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Corriente Altena Corriente Directa Conductores Polos a tierra Acometidas Circuitos Ramales UPS Cuadro de Cargas

Corriente Alternala corriente elctrica en la que la magnitud y direccin varan cclicamente. La forma de onda de la corriente alterna ms comnmente utilizada es la de una onda senoidal (figura 1), puesto que se consigue una transmisin ms eficiente de la energa. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda peridicas, tales como la triangular o la cuadrada. Utilizada genricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las seales de audio y de radiotransmitidas por los cables elctricos, son tambin ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin ms importante suele ser la transmisin y recuperacin de la informacin codificada (o modulada) sobre la seal de la CA.

Onda sinusoidal

Figura 2: Parmetros caractersticos de una onda senoidal

Una seal sinusoidal, a(t), tensin, v(t), o corriente, i(t), se puede expresar matemticamente segn sus parmetros caractersticos (figura 2), como una funcin del tiempo por medio de la siguiente ecuacin:

donde A0 es la amplitud en voltios o amperios (tambin llamado valor mximo o de pico), la pulsacin en radianes/segundo, t el tiempo en segundos, y el ngulo de fase inicial en radianes.

Dado que la velocidad angular es ms interesante para matemticos que para ingenieros, la frmula anterior se suele expresar como:

donde f es la frecuencia en hercios (Hz) y equivale a la inversa del perodo empleados en la distribucin son 50 Hz y 60 Hz.

. Los valores ms

Valores significativosA continuacin se indican otros valores significativos de una seal sinusoidal: Valor instantneo (a(t)): Es el que toma la ordenada en un instante, t, determinado. Valor pico a pico (App): Diferencia entre su pico o mximo positivo y su pico negativo. Dado que el

valor mximo de sen(x) es +1 y el valor mnimo es -1, una seal sinusoidal que oscila entre +A0 y -A0. El valor de pico a pico, escrito como AP-P, es por lo tanto (+A0)-(-A0) = 2A0. Valor medio (Amed): Valor del rea que forma con el eje de abcisas partido por su perodo. El rea se

considera positiva si est por encima del eje de abcisas y negativa si est por debajo. Como en una seal sinusoidal el semiciclo positivo es idntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una onda sinusoidal se refiere a un semiciclo. Mediante el clculo integral se puede demostrar que su expresin es la siguiente:

Valor eficaz (A): su importancia se debe a que este valor es el que produce el mismo efecto

calorfico que su equivalente en corriente continua. Matemticamente, el valor eficaz de una magnitud variable con el tiempo, se define como la raz cuadrada de la media de los cuadrados de los valores instantneos alcanzados durante un perodo:

En la literatura inglesa este valor se conoce como R.M.S. (root mean square, valor cuadrtico medio), y de hecho en matemticas a veces es llamado valor cuadrtico medio de una funcin. En el campo industrial, el valor eficaz es de gran importancia ya que casi todas las operaciones con magnitudes energticas se hacen con dicho valor. De ah que por rapidez y claridad se represente con la letra mayscula de la magnitud que se trate (I, V, P, etc.). Matemticamente se demuestra que para una corriente alterna senoidal el valor eficaz viene dado por la expresin:

El valor A, tensin o intensidad, es til para calcular la potencia consumida por una carga. As, si una tensin de corriente continua (CC), VCC, desarrolla una cierta potencia P en una carga resistiva dada, una tensin de CA de Vrms desarrollar la misma potencia P en la misma carga si Vrms = VCC. Para ilustrar prcticamente los conceptos anteriores se considera, por ejemplo, la corriente alterna en la red elctrica domstica en Europa: cuando se dice que su valor es de 230 V CA, se est diciendo que su valor eficaz (al menos nominalmente) es de 230 V, lo que significa que tiene los mismos efectos calorficos que una tensin de 230 V de CC. Su tensin de pico (amplitud), se obtiene despejando de la ecuacin antes reseada:

As, para la red de 230 V CA, la tensin de pico es de aproximadamente 325 V y de 650 V (el doble) la tensin de pico a pico. Su frecuencia es de 50 Hz, lo que equivale a decir que cada ciclo de la onda sinusoidal tarda 20 ms en repetirse. La tensin de pico positivo se alcanza a los 5 ms de pasar la onda por cero (0 V) en su incremento, y 10 ms despus se alcanza la tensin de pico negativo. Si se desea conocer, por ejemplo, el valor a los 3 ms de pasar por cero en su incremento, se emplear la funcin sinsoidal:

Representacin fasorialUna funcin senoidal puede ser representada por un vector giratorio (figura 3), al que se denomina fasor o vector de Fresnel, que tendr las siguientes caractersticas: Girar con una velocidad angular . Su mdulo ser el valor mximo o el eficaz, segn convenga.

