Capítulo 12La corriente alterna

Electrotecnia

12.1 VENTAJAS DE LA CA Los primeros generadores eran Dinamos (DC). Principal problema:

Mantenimiento de colector y escobillas. No se podía transportar a grandes distancias. Para

elevar la tensión Trafo ¿Funciona en DC? ¿Podemos generar CA SIN colector ni

escobillas? Rotor de imanes permanentes. En las bobinas del estator se induce una tensión.

Además al Genera CA Se puede elevar Trafo.

12.2 PRODUCCIÓN DE CORRIENTE ALTERNA Un alternador elemental consta de:

Un campo Magnético (Imanes). Conductor (espiras) girando dentro del campo magnético.

Al girar se induce una tensión en extremos de la bobina.

La tensión se lleva a unos anillos “colector” que giran con la bobina.

A través de unas pastillas de carbón (escobillas) podemos conectar una carga.

12.2 PRODUCCIÓN DE CORRIENTE ALTERNA

12.2 PRODUCCIÓN DE CORRIENTE ALTERNA En la práctica los conductores permanecen

fijos y lo que gira es el campo magnético. De esta forma eliminamos el colector de

delgas y las escobillas.

12.3 VALORES CARACTERÍSTICOS DE CA

Valor Instantáneo: Umax·senωt

Valor Eficaz: Es la que medimos con el

multímetro. Es un valor intermedio equivalente

a una tensión continua del mismo valor.

Valor medio: En CA nulo. Un ciclo anula al otro.

Periodo: (T = segundos) Tiempo que tarda en terminar un ciclo. En el Generador elemental es el

tiempo que tarda en dar una vuelta. Frecuencia: f(Hz)

Nº de ciclos que tenemos durante un segundo.

EJERCICIOS

EJERCICIOS

TIPOS DE ONDASALTERNAS CONTINUAS

¿CC o CA?

9

EJERCICIOS1. Una corriente alterna tiene una frecuencia de 25 Hz, calcular:

a) Su periodo (T).b) El tiempo que tarda en realizar la mitad de un ciclo.c) Dibujar la señal senoidal si ajustamos la base de tiempo a 5 ms.

2. Una corriente alterna senoidal tiene un valor máximo de 20 A, ¿Cuál será su valor al medir esta intensidad con el multímetro?.

3. ¿Cuál será la tensión máxima que deberá soportar un aislador que separa dos puntos sometidos a una tensión alterna senoidal de valor eficaz 30 kV?.

4. Indicar: f; VMAX; Vef; T. de las siguientes señales.

TimBase:1msVolts/Div:2

TimBase:2msVolts/Div:20 10

TABLA RESUMEN RECEPTORES CA

12.4 RECEPTORES EN CA: RESISTENCIA ¿Qué tipo de receptores son resistivos?

Estufas. Bombillas incandescentes.

Un receptor resistivo se comportará de igual forma que en corriente continua.

Por lo tanto cuando la tensión aumente, también lo hará la intensidad.

Se cumple:

12.4 RECEPTORES EN CA: RESISTENCIA Se dice que la corriente y la tensión están

en fase

DiagramaVectorial

12.4 RECEPTORES EN CA: RESISTENCIA Si calculamos la potencia (U·I) en cada

instante se observa que siempre es positiva. Esto quiere decir que absorbe energía del

generador. Actúa igual que en DC.

A esta potencia consumidaSe le llama POTENCIA ACTIVA

Símbolo: PUnidad: vatio (W)

12.4 RECEPTORES EN CA: BOBINA EN CA Se dice que la intensidad está retrasada

respecto a la tensión. ¿Cuánto se retrasa?

En una bobina pura (NO REAL) el defase es de 90º.

12.4 RECEPTORES EN CA: BOBINA EN CA Reactáncia Inductiva: Hemos visto que la “resistencia” que ofrece una

bobina depende de la frecuencia. Este fenómeno depende también de la

autoinducción (L). A mayor (L) mayor oposición al paso de la corriente.

A esta oposición se le llama Reactancia Inductiva. XL= 2·π·f·L Se mide en Ohmios (Ω). f= Frecuencia en Hercios (Hz). L= coeficiente de Autoinducción en Hénrrios (H)

La corriente que circula por una bobina se puede calcular:

LXUI

12.4 RECEPTORES EN CA: BOBINA EN CA La potencia activa es nula en una bobina

pura. Pero sus constantes cargas y descargas

hacen que consuma otro tipo de potencia. Una bobina pura consume potencia

reactiva QL.

(A) IntensidadI)( Inductiva Reactancia

Reactivos) rios(Voltiampe Reactiva Potencia)(· 2

L

L

LL

XQ

VARIXQ

12.4 RECEPTORES EN CA: BOBINA EN CA

12.4 RECEPTORES EN CA: CONDENSADOR Los condensadores no son tan habituales en las

instalaciones. ¿Principales aplicaciones?: Pero son muy útiles para atenuar los efectos del

consumo de potencia reactivas inductivas. También es habitual verlos junto a motores (arranque).

¿Qué sucede con la U e I si conectamos un condensador en DC? El condensador se va cargando (aumenta su tensión). La corriente circula por el circuito solo durante la carga. Se dice que el condensador no permite el paso de la

corriente continua. ¿Y si ahora lo conectamos a CA?

En CA fluye una corriente. Si conectamos un vatímetro (condensador puro) la

lectura será cero (Potencia Activa).

12.4 RECEPTORES EN CA: CONDENSADOR En un condensador (puro) la corriente va

adelantada 90º respecto a la tensión.

12.4 RECEPTORES EN CA: CONDENSADOR Reactáncia capacitiva: Hemos comprobado que la corriente fluye

constantemente al conectar un condensador a CA. Esto se debe a las constantes cargas y descargas. Esta corriente será mayor cuanto mayor sea la

capacidad del condensador (C=faradios) y más rápidas sean las cargas y descargas (frecuencia).

OJO: La corriente NO atraviesa el dieléctrico del condensador, sino que fluye a traves de lso conductores que lo alimentan.

(F)r Condensado del Capacidad C(Hz) Frecuenciaf

)( Capacitiva Reactancia···2

1

XcCf

Xc

CXUI

12.4 RECEPTORES EN CA: CONDENSADOR Potencia en un Condensador: Al igual que en la bobina en un condensador

(puro) el consumo de potencia activa (W) es cero.

Al principio el condensador se carga de energía en forma de carga electroestática.

Después el condensador devuelve esta energía. Pero al igual que las bobinas un condensador SI

que consume Potencia Reactiva Qc.

(A) IntensidadI)( Inductiva Reactancia

Reactivos) rios(Voltiampe Reactiva Potencia)(· 2

XCQ

VARIXQ

C

CC

12.4 RECEPTORES EN CA: CONDENSADOR Potencia Reactiva: La Qc es negativa respecto a la de la bobina. Por lo tanto compensa los efectos de las

bobinas.

EJERCICIO

SOLUCIÓN

TABLA RESUMEN

El efecto del condensador puede compensar los efectos perjudiciales de bobinas en: Motores, Lámparas de Descarga…

Lo veremos más adelante: COMPENSACIÓN del FACTOR DE POTENCIA