Tipos de Corriente

 

 

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Electrónica Analógica

Tipos de corriente eléctrica

 

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Índice

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OBJETIVOS........................... OBJETIVOS ........................................................ ........................................................... .................................................. .................... 3 

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INTRODUCCIÓN INTROD UCCIÓN ....... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... .............. ............... ............... ............... .......... 4  3.1.  Sentido de la corriente eléctrica ......................... ....................................................... ....................................... ......... 5  3.2.  Corrien Corriente te contin continua ua ........ ............... ............... ................ ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... .......... ... 6  3.2.1.  Corriente continua constante ........................ ..................................................... ........................................ ........... 6  3.2.2.  Corriente continua decreciente ........................... ....................................................... .................................. ...... 7  3.2.3.  Corriente continua pulsante .......................... ...................................................... ........................................ ............ 7  3.3.  Corrien Corriente te alterna ....... ............... ............... ............... ............... .............. ............... ............... ............... ............... ............... ............. ..... 10  3.3.1.  Corriente alterna senoidal senoidal............................ ........................................................ ....................................... ........... 10  3.3.2.  Corriente alterna cuadrada y rectan rectangular.................. gular............................................ .......................... 11  3.3.3.  Corriente alterna triangular ......................... ....................................................... ........................................ .......... 11  3.3.4.  Corriente alterna en die diente nte de sierra....................... sierra................................................... ............................ 11  3.3.5.  Corriente alterna de impulso de aguja ......................... ................................................ ....................... 12  3.3.6.  Corriente alterna asimétrica, periódica y aperió aperiódica dica .......................... ............................ 12  3.3.7.  Parámetros fundamental fundamentales es de la ccorriente orriente alterna ........................... ............................... 13 

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RESUMEN RESUM EN ....... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ............... ................ ............... ......... 19 

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•  Objetivos •   Adentrar al alumno en los diferentes tipos de corriente y por tanto sus distintas aplicaciones.

•   Apreciar asimismo que los cálculos son también diferentes y eso nos lleva a un estudio pormenorizado a través nuevamente de los problemas propuestos. •  Dar a conocer el comportamiento de la corriente alterna, sus principios técnicos y el cálculo sencillo de sus valores mínimo, máximo y eficaz.

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•  Introducción Esta unidad didáctica seguro que provocará interés en el alumno, pues ya hemos dejado atrás la parte más teórica y ahora nos adentramos en los temas que tendrán una aplicación práctica. Podrá comprobarse que se hace referencia a distintos tipos de corriente eléctrica así como a su representación dada su importancia. La corriente alterna es una parte fundamenta f undamentall dentro del ámbito de las instalacione instalacioness eléctricas. Su facilidad para el transporte y posterior distribución, hace que sea empleada casi exclusivamente. Naturalmente, todos los receptores estarán diseñados para su posterior conexión a este tipo de corriente. Para entenderla mejor es imprescindible conocer su manera de actuar y conocer someramente las leyes teóricas que rigen la tensión y la corriente alterna. Es una Unidad Didáctica muy importante para poder entender mejor las siguientes, por lo que aconsejam aconsejamos os su estudio con detenimiento detenimiento..

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3.1. Sentido de la corriente eléctrica Como hemos analizado anteriormente, la corriente eléctrica, sale por uno de los polos del generador, recorre el circuito y regresa de nuevo al generador. Esto se produce, porque entre los polos de un generador, existe una diferencia de potencial. Existen dos sentidos: 1. Sentido convencio convencional. nal. 2. Sentido real. Sentido convencional  Antiguamente se creía que la corriente salía del polo positivo e iba al negativo. También se le conoce como sentido de la corriente eléctrica. Sentido real Los electrones salen del polo negativo, recorren el circuito y van al polo positivo. Se le conoce también como sentido de la corriente electrónica.

Figura 3.1.

Sentidos de la corriente.

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3.2. Corriente continua Es aquella que circula en un sólo sentido y tiene bien definido su polo positivo y negativo. Elementos que proporcionan corriente continua, son las pilas, acumuladores, acumuladore s, dínamos. Se designa con las letras C.C. o D.C., que son las iniciales en inglés. La corriente continua se puede dividir en tres clases:   Constante, decreciente y pulsante.  Las corrientes, tanto continuas como alternas, vienen representadas en un eje de coordenadas, de forma que la horizontal determina la línea “0” y en ella se representan los tiempos de permanencia de la corriente. En la vertical, se representan las tensiones, sobre la línea de “0” la tensión positiva (V+) y bajo la línea de “0” las tensiones negativas (V-).