La razn de utilizar la representacin fasorial est en la simplificacin que ello supone. Matemticamente, un fasor puede ser definido fcilmente por un nmero complejo, por lo que puede emplearse la teora de clculo de estos nmeros para el anlisis de sistemas de corriente alterna. Consideremos, a modo de ejemplo, una tensin de CA cuyo valor instantneo sea el siguiente:

Figura 4: Ejemplo de fasor tensin (E. P.: eje polar).

Tomando como mdulo del fasor su valor eficaz, la representacin grfica de la anterior tensin ser la que se puede observar en la figura 4, y se anotar:

denominadas formas polares, o bien:

denominada forma binmica.

Corriente trifsicaLa generacin trifsica de energa elctrica es la forma ms comn y la que provee un uso ms eficiente de los conductores. La utilizacin de electricidad en forma trifsica es comn mayoritariamente para uso en industrias donde muchas de las mquinas funcionan con motores para esta tensin. La corriente trifsica est formada por un conjunto de tres formas de onda, desfasadas una respecto a la otra 120 grados, segn el diagrama que se muestra en la figura 4. Las corrientes trifsicas se generan mediante alternadores dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre s. El retorno de cada uno de estos circuitos o fases se acopla en un punto, denominado neutro, donde la suma de las tres corrientes, si el sistema est equilibrado, es cero, con lo cual el transporte puede ser efectuado usando solamente tres cables.

Esta disposicin sera la denominada conexin en estrella, existiendo tambin la conexin en tringulo o delta en las que las bobinas se acoplan segn esta figura geomtrica y los hilos de lnea parten de los vrtices. Existen por tanto cuatro posibles interconexiones entre generador y carga: 1. 2. 3. 4. Estrella - Estrella Estrella - Delta Delta - Estrella Delta - Delta

En los circuitos tipo estrella, las corrientes de fase y las corrientes de lnea son iguales y los voltajes de lnea son veces mayor que los voltajes de fase y estn adelantados 30 a estos:

En los circuitos tipo tringulo o delta, pasa lo contrario, los voltajes de fase y de lnea, son iguales y la corriente de fase es veces ms pequea que la corriente de lnea y est adelantada 30 a esta:

El sistema trifsico es un tipo particular dentro de los sistemas polifsicos de generacin elctrica, aunque con mucho el ms utilizado.

Corriente DirectaLa corriente directa (CD) o corriente continua (CC) es aquella cuyas cargas elctricas o electrones fluyen siempre en el mismo sentido en un circuito elctrico cerrado, movindose del polo negativo hacia el polo positivo de una fuente de fuerza electromotriz (FEM), tal como ocurre en las bateras, las dinamos o en cualquier otra fuente generadora de ese tipo de corriente elctrica.

Fuentes suministradoras de corriente directa o continua. A la izquierda, una batera de las comnmente utilizada en los coches y todo tipo de vehculo motorizado. A la derecha, pilas de amplio uso, lo mismo en linternas que en aparatos y dispositivos elctricos y electrnicos.

Es importante conocer que ni las bateras, ni los generadores, ni ningn otro dispositivo similar crea cargas elctricas pues, de hecho, todos los elementos conocidos en la naturaleza las contienen, pero para establecer el flujo en forma de corriente elctrica es necesario ponerlas en movimiento. RMS Tiene una relacin con las disipacin de calor o efecto trmico que una corriente directa de igual valor disipara. Un valor en RMS de una corriente es el valor, que produce la misma disipacin de calor que una corriente directa de la misma magnitud. En otras palabras: El valor RMS es el valor del voltaje o corriente en C.A. que produce el mismo efecto de disipacin de calor que su equivalente de voltaje o corriente en C.D. Ejemplo: 1 amperio (ampere) de corriente alterna (c.a.) produce el mismo efecto trmico que un amperio (ampere) de corriente directa (c.d.) Por esta razn se utiliza el termino efectivo El valor efectivo de una onda alterna se determina multiplicando su valor mximo por 0.707. Entonces VRMS = VPICO x 0.707 Ejemplo: encontrar el voltaje RMS de una seal con VPICO = 130 voltios 130 Voltios x 0.707 = 91.9 Voltios RMS

Valor PicoSi se tiene un voltaje RMS y se desea encontrar el voltaje pico: VPICO = VRMS / 0.707 Ejemplo: encontrar el voltaje Pico de un voltaje RMS VRMS = 120Voltios VPICO= 120 V / 0.707 = 169.7 Voltios Pico El valor promedio de un ciclo completo de voltaje o corriente es cero (0). Si se toma en cuenta solo un semiciclo el valor promedio es: VPR = VPICO x 0.636 La relacin que existe entre losvalores RMS y promedio es:

VRMS = VPR x 1.11 VPR = VRMS x 0.9Valor promedio = 50 Voltios, entonces: VRMS = 50 x 1.11 = 55.5 Voltios VPICO = 50 x 1.57 Voltios= 78.5 Voltios

- El valor pico-pico es 2 x Valor pico - Valor RMS = Valor