Corriente alterna

CORRIENTE ALTERNA
Se le llama corriente alterna (CA o AC en ingles) es un tipo de
corriente que tiene variaciones de valor con el transcurso del
tiempo, así como también alternancias repetitivas en su sentido
dentro de un circuito. Existen varias formas graficas de corriente
corriente alterna pero la mas común es la corriente alterna con
forma de onda senoidal. Lo mismo aplica para el voltaje de CA.

CORRIENTE ALTERNA
Forma de onda se le llama a una trayectoria trazada por una cantidad
física tal como el voltaje o la corriente graficada como una variable
que esta en función de otra variable tal como el tiempo.

CORRIENTE ALTERNA
Valor instantáneo es la magnitud de una forma de onda en un
determinado instante de tiempo. Se denota con minúsculas.
Amplitud pico es el valor máximo de una onda que se mide a
partir de una valor de referencia. Se denota con mayúsculas.
Valor pico es el valor máximo en cierto instante de una forma de
onda que se mide a partir del nivel de cero.
Valor pico a pico es el valor medido desde el valor máximo
negativo hasta el valor máximo positivo.
Forma de onda periódica es una forma de onda que se repite
continuamente después de un mismo intervalo de tiempo.

CORRIENTE ALTERNA
Periodo es el intervalo de tiempo entre repeticiones sucesivas de una
forma de onda periódica siempre que se utilicen puntos similares
sucesivos de la forma de onda.
Ciclo es la parte de una forma de onda periódica contenida dentro de
un periodo.

CORRIENTE ALTERNA
Frecuencia es el numero de ciclos que suceden en un segundo. Su
unidad es el hertz (Hz) que es igual a un ciclo por segundo.

CORRIENTE ALTERNA
La senoidal es la única forma de onda alterna que no se ve afectada
por las características de respuesta de los elementos pasivos.
Considerando un ciclo completo como una revolución completa de
la onda senoidal, entonces se puede medir en unidades angulares.
Por lo tanto:

CORRIENTE ALTERNA
La forma de onda senoidal se puede obtener a partir de la
proyección vertical de un vector radial rotando en un movimiento
circular uniforme sobre un punto fijo.
Iniciando como se muestra en la siguiente figura
y graficando la amplitud (por encima y por debajo del cero) sobre
las coordenadas trazadas a la derecha, toda una onda senoidal
quedará trazada una vez que el vector radial haya completado una
rotación de 360° alrededor del centro.

CORRIENTE ALTERNA
La velocidad con la que el vector radial rota sobre el centro se
conoce como velocidad angular.
Y la distancia horizontal es:

CORRIENTE ALTERNA
El formato matemático básico para la ecuación que describe una
forma de onda senoidal es:

CORRIENTE ALTERNA
El ángulo en que se alcanza un nivel especifico de voltaje o
corriente puede determinarse mediante:

CORRIENTE ALTERNA
La onda senoidal también puede trazarse en función del tiempo
sobre el eje horizontal.

CORRIENTE ALTERNA
Si la forma de onda senoidal se desplaza hacia la derecha o hacia
la izquierda de 0°, la expresión matemática es:
En donde θ es el ángulo de desplazamiento de la onda senoidal.
Si la onda se desplaza a la izquierda, atravesando el eje horizontal
con pendiente positiva antes de 0°, entonces θ es positivo.
Si la onda se desplaza a la derecha, atravesando el eje horizontal
con pendiente negativa antes de 0°, entonces θ es negativo.

CORRIENTE ALTERNA
Cuando dos ondas senoidales, de igual frecuencia, se grafican en
el mismo plano cartesiano, se dice que están en fase si ambas
cruzan el eje horizontal en el mismo punto con la misma pendiente.
De otro modo, se dice que están fuera de fase o desfasadas.
La relación de fase entre dos ondas indica cual de estas se
adelanta o se atrasa respecto a la otra y cuantos grados o radianes.

CORRIENTE ALTERNA
Valor promedio es el valor igual a la suma algebraica de picos
positivos y negativos dentro de un periodo o intervalo de tiempo de
una forma de onda. Es el valor equivalente de lectura que muestra
un medidor de CD.
Valor efectivo (o valor rms) es el valor dado por la raíz cuadrada de
la división de las áreas bajo la curva del ciclo de voltaje o corriente
entre el periodo o intervalo de tiempo de una forma de onda. Es el
valor equivalente de lectura que muestra un medidor de CA.

CORRIENTE ALTERNA
Respuesta de un resistor a una onda senoidal.

CORRIENTE ALTERNA
Respuesta de un inductor a una onda senoidal.

CORRIENTE ALTERNA
Respuesta de un capacitor a una onda senoidal.

