Corriente alterna en serie

Se le denomina corriente alterna a la que periódicamente cambia de sentido.Si la frecuencia es de 60Hz, la dirección del movimiento de los electrones cambia 120 veces por segundo. Esta corriente es la que se usa en casas, fábricas y oficinas. Representa 90% de la que se consume en el mundo. Sirve para las mismas aplicaciones que la corriente continua, pero es mas fácil y barata su transmisión, ya que como recorre grandes distancias, puede enviarse a voltajes de miles de cientos de volts y baja intensidad de corriente, con lo que se pierde muy poca energía por calentamiento del conductor. Al llegar a su destino solo se requiere que actué un transformador para reducir voltaje e incrementar su intensidad para que se aproveche en aparatos domésticos y maquinas industriales.

Los generadores de corriente alterna, llamados también alternadores, cambian de polaridad constantemente. En un momento una terminal es negativa y la otra positiva; en otro instante, la terminal negativa se vuelve positiva y la positiva negativa. Cada vez que sucede esto, la corriente del circuito cambia de dirección.

Un circuito resistencia-inductor (R-L) de corriente alterna en serie es aquel en el cual se unen una o varias resistencias (R) a uno o varios inductores (L) y a un dispositivo que les suministra corriente alterna.

El efecto que provocan las variaciones del campo magnético del inductor en un circuito de resistencia-inductor (R-L) de corriente alterna es reducir, por ejemplo la luminosidad de lámpara; pero en cuanto se elimina su brillo se recupera. Una de las funciones del inductor es dejar pasar señales de baja y bloquear las de alta frecuencia, es por ello que en un sistema de altavoces, formato por tweeter (altavoz pequeño de alta frecuencia) y el Woofer (altavoz grande de baja frecuencia), el inductor se conecta en serie a este ultimo con la finalidad de suprimir las corrientes en alta frecuencia que producen sonidos agudos y permitir que trabaje con la frecuencia para la que fue diseñado.

En caso de conectarse varias resistencias y varias bobinas en serie, se debe calcular primero la resistencia total y la reactancia inductiva total. Luego se aplican las ecuaciones correspondientes.En los circuitos resistencia-inductor de corriente alterna en serie, el ángulo de fase es positivo y se encuentra entre 0 y 90°, lo que significa que generalmente la corriente está atrasada respecto a la tensión- Las ecuaciones del circuito resistencia-inductor de corriente alterna en serie se muetran en la tabla 87. A continuación se mostrara.

Z=/R2+XL2 I=E/Z IR=ER/R IL=EL/XLI=IR=IL E=/ER2+EL2 XL=2(pi)(F)(L) tanØ=XL/R

Z Impedancia Ω ƒ Frecuencia Hz

L Inductancia Q Ø Angulo de fase

°

R Resistencia Ω I Intensidad de corriente

A

XL Reactancia Inductiva

Ω E Tension de corriente

V

1H=(V)(s)/A 1H=(Ω)(s) 1Ω=V/A H=Henry V=Volt A=Ampere

1.-Circuito Eléctrico 2.g-DatosE=200 v ƒ=60HzL1=3H L2=5HR1=8Ω R2=9Ω

3.IncognitasI=?AØ=?

4.EcuacionZ=/R2+Xl2 XL=2(pi)(ƒ)(L) I=E/Z tanØ=XL/R PARA UN CIRCUITO EN SERIE SE CUMPLERT=E1+R2 XLT=XL1+XL2

La ecuación I=E/Z es la equivalente a la ley de Ohm I=V/R, pero aquí no se aplica porque la corriente no es continua, sino alterna.

5.- Sustitución y operaciones 1h=Ω S 1ª=V/Ω XL1=2(pi)(ƒ)(L==2pi(601/s)(3Ω s)=1130.4Ω XL2=2(pi)(ƒ)(L)=2(pi)(601/s)(5Ωs)=1884ΩXLT=XL1+XL2=1130.4Ω+1884Ω=3014.4Ω RT=R1+R2=8Ω+9Ω=17ΩXLT=3014.4Ω Es la resistencia total que oponen los inductores (bobinas) al paso de la corriente alterna.Z=/R2+XL2=/(17Ω)2+(3014.4Ω)2=/289Ω2+9086607.36Ω2=/9086896.36Ω2=3014.4ΩZ=3014.4Ω Es la resistencia total que ofrecen los componentes del circuito eléctrico (inductores y resistencias) al paso de la corriente alterna.I=E/Z=200V/3014.4Ω=0.066° tanØ=XLT/RT=3014.4Ω/17Ω=177.3En calculadora introducir el valor de 117.3 y obtener el inverso de la tangente (tan-1) Ø=89.67° Es el desfase que exdiste entre la tension (voltaje) y la intensidad en el circuito electrico.