Figura 3.2.

Sistema de coordenadas.

3.2.1. Corriente continua constante Es aquella que permanece invariable desde el momento que es aplicada, alcanza su valor, y durante todo el tiempo que permanece, sigue manteniendo el mismo.

Figura 3.3.

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Corriente constante de 12 V.

 

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3.2.2. Corriente continua decreciente Es una corriente que siempre tiene el mismo sentido, pero que a medida que va pasando el tiempo, su valor va decreciendo, un claro ejemplo, lo podemos tener en las pilas o baterías. Si permanecen largo tiempo conectadas su valor va disminuyendo a medida que se van descargando.

Figura 3.4.

Corriente decreciente de 12 V.

3.2.3. Corriente continua pulsante No cambian su sentido de circulación, pero sí sus valores de tensión, alcanzando en ciertos momentos su valor máximo, manteniéndose un tiempo, para después bajar instantáneamente instantáneamente al valor cero. Existen infinidad de o ondas, ndas, por lo tanto en los gráficos siguientes, sólo expondremos las más significativ significativas. as. La corriente continua pulsatoria de onda cuadrada, alcanza su valor máximo instantáneamente, permanece durante un tiempo y baja a cero su valor, el mismo tiempo permanecerá permanecerá sin tensión, como los los tiempos son igua iguales, les, se denomina d de e onda cuadrada. Una señal muy empleada para información de revoluciones.

Figura 3.5.

Onda cuadrada.

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La onda rectangular es similar a la cuadrada, pero los tiempos de permanencia de la onda son superiores a los de desaparición de la misma.

Figura 3.6.

Onda rectangular.

Otra forma de onda rectangular es la contraria a la anterior, los tiempos de permanencia de la onda son inferiores a los de ausencia de la misma. Un ejemplo de este tipo de onda es la enviada al motor de ralentí en los sistemas de inyección.

Figura 3.7.

Onda rectangular.

La forma de onda triangular, muy empleada en televisión.

Figura 3.8.

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Onda triangular.

 

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Los dientes de sierra, se trata de una onda que aumenta lentamente su valor, hasta llegar a la tensión máxima y descender rápidamente, también se puede dar la situación contraria.

Figura 3.9.

Ondas de dientes de sierra.

La corriente en forma de impulsos de aguja, instantáneamente alcanza su valor máximo y su desaparición casi es igual de rápida.

Figura 3.10.

Impulsos de aguja.

La onda senoidal, con un sólo semiciclo, muy empleada en electrónica, similar a la onda cuadrada, con la diferencia que su valor máximo se va alcanzando poco a poco, permanece d durante urante un instan instante, te, y su desaparició desaparición n la hace con lla a misma duración, puede darse en forma de impulsos, o de forma continua.

Figura 3.11. Rectificación de onda senoidal de media y onda completa respectivamente.

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3.3. Corriente alterna La corriente alterna, es la que no mantiene un único sentido de circulación. En unos instantes va de un polo a otro recorriendo el circuito, y al instante siguiente, lo hace en sentido inverso. El cambio lo hace siempre con la misma frecuencia, en el mismo tiempo. Es el tipo de corriente que se emplea en nuestros domicilios, fábricas, etc. Para la alimentación de componentes electrónicos, no equipos, no es válida, de hecho cuando se emplea, es necesario rectificarla, transformarla en continua. Sin embargo, los sonidos, la voz que sale de los altavoces, las ondas de radio y televisión, son alternas. Se designa por las letras C.A. o según las siglas en inglés A.C. Existen diferentes clases similares a la corriente continua, pero empleando ambos valores, positivos y negativos, representaremos en las gráficas las más significativas.

3.3.1. Corriente alterna senoidal Es la corriente que se genera en las centrales eléctricas y en el alternador del vehículo. La tensión aumenta lentamente hasta alcanzar su valor máximo, en el mismo tiempo desciende hasta llegar a cero, sigue descendiendo en el mismo tiempo hasta llegar a un valor mínimo, negativo y a partir de éste, comienza a aumentar, llega a cero y de nuevo llega al punto máximo, positivo.