CORRIENTE ALTERNA
En cualquier carga de un circuito de CA, el voltaje y la corriente
varían en forma senoidal. La potencia entregada a la carga, quien
se encarga de disiparla, es independiente del tiempo y también de
la relación de fase entre voltaje y corriente, por lo que entregará
cierta cantidad neta de energía constante a la carga. Esta energía
es disipada por los elementos resistivos que componen la carga.
La potencia disipada por elementos resistivos de la carga se llama
Potencia Promedio (P) o Potencia Real. Se mide en watts (W).
El Factor de Potencia es una medida que indica cuanta potencia
entrega un circuito a la carga. El FP no tiene unidades. El factor de
potencia de la carga depende de los elementos pasivos que la
forman. Para una carga puramente resistiva, el factor de potencia
es 1, lo que indica que la corriente y el voltaje están en fase, y toda
la potencia del circuito es entregada a la carga.

CORRIENTE ALTERNA
Cuando una carga esta formada por elementos inductivos y/o
capacitivos, se dice que la carga contiene elementos reactivos.
Si la carga es puramente inductiva o puramente capacitiva, el
factor de potencia es cero.
Si la carga es mayormente inductiva, se dice que el factor de
potencia es de atraso, y si la carga es mayormente capacitiva se
dice que el factor de potencia es de adelanto.
El producto del voltaje y la corriente aplicados a una carga se le
conoce como Potencia Aparente (S). Se mide en voltamperes (VA).
La potencia almacenada por elementos reactivos incluidos en la
carga se llama Potencia Reactiva (Q). Se mide en VARL o VARC.

CORRIENTE ALTERNA
Para obtener P, Q y S totales de un circuito de CA, se calculan con
los siguientes pasos:

SISTEMAS TRIFASICOS
Cuando un generador de CA posee tres bobinas de inducción
colocadas en el estator separadas 120° entre si, se obtienen tres
voltajes de CA, y al generador se le llama de tres fases o trifásico.
Si las tres bobinas tienen un punto de conexión en común
(llamado neutro), se trata de un generador estrella. Si están
enlazadas entre si en forma triangular, es un generador delta.
Si las tres bobinas tienen el mismo numero de vueltas y cada
bobina gira con la misma velocidad angular, el voltaje inducido en
cada una tendrá la misma forma, frecuencia, y valor pico.
En cualquier instante de tiempo, la suma algebraica de los tres
voltajes de fase de un generador trifásico es igual a cero.

Cada bobina de inducción que origina un voltaje en un generador
trifásico es llamada fase.
Los conductores que salen de cada bobina de un generador
trifásico y que se conectan hacia la carga son llamados líneas.
El voltaje en cada bobina es el voltaje de fase.
El voltaje medido de una línea a otra es llamado voltaje de línea.
La corriente que pasa por cada bobina es la corriente de fase.
La corriente que sale de cada línea es llamada corriente de línea.
SISTEMAS TRIFASICOS

Para un generador estrella, la corriente de línea es igual a la
corriente de fase. El voltaje de línea es mayor al voltaje de fase.
Para un generador delta, la corriente de línea es mayor que la
corriente de fase. El voltaje de línea es igual al voltaje de fase.
SISTEMAS TRIFASICOS

Para un sistema con generador estrella conectado a una carga
estrella balanceada (impedancias iguales) con cuatro alambres, la
corriente en el punto neutro es igual a cero, y además:
Para carga balanceada o no balanceada:
SISTEMAS TRIFASICOS

Para un sistema con generador estrella y carga delta no hay
conexión neutra.
Cualquier cambio en la impedancia de una fase produce un
sistema no balanceado pero sólo variarán las corrientes de línea y
de fase del sistema.
Para una carga balanceada o no balanceada:
SISTEMAS TRIFASICOS

Para un sistema con generador delta y carga delta tanto
balanceada como no balanceada, los voltajes de fase son iguales
a los de línea.
Las corrientes de fase son:
Las corrientes de línea se calculan mediante:
SISTEMAS TRIFASICOS

Para un sistema con generador delta y carga estrella tanto
balanceada como no balanceada, las corrientes de fase de la
carga son iguales a las corrientes de línea.
Los voltajes de fase se calculan mediante:
Los voltajes de línea se calculan mediante:
SISTEMAS TRIFASICOS

Potencia Promedio para una carga balanceada en estrella.
Potencia Reactiva para una carga balanceada en estrella.
SISTEMAS TRIFASICOS

SISTEMAS TRIFASICOS
Potencia Aparente para una carga balanceada en estrella.
El Factor de Potencia para una carga balanceada en estrella.

Potencia Promedio para una carga balanceada en delta.
Potencia Reactiva para una carga balanceada en delta.
SISTEMAS TRIFASICOS

SISTEMAS TRIFASICOS
Potencia Aparente para una carga balanceada en delta.
El Factor de Potencia para una carga balanceada en delta.

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