Corriente alterna
Páginas: 11 (2586 palabras)
Publicado: 3 de junio de 2011
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La corriente alterna
En la actualidad la forma que se ha impuesto para la generación, transporte y consumo de la energía eléctrica es la de la corriente alterna. Este tipo de corriente, frente a la corriente continua, presenta una serie de ventajas que la hacen ideal para la mayoría de las aplicaciones. En los inicios del desarrollo de los sistemas eléctricos, la electricidad se producíaen forma de corriente continua mediante las dinamos. Este tipo de generador resulta bastante más complejo y difícil de mantener que los alternadores ya que necesitan para extraer la energía eléctrica del rotor (parte del generador en movimiento giratorio) de un colector en forma de anillo metálico subdividido en el que frotan escobillas de grafito. Además la energía no se podía transportar alargas distancias dado que no existía un sistema práctico que fuese capaz de elevar y reducir la tensión de grandes cantidades de energía (recordar que para transportar grandes cantidades de energía eléctrica se necesita elevar la tensión para conseguir que la intensidad de la corriente no sea muy grande. Así se evita el uso de grandes secciones en los conductores y se reducen las pérdidas por efectoJoule). Los alternadores han sustituido en su totalidad a las dinamos, ya que, por un lado, evitan el uso de colectores (la energía eléctrica se produce directamente en el estator del generador) y por otro, producen corriente alterna que se puede elevar y reducir con facilidad gracias a los transformadores eléctricos (éstos necesitan de corrientes variables para funcionar). En cuanto al consumo deenergía eléctrica, los motores de C.A. son más sencillos y robustos que los de C.C. y resultan apropiados para la mayoría de las aplicaciones. En aquellos casos en que se hace necesario el uso de la corriente continua (alimentación de aparatos electrónicos, tratamientos electroquímicos, recarga de baterías de
© Editorial Paraninfo
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acumuladores, motores de C.C.) la conversión de C.A. aC.C. es sencilla y barata gracias a los rectificadores a base de diodos.
Producción de una corriente alterna
Dado que la C.A. sigue las variaciones de la función senoidal, antes de abordar su estudio, conviene que realices un pequeño repaso a los siguientes conocimientos de matemáticas: funciones trigonométricas (seno, coseno y tangente), ángulos complemetarios, la función senoidal,variaciones de las funciones trigonométricas con el ángulo, representación vectorial y operaciones con vectores. En la Figura 2.1 se muestra el aspecto de una alternador elemental. Consta de un campo magnético fijo producido por un imán, dentro del cual se hace girar un conductor eléctrico en forma de espira. Al cortar los conductores en su movimiento giratorio el campo magnético, se produce en los mismosuna fuerza electromotriz de inducción que se muestra como una tensión V en los extremos de la espira. Para poder conectar dichos extremos a un receptor eléctrico es necesario utilizar un par de anillos conductores unidos eléctricamente con los mismos y situados en el eje de giro de la espira. Los receptores se conectan a través de unas escobillas fijas de grafito que mediante frotamiento consiguenun aceptable contacto eléctrico con los anillos colectores.
ω
S
N
Figura 2.1
Se puede comprobar que la tensión que aparece en los terminales de la espira es variable y posee la forma de una senoide, tal como se muestra en la Figura 2.2. Si seguimos la trayectoria de un conductor que gire a una velocidad angular ω, podremos entender los diferentes valores que alcanza la tensión paralos diferentes ángulos α de giro (véase Figura 2.2): • Punto A, α = 0 °: el conductor se mueve, según su velocidad tangencial, en dirección paralela a las línea del campo magnético, por lo que la f.e.m. inducida es igual a cero. (Recuerda que las líneas de campo se establecen entre el polo norte y el polo sur del imán).
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• Punto B, α = 90 °: en este punto el...
La corriente alterna
En la actualidad la forma que se ha impuesto para la generación, transporte y consumo de la energía eléctrica es la de la corriente alterna. Este tipo de corriente, frente a la corriente continua, presenta una serie de ventajas que la hacen ideal para la mayoría de las aplicaciones. En los inicios del desarrollo de los sistemas eléctricos, la electricidad se producíaen forma de corriente continua mediante las dinamos. Este tipo de generador resulta bastante más complejo y difícil de mantener que los alternadores ya que necesitan para extraer la energía eléctrica del rotor (parte del generador en movimiento giratorio) de un colector en forma de anillo metálico subdividido en el que frotan escobillas de grafito. Además la energía no se podía transportar alargas distancias dado que no existía un sistema práctico que fuese capaz de elevar y reducir la tensión de grandes cantidades de energía (recordar que para transportar grandes cantidades de energía eléctrica se necesita elevar la tensión para conseguir que la intensidad de la corriente no sea muy grande. Así se evita el uso de grandes secciones en los conductores y se reducen las pérdidas por efectoJoule). Los alternadores han sustituido en su totalidad a las dinamos, ya que, por un lado, evitan el uso de colectores (la energía eléctrica se produce directamente en el estator del generador) y por otro, producen corriente alterna que se puede elevar y reducir con facilidad gracias a los transformadores eléctricos (éstos necesitan de corrientes variables para funcionar). En cuanto al consumo deenergía eléctrica, los motores de C.A. son más sencillos y robustos que los de C.C. y resultan apropiados para la mayoría de las aplicaciones. En aquellos casos en que se hace necesario el uso de la corriente continua (alimentación de aparatos electrónicos, tratamientos electroquímicos, recarga de baterías de
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acumuladores, motores de C.C.) la conversión de C.A. aC.C. es sencilla y barata gracias a los rectificadores a base de diodos.
Producción de una corriente alterna
Dado que la C.A. sigue las variaciones de la función senoidal, antes de abordar su estudio, conviene que realices un pequeño repaso a los siguientes conocimientos de matemáticas: funciones trigonométricas (seno, coseno y tangente), ángulos complemetarios, la función senoidal,variaciones de las funciones trigonométricas con el ángulo, representación vectorial y operaciones con vectores. En la Figura 2.1 se muestra el aspecto de una alternador elemental. Consta de un campo magnético fijo producido por un imán, dentro del cual se hace girar un conductor eléctrico en forma de espira. Al cortar los conductores en su movimiento giratorio el campo magnético, se produce en los mismosuna fuerza electromotriz de inducción que se muestra como una tensión V en los extremos de la espira. Para poder conectar dichos extremos a un receptor eléctrico es necesario utilizar un par de anillos conductores unidos eléctricamente con los mismos y situados en el eje de giro de la espira. Los receptores se conectan a través de unas escobillas fijas de grafito que mediante frotamiento consiguenun aceptable contacto eléctrico con los anillos colectores.
ω
S
N
Figura 2.1
Se puede comprobar que la tensión que aparece en los terminales de la espira es variable y posee la forma de una senoide, tal como se muestra en la Figura 2.2. Si seguimos la trayectoria de un conductor que gire a una velocidad angular ω, podremos entender los diferentes valores que alcanza la tensión paralos diferentes ángulos α de giro (véase Figura 2.2): • Punto A, α = 0 °: el conductor se mueve, según su velocidad tangencial, en dirección paralela a las línea del campo magnético, por lo que la f.e.m. inducida es igual a cero. (Recuerda que las líneas de campo se establecen entre el polo norte y el polo sur del imán).
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• Punto B, α = 90 °: en este punto el...
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