6.Resultador I=0.066ª Ø=89.67°

Un circuito de resistencia-capacitor (R-C) en serie es aquel en donde se unen una o varias resistencias (R) y uno o varios capacitores (C) a un dispositivo que le suministra corriente alterna.

Unas de las funciones del capacitor es bloquear las frecuencias bajas y dejar pasar las altas, por eso se conecta en serie al tweeter, para que deje pasar exclusivamente las frecuencias altas y trabaje de manera eficiente.

Los circuitos resistencia-capacitor (R-C) de corriente alterna en serie tiene como característica que el ángulo de fase es negativo, por lo que se encuentra entre -90° y 0°, lo que indica que la corriente este adelantada respecto a la tensión. Si los motores en un sistema de acondicionamiento de aire de una sala de espectáculos muestran un retraso de fase de 30% (retraso de corriente respecto a la tensión), la potencia perdida por calentamiento eléctrico aumenta aproximadamente también en esta cantidad. Este retraso de fase se puede reducir conectando capacitores. Las ecuaciones del circuito resistencia-capacitor de corriente alterna en serie se muestra en tabla 89.

Z=/r2+Xc2 E=/ER2+EC2 XC=1/2(pi)(ƒ)(C)E=E/Z Ic=Ec/Xc IR=ER/R I=IR=Ic tanØ=Xc/R

Z Impedancia Ω ƒ Frecuencia Hz

C Capacitancia F Ø Angulo de fase °

R Resistencia Ω I Intensidad de corriente A

Xc Reactancia capacitancia Ω E Tensión de corriente V

1F=C/V 1Ω=V/A 1ª=C/s F=Farad V=Volt A=Ampere C=Coulomb

1.-Circuito eléctrico 2.- DatosE=120V ƒ=60HzC1=40uF C2=uFR1=70Ω R2=90Ω

3.-EcuacionZ=/r2+Xc2 Ic=Ec/Xc XC=1/2(pi)(ƒ)(C) tanØ=Xc/RPara un circuito en serie se cumpleRT=R1+R2 XcT=Xc1+Xc2

La ecuación I=E/Z es equivalente a la ley de Ohm I=V/R pero aquí no se aplica porque la corriente no es continua, sino alterna,

4.-Conversiones uF=microfarad 1F=C/V 1ª=C/s 1ª=V/Ω 1Ω =V/A 40uf1x10-6F/uF=40x10-6F 80uF10x10-6F/uF=80x10-6F

5.-Sustitucion y operacionesXc1=1/2(pi)(C1)=1/2(pi)(601/s)(40x10-6C/V)=1/150X10-6ª/V=66.3481/1/A/V=66.348V/A=66.348Ω Xc2=1/2(pi)(C2)=1/2(pi)(601/s)(80x10-6C/V)=1/30144X10-6ª/V=33.1741/1/A/V=33.174V/A=33.174Ω XcT=Xc1+Xc2=66.348Ω +33.174Ω =99.522Ω RT=R1+R2=70Ω +90Ω =160Ω XcT=99.522Ω Es la resistencia total que oponen los capacitores al paso de la corriente alterna.Z=/R2+Xc2=/(160Ω )2+(990.522Ω )2=/25600Ω 2+9904.628Ω 2=/35504.6Ω 2=188.42Ω Es la resistencia total que ofrecen los componentes del circuito electrico (capacitores y resistencias) al paso de la corriente alterna.I=E/Z=120V/188.42Ω =0.636ª tanØ=XcT=RT=99.522Ω /160Ω =0.622En calculadora, introducir el valor de 0.622 y despues obtener el inverso de tangente (tan-1) Ø=31.88°. Representa el desfase que existe entre la tension (voltaje) y la intensidad en el circuito electrico.

6.-Resultados I=0.636ª Ø=31.88°

Debido a que tanto el inductor como el capacitor se oponen siempre al flujo de la corriente, el ángulo de fase (Ø) de los circuitos R-L-C de corriente alterna en serie es negativo cuando Xc>XL (reactancia capacitiva sea mayor que reactancia inductiva), por lo que la corriente estará adelantada respecto a la tensión, positivo cuando Xc<XL.

