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Corriente alterna

Figura 1: Forma sinusoidal.

Se denomina corriente alterna (abreviada CA en español y AC en inglés, de alternating

current ) a la corriente eléctrica en la que la magnitud y el sentido varían cíclicamente.

La orma de oscilaci!n de la corriente alterna m"s com#nmente utili$ada es laoscilaci!n senoidal con la que se consigue una transmisi!n m"s eiciente de la energía, atal punto que al %ablar de corriente alterna se sobrentiende que se reiere a la corrientealterna senoidal.

Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utili$an otras ormas de oscilaci!n peri!dicas, talescomo la triangular o la cuadrada.

&tili$ada genéricamente, la ' se reiere a la orma en la cual la electricidad llega a los%ogares y a las industrias. Sin embargo, las señales de audio y de radio transmitidas porlos cables eléctricos, son también eemplos de corriente alterna. *n estos usos, el in m"simportante suele ser la transmisi!n y recuperaci!n de la inormaci!n codiicada

(o modulada) sobre la señal de la '.

Índice

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• - istoria

• / 'orriente alterna rente a corriente continua

• 0 Las matem"ticas y la ' sinusoidal

o 0.- 1scilaci!n senoidal

o 0./ 2alores signiicativos

o 0.0 3epresentaci!n asorial

• 4 'orriente tri"sica

• 5 2éase también

• 6 3eerencias

• 7 *nlaces e8ternos

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Historia+editar 

*n el año -99/ el ísico, matem"tico, inventor e ingeniero i;ola <esla, diseñ! y construy!el primer motor de inducci!n de '. =osteriormente el ísico >illiam Stanley, reutili$!, en-995, el principio de inducci!n para transerir la ' entre dos circuitos eléctricamenteaislados. La idea central ue la de enrollar un par de bobinas en una base de %ierro com#n,

denominada bobina de inducci!n. ?e este modo se obtuvo lo que sería el precursor delactual transormador . *l sistema usado %oy en día ue ideado undamentalmente pori;ola <esla@ la distribuci!n de la corriente alterna ue comerciali$ada por  Aeorge>esting%ouse. 1tros que contribuyeron en el desarrollo y meora de este sistemaueron Lucien Aaulard, Bo%n Aibbs y 1liver S%allenger entre los años -99- y -99C. Lacorriente alterna super! las limitaciones que aparecían al emplear la corriente continua(''), que es un sistema ineiciente para la distribuci!n de energía a gran escala debido aproblemas en la transmisi!n de potencia, comerciali$ado en su día con gran agresividadpor <%omas *dison.

La primera transmisi!n interurbana de la corriente alterna ocurri! en -9C-, cercade <elluride, 'olorado, a la que sigui! algunos meses m"s tarde otra de Lauen aFran;urt en  lemania.  pesar de las notorias ventaas de la ' rente a la '', <%omas*dison sigui! abogando uertemente por el uso de la corriente continua, de la que poseíanumerosas patentes (véase la guerra de las corrientes). ?e %ec%o, atac! duramente ai;ola <esla y a Aeorge >esting%ouse, promotores de la corriente alterna, y a pesar deello ésta acab! por imponerse. sí, utili$ando corriente alterna, '%arles =roteus Steinmet$,de Aeneral *lectric, pudo solucionar muc%os de los problemas asociados a la producci!n ytransmisi!n eléctrica, lo que provoc! al inal la derrota de *dison en la batalla de lascorrientes, siendo su vencedor i;ola <esla y su inanciador Aeorge >esting%ouse.

Corriente alterna frente a corriente continua+editar 

La ra$!n del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su acilidad detransormaci!n, cualidad de la que carece la corriente continua. *n el caso de la corriente

continua, la elevaci!n de la tensi!n se logra conectando dínamos en serie, lo que no esmuy pr"ctico@ al contrario, en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: eltransormador, que permite elevar la tensi!n de una orma eiciente.

La energía eléctrica viene dada por el producto de la tensi!n, la intensidad y el tiempo.?ado que la secci!n de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctricadepende de la intensidad, mediante un transormador  se puede elevar la tensi!n %astaaltos valores (alta tensi!n), disminuyendo en igual proporci!n la intensidad de corriente.'on esto la misma energía puede ser distribuida a largas distancias con baasintensidades de corriente y, por tanto, con baas pérdidas por causa del eecto Boule y otroseectos asociados al paso de corriente, tales como la %istéresis o las corrientes deFoucault. &na ve$ en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltae puede ser denuevo reducido para su uso industrial o doméstico y comercial de orma c!moda y segura.

