Corriente Alterna.

1.1 

La corriente alterna es aquella que circula durante un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante. Su polaridad se invierte periódicamente, haciendo que la corriente fluya alternativamente en una dirección y luego en la otra. Se conoce en castellano por la abreviación CA y en inglés por la de AC.

Potencia en Corriente Alterna

Cuando se trata de corriente alterna (AC) sinusoidal, el promedio de potencia eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de los valores eficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo.

En el caso de un circuito de carácter inductivo (caso más común) al que se aplica una tensión sinusoidal   con velocidad angular y y valor de pico  resulta:

Esto provocará una corriente   retrasada un ángulo   respecto de la tensión aplicada:

 

La potencia instantánea vendrá dada como el producto de las expresiones anteriores:

 

Mediante trigonometria, la anterior expresión puede transformarse en la siguiente:

 

Y sustituyendo los valores del pico por los eficaces:

Tipos de potencias.

De acuerdo con la Ley de Ohm, para que exista un circuito eléctrico cerrado tiene que existir: 1.- una fuente de fuerza electromotriz (FEM) o diferencia de potencial, es decir, una tensión o voltaje (V) aplicado al circuito; 2.- el flujo de una intensidad de corriente ( I ) fluyendo por dicho circuito; 3.- una carga, consumidor o resistencia conectada al mismo. Sin embargo, un circuito eléctrico puede contener uno o varios tipos diferentes de resistencias conectadas, entre las que se encuentran:

Resistencia activa (R) Reactancia inductiva o inductancia (XL) Reactancia capacitiva o capacitancia (XC)

Resistencia activa (R)

Es la oposición que ofrecen las bombillas incandescentes y halógenas, los calentadores eléctricos con resistencia de alambre nicromo, las resistencias de carbón de los circuitos electrónicos, etc, al flujo de la corriente eléctrica por un circuito cerrado cualquiera. La resistencia activa representa lo que se denomina una “carga resistiva”.

Reactancia inductiva (XL)

		La reactancia inductiva es la oposición o resistencia que ofrecen al flujo de la corriente por un circuito eléctrico cerrado las bobinas o enrollados hechos con alambre de cobre, ampliamente utilizados en motores eléctricos, transformadores de tensión o voltaje y otros dispositivos. Esta reactancia representa una  “carga inductiva” para el circuito de corriente alterna donde se encuentra conectada.
		Los motores  de corriente alterna constituyen cargas inductivas cuando funcionan conectados a un circuito eléctrico.