Figura 3.12.

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Onda alterna senoidal.

 

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3.3.2. Corriente alterna cuadrada y rectangular En la onda cuadrada, el impulso alcanza un valor máximo, se mantiene durante unos instantes y tiende a cero, lo hace en los dos sentidos, es decir aparece un impulso positivo y a continuación desaparece, iniciándose el negativo. Ambos impulsos permanecen el mismo tiempo. En la onda rectangular el impulso negativo, permanece distinto tiempo del positivo.

Figura 3.13.

Impulsos de onda cuadrada y rectangular.

3.3.3. Corriente alterna triangular Los tiempos de subida y bajada de la corriente, son los mismos, tomando valores positivos y negativos.

Figura 3.14.

Onda alterna triangular.

3.3.4. Corriente alterna en diente de sierra Es variante de la onda triangular, los tiempos de aparición y desaparición de corriente son distintos.

Figura 3.15.

Onda en forma de diente de sierra.

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3.3.5. Corriente alterna de impulso de aguja Son impulsos instantáneos, pero con alternancia de positivos y negativos, dentro del estudio del encendido en el automóvil, podremos apreciarlos. También se pueden localizar en el impulso mandado a las electroválvulas de los sistemas de inyección electrónica. Un impulso es el mandado por la unidad de control, y el otro proviene de la bobina de la electroválvul electroválvula. a.

Figura 3.16.

Impulsos de aguja.

3.3.6. Corriente alterna asimétrica, periódica y aperiódica Se denomina asimétrica, cuando la onda senoidal, no posee el mismo valor en la semionda positiva que en la negativa. Periódica, como hemos podido deducir es cuando los tiempos de permanencia son los mismos, por lo tanto Aperiódica, serán los tiempos de permanencia distintos distintos..

Figura 3.17.

Figura 3.18.

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Corriente periódica asimétrica.

Corriente aperiódica y asimétrica.

 

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3.3.7. Parámetros fundamentales de la corriente alterna Tanto la corriente continua como la alterna, tienen unas magnitudes. En el caso de la continua, es muy sencillo, como ya hemos comentado, sobre la vertical se representa la tensión y sobre la horizontal, el tiempo, la periodicidad. En el caso de la corriente alterna, es más complejo, puesto que los valores de tensión no permanecen fijos, los tiempos no tienen porqué ser los mismos, etc.  Antes de empezar a desarrollar desarrollar esta unidad unidad didáctica ne necesitamos cesitamos recor recordar dar algunos conocimientoss matemáticos fundamentales sobre trigonometría. conocimiento Funciones trigonométricas Las funciones trigonométricas más importantes de un ángulo son: el seno, el coseno y la tangente. B 

c 

β 

a  90° 

α 

C 

 A 

b  un ángulo agudo de un triángulo rectángulo es la relación que existe entre su cateto opuesto y la hipotenusa. Los senos de los ángulos α y β valen:

Seno de

Sen α= a   c Coseno de

Sen β =

b  c

un ángulo agudo de un triángulo rectángulo es la relación que existe

entre su cateto adyacente y la hipotenusa. Se representa por Cos. Los cosenos de los ángulos α y β son respectivam respectivamente: ente:

Cos α=

b  c

Cos β= a   c

Tangente de un ángulo agudo de un triángulo rectángulo es la relación que existe Tangente de entre su cateto opuesto y su cateto adyacente. Se representa por tg. Las tangentes de los ángulos α y β son respectivame respectivamente: nte:

tg α= a   b

tg β= b   a

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La fórmula fundamental de la trigonometría es:

Sen2 α +Cos2 α =1  De la que se deducen:

Sen α= 1-Cos2α  

Cos α= 1-Sen2 α  

Visto esto pasaremos a definir los parámetros fundamentales de la corriente alterna monofásica tomando como base la corriente alterna senoidal que es la más utilizada. La corriente alterna es una corriente eléctrica que cambia periódicamente de sentido y continuamente de valor; realiza un ciclo de valores senoidales.

Figura 3.19. Variación de valor y sentido de una señal alterna alterna senoidal.

Un ciclo completo se divide a su vez en dos semiciclos, también llamados alternancias, una positiva y otra negativa.