Las matemáticas y la CA sinusoidal+editar 

 lgunos tipos de oscilaciones peri!dicas tienen el inconveniente de no tener deinida sue8presi!n matem"tica, por lo que no se puede operar analíticamente con ellas. =or elcontrario, la oscilaci!n sinusoidal no tiene esta indeterminaci!n matem"tica y presenta lassiguientes ventaas:

• La unci!n seno est" perectamente deinida mediante su e8presi!n analítica y

gr"ica. Dediante la teoría de los n#meros compleos se anali$an con suma acilidadlos circuitos de alterna.

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• Las oscilaciones peri!dicas no sinusoidales se pueden descomponer en suma de

una serie de oscilaciones sinusoidales de dierentes recuencias que reciben elnombre de arm!nicos. *sto es una aplicaci!n directa de las series de Fourier .

• Se pueden generar con acilidad y en magnitudes de valores elevados para acilitar 

el transporte de la energía eléctrica.

• Su transormaci!n en otras oscilaciones de distinta magnitud se consigue con

acilidad mediante la utili$aci!n de transormadores.

Oscilación senoidal+editar 

 Artículo principal: Sinusoide

Figura 2: =ar"metros característicos de una oscilaci!n sinusoidal.

&na señal senoidal o sinusoidal, , tensi!n, , o corriente, , se puede e8presarmatem"ticamente seg#n sus par"metros característicos (igura /), como una unci!n deltiempo por medio de la siguiente ecuaci!n:

donde

 es la amplitud  en voltios o amperios (también llamado valor máximo o de pico),

 la pulsaci!n en radianesEsegundo,

 el tiempo en segundos, y

 el "ngulo de ase inicial en radianes.

?ado que la velocidad angular es m"s interesante para matem"ticosque para ingenieros, la !rmula anterior se suele e8presar como:

donde f  es la recuencia en %ercios ($) y equivale a la inversa del

período . Los valores m"s empleados en la distribuci!nson 5 $ y 6 $.

Valores significativos+editar 

  continuaci!n se indican otros valores signiicativos de una señalsinusoidal:

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• Valor instantáneo (a(t)): *s el que toma la ordenada en un

instante, t, determinado.

• Valor pico a pico (pp): ?ierencia entre su pico o m"8imo

positivo y su pico negativo. ?ado que el valor m"8imode sen(x) es G- y el valor mínimo es H-, una señal sinusoidalque oscila entre G A0  y H A0 . *l valor de pico a pico, escritocomo =H=, es por lo tanto (G A0 )H(H A0 ) I /J A0 .

• Valor medio (med): 2alor del "rea que orma con el ee de

abscisas partido por su período. *l valor medio se puedeinterpretar como el componente de continua de la oscilaci!nsinusoidal. *l "rea se considera positiva si est" por encimadel ee de abscisas y negativa si est" por debao. 'omo enuna señal sinusoidal el semiciclo positivo es idéntico alnegativo, su valor medio es nulo. =or eso el valor medio deuna 1scilaci!n sinusoidal se reiere a un semiciclo. Dediante

el c"lculo integral se puede demostrar que su e8presi!n es lasiguiente@

• Pico o cresta: 2alor m"8imo, de signo positivo (G), que

toma la oscilaci!n sinusoidal del espectroelectromagnético, cada medio ciclo, a partir del punto K.*se valor aumenta o disminuye a medida que la amplitudK de la propia oscilaci!n crece o decrece positivamentepor encima del valor MM.

