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1. Introducción

Las presentes actividades desarrollan la práctica en la lectura de señales alternas utilizando el osciloscopio como herramienta para obtener los parámetros característicos de una señal alterna.

2. Objetivos

Al completar esta guía el alumno será capaz de:
Medir señales alternas
Calcular los parámetros de una sinusoide, a partir de una lectura con osciloscopio3. Marco teórico

Las matemáticas y la CA senoidal

Algunos tipos de ondas periódicas tienen el inconveniente de no tener definida su expresión matemática, por lo que no se puede operar analíticamente con ellas. Por el contrario, la onda senoidal no tiene esta indeterminación matemática y presenta las siguientes ventajas:

La función seno está perfectamente definida mediante suexpresión analítica y gráfica.
Las ondas periódicas no senoidales se pueden descomponer en suma de una serie de ondas senoidales de diferentes frecuencias que reciben el nombre de armónicos.
Se pueden generar con facilidad y en magnitudes de valores elevados para facilitar el transporte de la energía eléctrica.
Su transformación en otras ondas de distinta magnitud se consigue con facilidad mediantela utilización de transformadores.

Onda sinusoidal


Una señal sinusoidal, a(t), tensión, v(t), o corriente, i(t), se puede expresar matemáticamente según sus parámetros característicos (figura 2), como una función del tiempo por medio de la siguiente ecuación:


Donde:

A0 es la amplitud o magnitud en voltios o amperios (también llamado valor máximo o de pico),
ω la velocidad angularen radianes/segundo (velocidad de rotación o de desplazamiento de un ángulo en una circunferencia)
t el tiempo en segundos, y
β el ángulo de fase inicial en radianes (también se denomina con la letra griega  )

Dado que la velocidad angular es más interesante para matemáticos que para profesiones del área eléctrica, la fórmula anterior se suele expresar como:


Donde:

f es lafrecuencia en hercios (Hz) y equivale a la inversa del período (f=1/T).

Fase
La onda senoidal se puede extraer de la circulación de un punto sobre un circulo de 360º. Un ciclo de la señal senoidal abarca los 360º.


Cuando se comparan dos señales senoidales de la misma frecuencia puede ocurrir que ambas no estén en fase, o sea, que no coincidan en el tiempo los pasos por puntos equivalentes deambas señales. En este caso se dice que ambas señales están desfasadas, pudiéndose medir el desfase con una simple regla de tres.




Valor instantáneo (a(t)): Es el que toma la ordenada en un instante, t, determinado.

Valor pico a pico (App): Diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo. Dado que el valor máximo de sen(x) es +1 y el valor mínimo es -1, una señal sinusoidalque oscila entre +A0 y -A0. El valor de pico a pico, escrito como AP-P, es por lo tanto (+A0)-(-A0) = 2×A0. En otras palabras el valor pico a pico es el doble de la amplitud o valor máximo

Valor medio (Amed): Valor del área que forma con el eje de abcisas partido por su período. El área se considera positiva si está por encima del eje de abcisas y negativa si está por debajo. Como en una señalsinusoidal el semiciclo positivo es idéntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una onda sinusoidal se refiere a un semiciclo. Mediante el cálculo integral se puede demostrar que su expresión es la siguiente:


Valor eficaz (A): Su importancia se debe a que este valor es el que produce el mismo efecto calorífico que su equivalente en corriente continúa. En laliteratura inglesa este valor se conoce como R.M.S. (root mean square, valor cuadrático medio). En la industria, el valor eficaz es de gran importancia ya que casi todas las operaciones con magnitudes energéticas se hacen con dicho valor. De ahí que por rapidez y claridad se represente con la letra mayúscula de la magnitud que se trate (I, V, P, etc.). Matemáticamente se demuestra que para una...