1.-IntroduccinActualmente los circuitos e instalaciones de CC estn quedndose en desuso. La corriente alterna (AC) debido a su facilidad de transporte es la utilizada en las instalaciones tanto industriales, domsticas y comerciales. El avance de la tecnologa durante el siglo XX permiti que tengamos en las centrales elctricas modernsimos alternadores, transformadores, lneas de transporte y distribucin que consiguen llevar la tensin hasta los puntos deconsumo.

De esta forma cada toma de tensin (enchufe) representa para nosotros una fuente de tensin alterna-senoidal con la que alimentamos los receptores. Algunas instalaciones donde la continuidad de suministro es imperiosa (hospitales, fbricas, etc), disponen de generadores propios por si falla la alimentacin general de red.2.-Ondas senoidalesPara estudiar los circuitos de alterna es necesario previamente entender como es la sealde alterna y sus magnitudes caractersticas. Desde el punto de vista matemtico, el estudio de las ondas de alterna es complejo y adems desva la atencin de lo que realmente son los conceptos electrotcnicos. El matemticoy fsico francs Augustin-Jean Fresnel, descubri una analoga entre las ondas senoidales y los vectores giratorios de gran aplicacin prctica, ya que permite estudiar la alterna y otros fenmenos ondulatorios de forma sencilla, sin grandes complicaciones matemticas. Ms tarde el alemn Charles Proteus Steinmetz, desarroll un mtodo analtico basado en fasores para resolver los circuitos de corriente alterna.

Generacin de onda senoidalLa Ley de induccin electromagntica que es la base de los generadores elctricos. Al girar una bobina dentro de un campo magntico, en ella se genera Fem senoidal (alternador). Esta Fem desarrolla una oscilacin por cada vuelta de giro, lo que supone que cada una de estas oscilaciones senoidales tiene una duracin angular de 360 (2 radianes), porque representa una vuelta del giro del alternador .

!! Entre el paso por cero y un pico de una senoidal siempre hay 90.

Cabe entonces preguntarse, cunto tiempo dura una oscilacin de la onda senoidal? Evidentemente esto depender de la velocidad a la que gire el alternador. Lgicamente a ms velocidad, ms rpido se hace una vuelta. De esta velocidad de giro dependen algunas caractersticas senoidales bsicas como son la frecuencia y el periodo, que veremos en el apartado siguiente.

3.-Caractersticas fundamentales de las magnitudes senoidales IEn los circuitos e instalaciones de corriente alterna (AC), tanto las tensiones como las corrientes sonondas senoidales. Esto quiere decir que la tensin entre dos puntos cambia constantemente de polaridad y que la intensidad por un conductor cambia constantemente de sentido. Los valores caractersticos de las ondas senoidales son los siguientes, y son aplicables tanto a tensiones como a corrientes. Amplitud(Vmax; Imax): es el valor mximo instantneo de la senoidal. La amplitud positiva y negativa son iguales pero con signo contrario.

Valor eficaz (V; I): representa el valor de una magnitud continua equivalente. Matemticamente

Ejemplo:Supongamos una corriente continua de 5 (A). Esta intensidad producir un calor por efecto Joule al circular por un conductor. La corriente alterna que produce el mismo calor (Fig. 3), tendr como valor eficaz 5 (A), y como amplitud:

En la prctica, el valor eficaz es el valor ms utilizado para las magnitudes senoidales; es decir que cuando nos referimos a un corriente de 5 (A), realmente hablamos de una corriente senoidal cuyo valor eficaz son 5 (A).

4.-Caractersticas fundamentales de las magnitudes senoidales II Periodo (T): es el tiempo que una senoidal emplea en realizar una oscilacin. Obviamente cuanto ms rpido gire el alternador, menos tiempo emplea en cada oscilacin y menor es el periodo. En ngulo girado, una oscilacin (1 vuelta) siempre equivale a 360 (2 radianes).

Frecuencia (f): es el nmero de oscilaciones que realiza la onda en un segundo (Fig. 4). Se mide en Hertzios (Hz) y es la inversa del periodo.f=1/T (Hz)donde: f. frecuencia en Hertzios(Hz) T: periodo en segundos (s)

Las centrales elctricas generan tensiones de 50 (Hz) que se transportan y distribuyen hasta los puntos de consumo. El periodo es:

En la siguiente figura podemos ver representada la tensin de una toma domstica (enchufe).

Desfase ():es el ngulo que define la posicin de una senoidal respecto a otra. Para averiguar el desfase hay que determinarlo en un punto de referencia de las senoidales; elegimos el punto donde pasan por 0 con pendiente positiva (subiendo). El desfase puede ser en retraso o en adelanto.

Actividad 1Determinar el periodo, la frecuencia, la amplitud y el valor eficaz de las siguientes tensiones senoidales captadas por un osciloscopio. Observar las bases de tiempos y voltios para cada divisin horizontal y vertical de la pantalla.

