https://www.museo8bits.com/wiki/index.php?title=Corriente_alterna&feed=atom&action=historyCorriente alterna - Historial de revisiones2024-03-29T05:23:13ZHistorial de revisiones de esta página en la wikiMediaWiki 1.41.0https://www.museo8bits.com/wiki/index.php?title=Corriente_alterna&diff=2804&oldid=prevMuseo8bits: 1 revisión importada2021-08-29T21:45:27Z<p>1 revisión importada</p>
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<br />
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 dirección varían cíclicamente. La forma de onda de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la de una onda [[sinusoide|sinusoidal]] (figura 1), puesto que se consigue una transmisión más eficiente de la energía. Sin embargo, en ciertas aplicaciones se utilizan otras formas de onda [[Corriente periódica|periódicas]], tales como la triangular o la cuadrada.<br />
<br />
Utilizada genéricamente, la CA se refiere a la forma en la cual la electricidad llega a los hogares y a las empresas. Sin embargo, las señales de [[audio]] y de [[Radiofrecuencia|radio]] transmitidas por los [[cable]]s eléctricos, son también ejemplos de corriente alterna. En estos usos, el fin más importante suele ser la transmisión y recuperación de la información codificada (o [[Modulación (telecomunicación)|modulada]]) sobre la señal de la CA.<br />
<br />
== Historia == <br />
En el año 1882 el físico, matemático, inventor e ingeniero [[Nikola Tesla]], diseñó y construyó el primer motor de inducción de CA. Posteriormente el físico [[William Stanley]], reutilizó, en 1885, el principio de inducción para transferir la CA entre dos circuitos eléctricamente aislados. La idea central fue la de enrollar un par de [[bobina]]s en una base de hierro común, denominada bobina de inducción. De este modo se obtuvo lo que sería el precursor del actual [[transformador]]. El sistema usado hoy en día fue ideado fundamentalmente por Nikola Tesla; la distribución de la corriente alterna fue comercializada por [[George Westinghouse]]. Otros que contribuyeron en el desarrollo y mejora de este sistema fueron [[Lucien Gaulard]], [[John Gibbs]] y [[Oliver Shallenger]] entre los años 1881 y 1889. La corriente alterna superó las limitaciones que aparecían al emplear la corriente continua (CC), el cual es un sistema ineficiente para la distribución de energía a gran escala debido a problemas en la transmisión de potencia, comercializado en su día con gran agresividad por [[Thomas Edison]].<br />
<br />
La primera transmisión interurbana de la corriente alterna ocurrió en 1891, cerca de [[Telluride]], [[Colorado (estado)|Colorado]], a la que siguió algunos meses más tarde otra en [[Alemania]]. A pesar de las notorias ventajas de la CA frente a la CC, Thomas Edison siguió abogando fuertemente por el uso de la corriente continua, de la que poseía numerosas patentes (véase la [[guerra de las corrientes]]). De hecho, atacó duramente a Nikola Tesla y a George Westinghouse, promotores de la corriente alterna, a pesar de lo cual ésta se acabó por imponer. Así, utilizando corriente alterna, [[Charles Proteus Steinmetz]], de [[General Electric]], pudo solucionar muchos de los problemas asociados a la producción y transmisión eléctrica, lo cual provocó al fin la derrota de Edison en la batalla de las corrientes, siendo su vencedor George Westinghouse, y en menor medida, Nikola Tesla.<br />
<br />
==Corriente alterna frente a continua==<br />
<br />
La razón del amplio uso de la corriente alterna viene determinada por su facilidad de transformación, cualidad de la que carece la [[corriente continua]]. En el caso de la corriente continua la elevación de la tensión se logra conectando dínamos en serie, lo cual no es muy práctico, al contrario en corriente alterna se cuenta con un dispositivo: el transformador, que permite elevar la tensión de una forma eficiente.<br />
<br />
La [[energía eléctrica]] viene dada por el producto de la [[Diferencia de potencial|tensión]], la [[Intensidad de corriente eléctrica|intensidad]] y el tiempo. Dado que la sección de los conductores de las líneas de transporte de energía eléctrica depende de la intensidad, podemos, mediante un [[transformador]], elevar el voltaje hasta altos valores ([[Alta tensión eléctrica|alta tensión]]), disminuyendo en igual proporción la intensidad de corriente. Con esto la misma energía puede ser distribuida a largas distancias con bajas intensidades de corriente y, por tanto, con bajas pérdidas por causa del [[efecto Joule]] y otros efectos asociados al paso de corriente tales como la [[histéresis]] o las [[corrientes de Foucault]]. Una vez en el punto de consumo o en sus cercanías, el voltaje puede ser de nuevo reducido para su uso industrial o doméstico de forma cómoda y segura.<br />
