Circuitos De Corriente Alterna

La energía eléctrica puede utilizarse como fuente y destino de numerosas aplicaciones. Para su producción y aprovechamiento se usan dos clases generales de dispositivos:

Los generadores, que convierten algún tipo de energía (química, mecánica) en eléctrica.

Los motores, que efectúan una transformación inversa y usan esa energía eléctrica para generar Movimiento.

Estos dos tipos de elementos pueden emplear corrientes continuas (que circulan siempre en el mismo sentido) o corrientes alternas (donde el sentido de la corriente se invierte periódicamente).

Definición

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating current) a la corriente eléctrica cuya tensión y dirección varía constantemente en el tiempo, esto quiere decir que varía desde positivo a negativo constantemente, pasando por todos los niveles de tensión desde el máximo positivo al máximo negativo, dando una forma de onda parecida a una "S" horizontal llamada onda sinusoidal.

Cada “S” completa que forma se llama frecuencia, periodo o ciclo (se mide en Hercios Hz, periodos o ciclos por segundo y las unidades son equivalentes) y en cada país se determina a cuanta como máximo se envía, en la mayoría de Europa es a 50 Hz y en América a 60 Hz, se utiliza ampliamente en el envío de tensión a todas las ciudades por ser más eficiente su transporte minimizando las pérdidas, además de poder aumentarse y reducirse de forma sencilla mediante un simple transformador.

Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas por los cables eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o modulada) sobre la señal de la CA.

Corriente alterna frente a corriente continua

La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la corriente continua. En el caso de la corriente continua, la elevación de la tensión se logra conectando dínamos en serie, lo que no es muy práctico; al contrario, en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: el transformador, que permite elevar la tensión de una forma eficiente.

La energía eléctrica viene dada por el producto de la tensión, la intensidad y el tiempo. Dado que la sección de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica depende de la intensidad, mediante un transformador se puede elevar el voltaje hasta altos valores (alta tensión), disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente.

Con esto la misma energía puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas pérdidas por causa del efecto Joule y otros efectos asociados al paso de corriente. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o doméstico y comercial de forma cómoda y segura.

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.

Relevancia tecnológica.

Desde un punto de vista tecnológico, el uso de la corriente alterna es muy conveniente debido a que ésta es muy fácil de generar y su transporte puede realizarse fácilmente a altas tensiones (y pequeñas intensidades) minimizando así las pérdidas por efecto Joule (posteriormente, por inducción electromagnética, la corriente alterna puede fácilmente transformarse a las tensiones usuales de trabajo).

Estas características junto con su fácil aplicación para motores eléctricos hizo que, a partir de finales del siglo XIX, la corriente alterna se impusiera para uso doméstico e industrial y que, por tanto, la tecnología eléctrica se haya desarrollado en torno a esta forma de corriente (en Europa la frecuencia de la corriente alterna es de 50 Hz). Una característica adicional de esta corriente es que su forma armónica se conserva cuando la corriente es modificada por el efecto de elementos lineales, a saber: resistencias, condensadores, bobinas, transformadores, etc.

La fuente de energía de corriente alterna

El objeto de cualquier fuente de potencia es producir una tensión o diferencia de potencial entre sus terminales de salida y mantener esta tensión cuando el circuito se cierra y fluye corriente. En fuentes de potencia de c-c, la polaridad de la tensión de salida nunca cambia. Una terminal es siempre negativa y la otra es siempre positiva. Por lo tanto, la corriente del circuito siempre tiene la misma dirección; sale de la terminal negativa de la fuente y regresa al polo positivo de la misma, después de haber pasado por la carga.

Por otra parte, las fuentes de c-a cambian de polaridad constantemente. En determinado momento, una terminal es negativa y la otra positiva. Un instante más tarde, la terminal negativa se vuelve positiva y la positiva se vuelve negativa. Estas inversiones de polaridad son continuas y cada vez que suceden, la corriente del circuito cambia de dirección, ya que debe fluir siempre de la terminal negativa hacia la positiva. Las fuentes de energía de c-a se llaman generadores de c-a o alternadores.

Un generador simple sin conmutador producirá una corriente eléctrica que cambia de sentido a medida que gira la armadura. Este tipo de corriente alterna es ventajosa para la transmisión de potencia eléctrica, por lo que la mayoría de los generadores eléctricos son de este tipo. En su forma más simple, un generador de corriente alterna se diferencia de uno de corriente continua en sólo dos aspectos: los extremos de la bobina de su armadura están sacados a los anillos colectores sólidos y las bobinas de campo se excitan mediante una fuente externa de corriente continua más que con el generador en sí. Los dos polos.

La corriente que se genera mediante los alternadores descritos más arriba aumenta hasta un pico, cae hasta cero, desciende hasta un pico negativo y sube otra vez a cero varias veces por segundo, dependiendo

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