tres fases + un neutro). Por convención las fases se denominan R, S, T, y N para el conductor neutro si existe.