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Electrónica Analógica

Unidad 4..- Tipos de corriente eléctrica

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ÍNDICE

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

INTRODUCCIÓN ......................................................................................... 4

1.1. Sentido de la corriente eléctrica .......................................................... 5

1.2. Corriente continua ................................................................................ 6

1.2.2. Corriente continua constante ........................................................... 6 1.2.3. Corriente continua decreciente ........................................................ 7 1.2.4. Corriente continua pulsante ............................................................. 7

1.3. Corriente alterna .................................................................................. 10

1.3.1. Corriente alterna senoidal .............................................................. 10 1.3.2. Corriente alterna cuadrada y rectangular ....................................... 10 1.3.3. Corriente alterna triangular ............................................................. 11 1.3.4. Corriente alterna en diente de sierra .............................................. 11 1.3.5. Corriente alterna de impulso de aguja ........................................... 11 1.3.7. Parámetros fundamentales de la corriente alterna ........................ 13

RESUMEN ................................................................................................. 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.

Unidad 4.- Tipos de corriente eléctrica 4

INTRODUCCIÓN

Esta unidad didáctica es muy interesante, 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 fundamental dentro del ámbito de las instalaciones 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.



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1.1. SENTIDO DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA

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 convencional.

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 1.1. Sentidos de la corriente


1.2. 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, 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 1.2. Sistema de coordenadas

1.2.2. 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 1.3. Corriente constante de 12 V



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1.2.3. 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 1.4. Corriente decreciente de 12 V

1.2.4. 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 al valor cero. Existen infinidad de ondas, por lo tanto en los gráficos siguientes, sólo expondremos las más significativas.

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 sin tensión, como los tiempos son iguales, se denomina de onda cuadrada. Una señal muy empleada para información de revoluciones.

Figura 1.5. Onda cuadrada

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 1.6. 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 1.7. Onda rectangular

La forma de onda triangular, muy empleada en televisión.

Figura 1.8. Onda triangular

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.



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Figura 1.9. 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 1.10. 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 durante un instante, y su desaparición la hace con la misma duración, puede darse en forma de impulsos, o de forma continua.

Figura 1.11. Rectificación de onda senoidal de media y onda completa respectivamente


1.3. 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.

1.3.1. 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 1.12. Onda alterna senoidal

1.3.2. 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.



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Figura 1.13. Impulsos de onda cuadrada y rectangular

1.3.3. CORRIENTE ALTERNA TRIANGULAR

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

Figura 1.14. Onda alterna triangular

1.3.4. CORRIENTE ALTERNA EN DIENTE DE SIERRA

Es variante de la onda triangular, los tiempos de aparición y desaparición de corriente son distintos.

Figura 1.15. Onda en forma de diente de sierra

1.3.5. 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 electroválvula.

Figura 1.16. Impulsos de aguja

1.3.6. 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.

Figura 1.17. Corriente periódica asimétrica

Figura 1.18. Corriente aperiódica y asimétrica



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B

A C

1.3.7. 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 esta unidad didáctica necesitamos recordar algunos conocimientos matemáticos fundamentales sobre trigonometría.

Funciones trigonométricas

Las funciones trigonométricas más importantes de un ángulo son: el seno, el coseno y la tangente.

Seno de un ángulo agudo de un triángulo rectángulo es la relación que existe entre su

cateto opuesto y la hipotenusa. Los senos de los ángulos y valen:

caSen

c

b = Sen

Coseno de 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 y son respectivamente:

c

b= Cos Cos a

c

Tangente de un ángulo agudo de un triángulo rectángulo es la relación que existe entre su cateto opuesto y su cateto adyacente. Se representa por tg.

a

b

c

90°


Las tangentes de los ángulos y son respectivamente:

tg ab

tg ba

La fórmula fundamental de la trigonometría es:

1CosSen 22

De la que se deducen:

2Cos1Sen 2Sen1 Cos

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 1.19. Variación de valor y sentido de una señal alterna senoidal

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

Figura 1.20. Semiciclos de una onda senoidal



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

Figura 1.21. Período y semiperíodos de una onda senoidal

La frecuencia es la inversa del período:

.HzT

1f

El período por segundo recibe el nombre de herzio “Hz”. En España, como en casi toda Europa se “trabaja” a una frecuencia de 50 Hz. En EE.UU. la frecuencia tiene 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:

= 300.000.000 (m/s) / f (Hz)


Figura 1.22. Longitud de onda

Pulsación (

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 f

Figura 1.23. 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 1.24. 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.



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O lo que es lo mismo, la media aritmética de los valores instantáneos de intensidad en una alternancia.

Está en función del valor máximo.

maxmax

mI 0,636I

I2

Esta fórmula es igualmente aplicable a la tensión:

maxmax

m V636,0V2

V

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 1.25. 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.

Imax0,7072

Imax.Ief

Para la tensión podríamos análogamente emplear la misma fórmula.

Vmax0,7072

Vmax.Vef

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 1.26. Resistencia alimentada a 220 eficaces (310V pico)

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

Figura 1.27. 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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