<br />
== Las matemáticas y la CA senoidal==<br />
<br />
Algunos tipos de ondas periódicas tienen el inconveniente de no tener definida su expresión matemática, por lo que no se puede operar analíticamente con ellas. Por el contrario, la onda senoidal no tiene esta indeterminación matemática y presenta las siguientes ventajas: <br />
<br />
:*La función seno está perfectamente definida mediante su expresión analítica y gráfica. Mediante la teoría de los números complejos se analizan con suma facilidad los [[Circuito eléctrico#Circuitos de corriente alterna|circuitos de alterna]]. <br />
:*Las ondas periódicas no senoidales se pueden descomponer en suma de una serie de ondas senoidales de diferentes frecuencias que reciben el nombre de armónicos. Esto es una aplicación directa de las [[series de Fourier]]. <br />
:*Se pueden generar con facilidad y en magnitudes de valores elevados para facilitar el transporte de la [[energía eléctrica]]. <br />
:*Su transformación en otras ondas de distinta magnitud se consigue con facilidad mediante la utilización de [[transformador]]es.<br />
<br />
=== Onda sinusoidal ===<br />
{{AP|Sinusoide}}<br />
[[File:OndaSenoidal.svg|340px|thumb|'''Figura 2''': Parámetros característicos de una onda senoidal]]<br />
Una señal sinusoidal, <math>a(t)</math>, [[voltaje|tensión]], <math>v(t)</math>, o [[Intensidad de corriente eléctrica|corriente]], <math>i(t)</math>, se puede expresar matemáticamente según sus parámetros característicos (figura 2), como una función del tiempo por medio de la siguiente ecuación:<br />
:<math><br />
a(t)=A_0 \cdot \sin(\omega t + \beta)<br />
</math><br />
<br />
donde<br />
:<math>A_0</math> es la ''amplitud'' en [[voltio]]s o [[amperio]]s (también llamado ''valor máximo o de pico''),<br />
:<math>\omega</math> la [[velocidad angular|pulsación]] en radianes/segundo, <br />
:<math>t</math> el tiempo en [[segundo (unidad de tiempo)|segundo]]s, y<br />
:<math>\beta</math> el ángulo de fase inicial en radianes.<br />
<br />
Dado que la velocidad angular es más interesante para matemáticos que para ingenieros, la fórmula anterior se suele expresar como:<br />
:<math><br />
a(t)=A_0 \cdot \sin(2 \pi f t + \beta)<br />
</math><br />
<br />
donde ''f'' es la [[frecuencia]] en [[Hercio|hercio]]s (Hz) y equivale a la inversa del período <math>f=\frac{1}{T}</math>. Los valores más empleados en la distribución son 50 Hz y 60 Hz.<br />
<br />
=== Valores significativos ===<br />
<br />
A continuación se indican otros valores significativos de una señal sinusoidal:<br />
<br />
*'''Valor instantáneo''' (''a(t)''): Es el que toma la [[Coordenadas cartesianas|ordenada]] en un instante, t, determinado.<br />
<br />
*'''Valor pico a pico''' (A<sub>pp</sub>): Diferencia entre su pico o máximo positivo y su pico negativo. Dado que el valor máximo de ''sen(x)'' es +1 y el valor mínimo es -1, una señal sinusoidal que oscila entre +''A<sub>0</sub>'' y -''A<sub>0</sub>''. El valor de pico a pico, escrito como A<sub>P-P</sub>, es por lo tanto (+''A<sub>0</sub>'')-(-''A<sub>0</sub>'') = 2×''A<sub>0</sub>''.<br />
<br />
*'''Valor medio''' (A<sub>med</sub>): Valor del área que forma con el eje de abcisas partido por su período. El valor medio se puede interpretar como la componente de continua de la onda sinusoidal. El área se considera positiva si está por encima del eje de abcisas y negativa si está por debajo. Como en una señal sinusoidal el semiciclo positivo es idéntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una onda sinusoidal se refiere a un semiciclo. Mediante el [[integración|cálculo integral]] se puede demostrar que su expresión es la siguiente:<br />
<br />
:<math><br />
A_{med}= {2 A_0 \over {\pi}}<br />
</math><br />
<br />
*'''Valor eficaz''' (A): su importancia se debe a que este valor es el que produce el mismo efecto calorífico que su equivalente en corriente continua. Matemáticamente, el [[valor eficaz]] de una magnitud variable con el tiempo, se define como la raíz cuadrada de la media de los cuadrados de los valores instantáneos alcanzados durante un período: <br />
<br />
::<math><br />
A= \sqrt {{1 \over {T}} {\int_{0}^{T} a^2(t) dt}}<br />
</math><br />
<br />