5.-Concepto de fasores. Representacin fasorialLos valores instantneos que desarrolla una funcinsenoidal(funcin matemtica seno) coinciden con los valores del cateto vertical del tringulo que describeunvector giratorio(ver ANEXO II), llamadofasor. En Fig.podemos ver esta correlacin.

En vista de esta relacin, se deduce que una magnitudsenoidalse puede representar mediante unfasorequivalente.De esta forma en los circuitos de corriente alterna, las tensiones y corrientes se representan mediante vectores giratorios (fasores), con las siguientes normas:El mdulo de losfasoreses el valor eficaz de las magnitudessenoidales.El ngulo entrefasoreses el desfase entre lassenoidales.El convenio de nomenclatura que utilizaremos es el siguiente V(t); I(t): ondasenoidalque depende del tiempo V;Ifasorequivalente V; I:valoreficazEn los siguientes ejemplos aclaramos esta representacin mediantefasores.Ejemplo 1 (Fig. ):Tensin: 230 (V) de valor eficazIntensidad: 2 (A) de valor eficaz; retrasada 30 respecto a la tensin

!!! Cuando unfasorretrasa con otro, debe girarse en sentido horario.Ejemplo 2 (Fig.):Tensin: 230 (V) de valor eficazIntensidad: 6 (A) de valor eficaz; adelantada 60 respecto a la tensin.

!!! Cuando unafasoradelanta con otro, debe girarse en sentidoantihorarioEjemplo 3 (Fig.):Tensin: 230 (V) de valor eficazIntensidad: 10 (A) de valor eficaz; en fase.

6.-Tipos de receptores en alternaEn los circuitos de corriente alterna los receptores pueden ser de 3 tipos: Resistivos; formados nicamente por resistencia elctrica. Se caracterizan por generar calor. Inductivos: formados por bobinas y devanados que crean campos magnticos. Son los motores, transformadores, etc. Capacitivos: son los condensadores, cuyo uso se limita a aplicaciones muy concretas.En la siguiente presentacin puedes ver algunos ejmplos de receptores an alterna.

7.-Concepto de impedancia (Z)En los circuitos de corriente alterna (AC) los receptores presentan una oposicin a la corriente que no depende nicamente de la resistencia hmica del mismo, puesto que los efectos de los campos magnticos variables (bobinas) tienen una influencia importante. En AC, la oposicin a la corriente recibe el nombre deimpedancia(Z), que obviamente se mide en . La relacin entre V, I, Z, se determina mediante la "Ley de Ohm generalizada".

donde:- I: intensidad eficaz en A- V: tensin eficaz en V.- Z: impedancia en .La impedancia puede calcularse como:

donde:- Z: impedancia en .- R: resistencia en .- X: reactancia en .Se puede demostrar que los tres componentes (R, X, Z) se relacionan mediante un tringulo rectngulo. Aplicando el T de Pitgoras o relaciones trigonomtricas, se pueden obtener muchas ms frmula que relacionen R, X y Z.

EjemploUn motor se comporta como un receptor inductivo de R=17,3 () y XL=10 () y est conectado a una toma de 230 V/50 Hz. Determinar su intensidad.La impedancia:La intensidad:

En la siguiente tabla puede verse un resumen del valor de impedancia de cada tipo de receptor en AC.

8.-Receptores inductivos

Como sabes de secciones anteriores, los receptores ms habituales en las instalaciones elctricas y automticas sonreceptores inductivos. Su circuito equivalente est formado entonces por una resistencia y una bobina. Adems laintensidad retrasa con respecto a la tensin.

En el siguiente dibujo puedes ver el diagrama fasorial de un receptor inductivo de =30.

9.-La potencia activaLos receptores elctricos son capaces de aportar energa a su entorno. Esta energa puede fundamentalmente ser de tres formas distintas:- Energa de movimiento(trabajo).- Energa calorfica.- Energa luminosa.Ahora bien, para producir energa en forma de movimiento, luz o calor, deben de absorber de la red elctrica una energa elctrica capaz de ser transformada. Esta energa se llamaenerga activay su cuantificacin por unidad de tiempo es lapotencia activa.Tenemos entonces que

donde:P: potencia activa en watios [W] o en kilowatios [Kw].t: tiempo en horas [h].WP: energa activa en kilowatios*hora [Kwh].Esta energa y potencia activas son las que ya estudiaste en los circuitos de CC. Observa queel [Kwh] es unidad de energa activay si analizas un recibo de la luz, vers que la cantidad de Kwh consumidos es realmente por lo que pagamos.La potencia activa en los circutos de AC responde a la siguiente expresin:

donde:V: valor enficaz de la tensin.I: valor eficaz de la intensidad.cos: factor de potencia (comprendido entre 0 y 1)