Figura 3.20.

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Semiciclos de una onda senoidal.

 

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período   “T ”. El tiempo máximo que tarda en repetir sus valores se denomina período ”. En este tiempo la corriente alterna realiza un ciclo. El número de ciclos que se producen en un segundo se denomina frecuencia “f ”

Figura 3.21.

Período y semiperíodos de una onda senoidal.

La frecuencia es la inversa del período:

1 f  =   = Hz.   T El período por nombre de En España, como entiene casi toda Europa sesegundo “trabaja”recibe a una el frecuencia deherzio 50 Hz.“Hz”. En EE.UU. la frecuencia un valor de 60 Hz. Así cuando decimos, la frecuencia de la corriente alterna en Europa es de 50 Hz, estamos indicando que durante 1 segundo, están apareciendo 50 ciclos, cada ciclo se compone de una semionda positiva y otra negativa. Como magnitud que es, tiene sus múltiplos como el KiloHerz, MegaHerz, etc. Longitud de onda ( ) Es la distancia comprendida entre dos crestas o valores máximos consecutivos, bien sean positivos o negativos. Si deseamos saber la longitud de onda de una emisora determinada, aplicaremos la siguiente fórmula: λ = 300.000.000 (m/s) / f

Figura 3.22.

(Hz) 

Longitud de onda.

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Pulsación (ω Para el cálculo de circuitos electrónicos, en lugar de realizar los cálculos con los tiempos o períodos, se realiza en grados. Cada semionda corresponde a 180°, la onda completa serán 360°. El espacio de la onda en la unidad de tiempo, nos dará una velocidad, que llamamos pulsación. Para su cálculo emplearemos la siguiente fórmula: w = 2 π f

Figura 3.23.

Ciclo dividido en grados.

Como podemos comprobar en las figuras anteriores la corriente alterna tiene diferentes valores en el transcurso del tiempo. Para concretar más este punto dividiremos estos valores en: Valor instantáneo Es el que podemos medir en cualquiera de los puntos de la onda senoidal en un instante cualquiera.

Figura 3.24.

Valores Instantáneos.

Valor medio Es el valor de la intensidad en corriente alterna que transporta la misma carga y en el mismo tiempo que una corriente continua de igual intensidad. O lo que es lo mismo, la media aritmética de los valores instantáneos de intensidad en una alternancia.

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Está en función del valor máximo.

Im = 2 ⋅ Imax =0,636 ⋅ Imax     Π

Esta fórmula es igualmente aplicable a la tensión: max Vm = 2 ⋅ V =0,636 ⋅ Vmax   Π

Valor máximo Como su propio nombre indica es el valor mayor de la corriente o tensión en una alternancia. También se le denomina amplitud.

Figura 3.25.

Valores máximos.

Valor eficaz Es el valor de la intensidad que es capaz de generar la misma cantidad de calor, por efecto Joule, en un circuito que una corriente continua de igual intensidad. Su definición matemática sería la raíz cuadrada de la media aritmética de los cuadrados de los valores instantáneos de intensidad de corriente durante un período.

Ief .=

Imax

=0,707 IIm max  

2 Para la tensión podríamos análogamente emplear la misma fórmula.

Vef .= Vmax =0,707 Vm Vmax   2

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Esto quiere decir que por ejemplo, para una tensión de Vef= 220V lo que significa una tensión de pico o máxima de 310V, el calor disipado por una carga resistiva conectada a una tensión en continua de 220V será el mismo que el de una tensión alterna con un valor de pico de 310V

Figura 3.26.

Resistencia alimentada a 220 eficaces (310V pico).

El calor disipado en la resistencia será el mismo que en el circuito siguiente:

Figura 3.27.

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Resistencia alimentada a 220 en continua.

 

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•  Resumen •  El sentido real de la corriente eléctrica es del polo negativo al positivo. •  Hay diferentes tipos de corriente, como son continua y alterna pero dentro de ellas existen a su vez diferentes modalidades como pulsatoria, de onda cuadrada, decreciente, etc. •  La corriente alterna senoidal tiene distintos valores dependiendo del tiempo, y por supuesto distinto sentido. •  La corriente alterna tiene un valor instantáneo, máximo o de pico y un valor eficaz que es el que medirás en el polímetro.

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