Electrotecnia

Escuela Politécnica Superior de Elche
Electrónica de Potencia

Circuitos Monofásicos y Trifásicos de Corriente Alterna

José Manuel Blanes Ausias Garrigós Sirvent José Antonio Carrasco

1 Introducción y principios básicos
Corriente Alterna (AC)
Normalmente la tensión presente en las instalaciones eléctricas no tiene siempre el mismo valor, sino que varía con el tiempo, siendo en lamayoría de los casos alterna senoidal. Una corriente alterna senoidal es aquella que cambia de sentido en el tiempo y que toma valores según la función matemática seno, repitiéndose de forma periódica. Ventajas de AC: -Los generadores de AC son mas sencillos y eficaces que los generadores DC. -La distribución/transporte es más económica y eficaz (ALTA TENSIÓN). -La elevación/reducción de tensión serealiza con altos rendimientos y bajo coste (transformadores).

Generador AC

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1 Introducción y principios básicos
Características señal AC
-Frecuencia (50Hz) /Periodo (20 ms). -Valor máximo amplitud (311 V). -Valor Instantáneo

v = Vmax sen( wt )
-Valor medio (0V)

i = I max sen( wt )

w = 2πf (rad / s )

X av =

1 x(t ) dt T∫ 0

T

Vav =

1 Vmax sen( wt )dt = 0 T∫ 0

T-Valor eficaz (220V): “Valor equivalente en continua que consume la misma potencia que la señal alterna sobre una carga resistiva”. Es el valor más importante pues con él se obtiene matemáticamente los mismos resultados que operando con valores instantáneos, realizando operaciones mucho más sencillas

X RMS =
2

1 2 x (t ) dt T∫ 0

T

Vav =

1 V 2 Vmax sen 2 ( wt ) dt = max = V T∫ 20

T

1 Introducción y principios básicos
Componente alterna de una tensión (VAC):

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2 Circuitos monofásicos de corriente alterna
Representación señal AC

2 Circuitos monofásicos de corriente alterna
Componentes en AC
En corriente alterna existen componentes cuya oposición al paso de corriente es proporcional a la frecuencia de la corriente, de forma que al variar ésta presentanun valor de resistencia distinto. A esa oposición al paso de la corriente, que es variable con la frecuencia, se le llama impedancia (Z) y suele estar constituida por dos términos: la resistencia (R), que no varía con la frecuencia y la reactancia (X) que es el término que indica la resistencia que presenta un determinado componente para una frecuencia . Se cuantifica mediante un número complejo:Z=R+jX

Resistencia Z = R = R∠0º

Bobina Z = jwL = wL∠90º Z = VRMS V = I RMS I Z=

Condensador −j 1 = ∠ − 90º wC wC

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2 Circuitos monofásicos de corriente alterna

2 Circuitos monofásicos de corriente alterna
Potencia eléctrica
En corriente alterna la potencia entregada depende de la carga conectada al circuito y más concretamente al desfase que provoque la carga entre v e i. Si lacarga es resistiva pura, la tensión y la corriente están en fase, en este caso la potencia es siempre de signo positivo (ya que tensión y corriente tienen el mismo signo en cada instante) y su valor es el producto de los valores eficaces de la tensión por la corriente. Si la tensión y la corriente no están en fase la potencia activa es igual al producto de la tensión por la corriente eficacesmultiplicados por un factor reductor llamado factor de potencia , menor o igual a la unidad, que representa la relación entre la potencia entregada a la carga y la potencia consumida (y por tanto aprovechada) por la misma. Cuanto más pequeño sea el factor de potencia menor será la potencia aprovechada. La potencia aprovechada es la potencia activa (P). Se mide en watios [W]. La potencia aparente (S)es la que circula por los conductores y se mide en voltioamperios [VA]. La potencia reactiva (Q) es una potencia que no es consumida por la carga sino que está continuamente circulando entre la carga y el generador . Provoca pérdidas al hacer circular más corriente de la necesaria por los conductores y hace que deban sobredimensionarse. Se mide en voltioamperios reactivos [VAr].

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