• Valor eficaz (): *l valor eica$ se deine como el valor de

una corriente (o tensi!n) continua que produce losmismos eectos cal!ricos que su equivalente de alterna.*s decir que para determinada corriente alterna, su valoreica$ (Ne) ser" la corriente continua que produ$ca lamisma disipaci!n de potencia (=) en una resistencia(3).Datem"ticamente, el valor eica$ de una magnitudvariable con el tiempo, se deine como la raí$ cuadradade la media de los cuadrados de los valores instant"neosalcan$ados durante un período:

*n la literatura inglesa este valor se conoce como 3.D.S.(root mean square, valor cuadr"tico medio), y de %ec%oen matem"ticas a veces es llamado valor cuadr"ticomedio de una unci!n. *n el campo industrial, el valoreica$ es de gran importancia, ya que casi todas lasoperaciones con magnitudes energéticas se %acen condic%o valor. ?e a%í que por rapide$ y claridad serepresente con la letra may#scula de la magnitud que setrate (N, 2, =, etc.). Datem"ticamente se demuestra que

para una corriente alterna sinusoidal el valor eica$ vienedado por la e8presi!n:

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*l valor A, tensi!n o intensidad, es #til para calcular lapotencia consumida por una carga. sí, si una tensi!nde alterna, desarrolla una cierta potencia = en unacarga resistiva dada, una tensi!n de continua de2rms desarrollar" la misma potencia = en la mismacarga, por lo tanto 2rms 8 N I 2' 8 N (véase =otenciaen corriente alterna)

Representación fasorial+editar 

&na unci!n sinusoidal puede ser representada porun n#mero compleo cuyo argumento crecelinealmente con el tiempo(igura 0), al que sedenomina asor  o representaci!n de Fresnel, quetendr" las siguientes características:

• Airar" con una velocidad angular O.

• Su m!dulo ser" el valor m"8imo o el eica$,

seg#n convenga.

Figura : 3epresentaci!n asorial de una oscilaci!n

sinusoidal.

La ra$!n de utili$ar la representaci!n asorial est" en

la simpliicaci!n que ello supone. Datem"ticamente,un asor puede ser deinido "cilmente por un n#merocompleo, por lo que puede emplearse la teoría dec"lculo de estos n#meros para el an"lisis de sistemasde corriente alterna.

'onsideremos, a modo de eemplo, una tensi!n de' cuyo valor instant"neo sea el siguiente:

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Figura !: *emplo de asor tensi!n.

<omando como m!dulo del asor su valor eica$, la

representaci!n gr"ica de la anterior tensi!n ser" laque se puede observar en la igura 4, y se anotar":

denominadas ormas polares, o bien:

denominada orma bin!mica.

Corriente trifásica+editar 

 Artículo principal: Sistema tri"sico

La generaci!n tri"sica de energía eléctrica es laorma m"s com#n y la que provee un uso m"seiciente de los conductores. La utili$aci!n deelectricidad en orma tri"sica es com#nmayoritariamente para uso en industrias dondemuc%as de las m"quinas uncionan con motores paraesta tensi!n.

Figura ": 2oltae de las ases de un sistema tri"sico.

*ntre cada una de las ases %ay un desase de -/P.

La corriente tri"sica est" ormada por un conunto detres ormas de oscilaci!n, desasadas una respecto a

la otra -/P (grados), seg#n el diagrama que semuestra en la igura 5.

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Las corrientes tri"sicas se generanmediante alternadores dotados de tres bobinas ogrupos de bobinas, enrolladas sobre tres sistemas depie$as polares equidistantes entre sí. *l retorno decada uno de estos circuitos o ases se acopla en unpunto, denominado neutro, donde la suma de las tres

corrientes, si el sistema est" equilibrado, es cero, conlo que el transporte puede ser eectuado usandosolamente tres cables.

*sta disposici!n sería la denominada cone8i!nen estrella, e8istiendo también la cone8i!nen triángulo o delta en las que las bobinas se acoplanseg#n esta igura geométrica y los %ilos de líneaparten de los vértices.

*8isten por tanto cuatro posibles intercone8ionesentre generador y carga:

-. *strella H *strella

/. *strella H ?elta

0. ?elta H *strella

4. ?elta H ?elta

*n los circuitos tipo estrella, las corrientes de ase ylas corrientes de línea son iguales y, cuando elsistema est" equilibrado, las tensiones de línea

son veces mayor que las tensiones de ase y

est"n adelantadas #$ a estas:

*n los circuitos tipo triángulo o delta, pasa locontrario, las tensiones de ase y de línea, soniguales y, cuando el sistema est" equilibrado, la

corriente de ase es veces m"s pequeña quela corriente de línea y est" adelantada #$ a ésta:

*l sistema tri"sico es un tipo particulardentro de los sistemas poli"sicos degeneraci!n eléctrica, aunque con muc%o elm"s utili$ado.