Reactancia capacitiva (Xc)   La reactancia capacitiva es la oposición o resistencia que ofrecen al flojo de la corriente eléctrica los capacitores o condensadores. Esta reactancia representa una “carga capacitiva” para el circuito de corriente alterna donde se encuentra conectada.   Sistema Monofásico. 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 presentan un 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= R0º Bobina. Z =jwL=wL90º Z= V / I Condensador. Z=-j/wc=1/wc -90º Sistema Trifásico.   Sistema trifásico equilibrado: Formado por tres fuentes de voltaje de la misma magnitud, desfasadas 120 º. Las tres fuentes de voltaje se conocen como FASES, 3 conductores distintos (R,S,T). Solo se necesita 1 conductor de retorno NEUTRO (N). En los sistemas trifásicos se dan dos valores de tensión distintos: el existente entre una cualquiera de las fases y el neutro (tensión de fase/simple 220V) y el que hay entre dos fases cualquiera (tensión de línea/compuesta 381V).   Ventajas Circuitos Trifásicos -La posibilidad de disponer de dos tensiones distintas, la más alta para receptores de mucho consumo y la otra menor para consumos domésticos. -Menores pérdidas en el transporte de energía y por tanto uso de conductores de menor sección. -Las máquinas trifásicas tienen un par (torque) menos ondulado que las monofásicas (mejor rendimiento). -Mejor rendimiento en los receptores y en los generadores trifásicos que en los monofásicos. Hay dos maneras de conectar las fuentes o las cargas trifásicas:  Conexiones Estrella y Triangulo  Conexion en estrella. ↓              Conexion en triángulo. → Conexión estrella (Y) Relaciones de corriente: Corriente de fase y de línea son iguales.   Resumen conexión Y: -Voltajes de línea son mayores que los de fase en √3 -Voltajes compuestos adelantan al voltaje de fase en 30º -Corrientes de línea son iguales a las corrientes de fase. para un sistema en equilibrado: La corriente del neutro es nula, no se necesita conexión de neutro. Conexión triangulo (Δ) Conexión de impedancias en Δ   Factor de potencia. Triángulo de mejoramiento del f.p S1= Potencia aparente antes de la correción del factor de potencia CFP. S2= Potencia aparente después de la CFP. P = potencia activa. Q1= Potencia reactiva inductiva antes de la correción del factor de potencia CFP. Q2= Potencia reactiva inductiva después de la CFP. QC = Q1 - Q2 = compensación de potencia reactiva por medio de capacitores. q 1 = ángulo de fase antes de la CFP. q 2 = ángulo de fase después de la CFP En un circuito cualquiera, nos vamos a encontrar con las tres clases de potencia. Tenemos que tener en cuenta que la potencia útil es la potencia activa. Podemos representar vectorialmente las tres potencias y ver que relación existe entre ellas. La representación es un triángulo rectángulo llamado triángulo de potencias. Según este triángulo de potencias, se pueden establecer las siguientes relaciones, basadas en la geometría del triángulo rectángulo. La relación entre la potencia activa y la potencia aparente se llama factor de potencia. Dicho de otra manera, el factor de potencia es igual al cos ?. Este factor de potencia mide qué parte de la potencia aparente se convierte en potencia activa. Esto es importante debido a que sólo es aprovechable la activa pero, por toda la aparamenta pasa la aparente y hay que dimensionar todo para que aguante la potencia aparente. Lo ideal es tener un factor de potencia igual a la unidad, esto es, que la potencia aparente sea igual a la activa ( reactiva igual a cero ).   A menudo es posible ajustar el factor de potencia de un sistema a un valor muy próximo a la unidad. Esta práctica es conocida como mejora o corrección del factor de potencia y se realiza mediante la conexión a través de conmutadores, en general automáticos, de bancos de condensadores o de inductancias, según sea el caso el tipo de cargas que tenga la instalación. Por ejemplo, el efecto inductivo de las cargas de motores puede ser corregido localmente mediante la conexión de condensadores. En determinadas ocasiones pueden instalarse motores síncronos con los que se puede inyectar potencia capacitiva o reactiva con tan solo variar la corriente de excitación del motor. Las pérdidas de energía en las líneas de transporte de energía eléctrica aumentan con el incremento de la intensidad. Como se ha comprobado, cuanto más bajo sea el f.d.p. de una carga, se requiere más corriente para conseguir la misma cantidad de energía útil. Por tanto, como ya se ha comentado, las compañías suministradoras de electricidad, para conseguir una mayor eficiencia de su red, requieren que los usuarios, especialmente aquellos que utilizan grandes potencias, mantengan los factores de potencia de sus respectivas cargas dentro de límites especificados, estando sujetos, de lo contrario, a pagos adicionales por energía reactiva. La mejora del factor de potencia debe ser realizada de una forma cuidadosa con objeto de mantenerlo lo más alto posible. Es por ello que en los casos de grandes variaciones en la composición de la carga es preferible que la corrección se realice por medios automáticos. Supongamos una instalación de tipo inductivo cuyas potencias P, Q y S forma el triángulo de la figura 1. Si se desea mejora el cosφ a otro mejor cosφ', sin variar la potencia activa P, se deberán conectar un banco de condensadores en paralelo a la entrada de la instalación para generar una potencia reactiva Qc de signo contrario al de Q, para así obtener una potencia reactiva final Qf. Analíticamente: Por un lado y análogamente Luego, donde ω es la pulsación y C la capacidad de la batería de condensadores que permitirá la mejora del f.d.p. al valor deseado. Sustituyendo en la primera igualdad, de donde