En el caso de que un circuito resistencia-inductor-capacitor de corriente alterna en serie de un radio que sea alimentado con una amplia gama de frecuencias, se puede ajustar o sincronizar el inductor y el capacitor para permitir el paso de solo una en partículas. Al conectarse varias resistencias, varios inductores y varios capacitores en serie, primero se tiene que calcular la resistencia total, la reactancia inductiva total y la reactancia capacitiva total. Luego se sustituyen en las ecuaciones correspondientes. Las ecuaciones que describen al circuito resistencia-inductor-capacitor de corriente alterna en serie se muestra en la tabla 91.

ESTOS TRES DISPOSITIVOS USADOS DE MANERA INDIVIDUAL, EN PAREJA, LOS TRES AL MISMO TIEMPO, INTEGRADO CIRCUITOS RESISTENCIA-INDUCTOR (R-L), CIRCUITOS RESISTENCIA-CAPACITOR (R-C) O CIRCUITOS RESISTENCIA-INDUCTORE-CAPACITOR (R-L-C), CONECTADOS EN SERIE O EN PARALELO, FORMAN PARTE DE CIRCUITOS ELECTRONICOS DE INFINIDAD DE APARATOS ELECTRODOMESTICOS COMO: REFRIGERADORES, LICUADORAS, BATIDORAS, PLANCHAS, TELEVISORES, TOSTADORAS, ESTUFAS, LAVADORAS, SECADORAS DE PELO, HORNO DE MICROONDAS, VENTILADORES, ASPIRADORAS, EXTRACTORES DE JUGOS, FREIDORAS Y RADIOS.

Los capacitores tienen muchas aplicaciones que utilizan su capacidad de almacenar carga y energíaEl acto de cargar o descargar un capacitor, se puede encontrar una situación en que las corrientes, voltajes y potencias si cambian con el tiempo.Cuando τ es pequeña, el capacitor se carga rápidamente; cuando es mas grande, la carga lleva mas tiempo.Si la resistencia es pequeña, es mas fácil que fluya corriente y el capacitor se carga en menor tiempo.Cuando se carga un capacitor ,la corriente se aproxima asintóticamente a cero y la carga del capacitor tiende asintóticamente a su valor final Qf y el aumento de carga en el capacitor hacia su valor límite se retrasa durante su tiempo caracterizado por la constante de tiempo RC. Si un resistor presente (RC=0), la carga llegaría inmediatamente hacia su valor limite.

El uso de circuitos es parte de la vida diaria pues aparatos cotidianos que hacen un poco más fácil nuestro entorno tiene como base un circuito eléctrico para su funcionamiento, ahora la información que se va a estudiar se basa en el circuito RCL para lo cual se necesitan ciertos conceptos básicos de electromagnetismo.La presencia de inductancia y capacitancia en el mismo circuito produce un sistema de segundo orden, es decir uno caracterizado por la ecuación diferencial lineal que incluye una derivada de segundo orden o dos ecuaciones diferenciales lineales simultáneas de primer orden.

CIRUITOS RL

CIRUITOS RLCCIRUITOS RC

Un circuito resistencia-inductor (R-L) de corriente alterna en serie es aquel en el cual se unen una o varias resistencias (R) a uno o varios inductores (L) y a un dispositivo que les suministra corriente alterna.

Un circuito de resistencia-capacitor (R-C) en serie es aquel en donde se unen una o varias resistencias (R) y uno o varios capacitores (C) a un dispositivo que le suministra corriente alterna.

Debido a que tanto el inductor como el capacitor se oponen siempre al flujo de la corriente, el ángulo de fase (Ø) de los circuitos R-L-C de corriente alterna en serie es negativo cuando Xc>XL (reactancia capacitiva sea mayor que reactancia inductiva), por lo que la corriente estará adelantada respecto a la tensión, positivo cuando Xc<XL.

Un circuito resistencia-inductor (R-L) de corriente alterna en serie es aquel en el cual se unen una o varias resistencias (R) a uno o varios inductores (L) y a un dispositivo que les suministra corriente alterna.

Un circuito de resistencia-capacitor (R-C) en serie es aquel en donde se unen una o varias resistencias (R) y uno o varios capacitores (C) a un dispositivo que le suministra corriente alterna.