En la literatura inglesa este valor se conoce como R.M.S. (''root mean square'', valor cuadrático medio), y de hecho en matemáticas a veces es llamado valor cuadrático medio de una función. En el campo industrial, el valor eficaz es de gran importancia ya que casi todas las operaciones con magnitudes energéticas se hacen con dicho valor. De ahí que por rapidez y claridad se represente con la letra mayúscula de la magnitud que se trate (I, V, P, etc.). Matemáticamente se demuestra que para una corriente alterna senoidal el valor eficaz viene dado por la expresión:<br />
<br />
::<math><br />
A ={A_0 \over {\sqrt 2}}.<br />
</math><br />
<br />
:El valor '''A''', tensión o intensidad, es útil para calcular la potencia consumida por una carga. Así, si una tensión de corriente continua (CC), V<sub>CC</sub>, desarrolla una cierta potencia P en una carga resistiva dada, una tensión de CA de V<sub>rms</sub> desarrollará la misma [[potencia eléctrica|potencia]] P en la misma carga si V<sub>rms</sub> = V<sub>CC</sub>.<br />
<br />
Para ilustrar prácticamente los conceptos anteriores se considera, por ejemplo, la corriente alterna en la red eléctrica doméstica en Europa: cuando se dice que su valor es de 230 V CA, se está diciendo que su ''valor eficaz'' (al menos nominalmente) es de 230 V, lo que significa que tiene los mismos efectos caloríficos que una tensión de 230 V de CC. Su tensión de pico (amplitud), se obtiene despejando de la ecuación antes reseñada:<br />
<br />
::<math><br />
V_0=V_{rms} \cdot \sqrt 2.<br />
</math><br />
<br />
:Así, para la red de 230 V CA, la ''tensión de pico'' es de aproximadamente 325 V y de 650 V (el doble) la ''tensión de pico a pico''. <br />
<br />
:Su frecuencia es de 50 Hz, lo que equivale a decir que cada ciclo de la onda sinusoidal tarda 20 [[milisegundo|ms]] en repetirse. La tensión de pico positivo se alcanza a los 5 ms de pasar la onda por cero (0 V) en su incremento, y 10 ms después se alcanza la tensión de pico negativo. Si se desea conocer, por ejemplo, el valor a los 3 ms de pasar por cero en su incremento, se empleará la función sinsoidal:<br />
<br />
::<math><br />
v(t)=V_0 \cdot \sin(2 \pi f t) = 325\sin(2 \pi \cdot 50 \cdot 3 \cdot 10^{-3}) = 325\sin(0,3 \pi) \approx 262,9 \ V<br />
</math><br />
<br />
=== Representación fasorial === <br />
<br />
Una función senoidal puede ser representada por un vector giratorio (figura 3), al que se denomina [[Fasor (física)|fasor]] o vector de Fresnel, que tendrá las siguientes características: <br />
<br />
:*Girará con una velocidad angular ω. <br />
:*Su módulo será el valor máximo o el eficaz, según convenga. <br />
[[Imagen:OndaSenoidal2.svg|thumb|640px|center|'''Figura 3''': Representación fasorial de una onda senoidal]]<br />
<br />
La razón de utilizar la representación fasorial está en la simplificación que ello supone. Matemáticamente, un fasor puede ser definido fácilmente por un [[número complejo]], por lo que puede emplearse la teoría de cálculo de estos números para el análisis de sistemas de corriente alterna. <br />
<br />
Consideremos, a modo de ejemplo, una tensión de CA cuyo valor instantáneo sea el siguiente: <br />
[[Imagen:EjemploFasor.svg|thumb|200px|'''Figura 4''': Ejemplo de fasor tensión.]]<br />
<math><br />
v(t)={4 \sin (1000t + {\pi \over {4}})}<br />
</math><br />
<br />
Tomando como módulo del fasor su valor eficaz, la representación gráfica de la anterior tensión será la que se puede observar en la figura 4, y se anotará: <br />
<br />
<math><br />
\vec{V} = 2 \sqrt 2 e^{\pi\mathrm{j} \over {4}} = 2 \sqrt 2 _\ \underline{/45^\circ}<br />
</math><br />
<br />
denominadas formas polares, o bien: <br />
<br />
<math><br />
\vec{V} = 2 + 2 \mathrm{j} <br />
</math><br />
<br />
denominada forma binómica.<br />
<br />
== Corriente trifásica ==<br />
{{AP|electricidad trifásica}}<br />
La generación trifásica de energía eléctrica es la forma más común y la que provee un uso más eficiente de los conductores. La utilización de electricidad en forma trifásica es común mayoritariamente para uso en industrias donde muchas de las máquinas funcionan con motores para esta tensión.<br />
<br />
[[Imagen:3-phase-voltage.svg|thumb|250px|'''Figura 5''': Voltaje de las fases de un sistema trifásico. Entre cada una de las fases hay un desfase de 120º.]]<br />
<br />
La corriente trifásica está formada por un conjunto de tres formas de [[onda (física)|onda]], desfasadas una respecto a la otra 120 [[grado sexagesimal|grados]], según el diagrama que se muestra en la figura 5.<br />
<br />
Las corrientes trifásicas se generan mediante [[alternador]]es dotados de tres bobinas o grupos de bobinas, arrolladas sobre tres sistemas de piezas polares equidistantes entre sí. El retorno de cada uno de estos [[circuito]]s o fases se acopla en un punto, denominado [[neutro]], donde la suma de las tres corrientes, si el sistema está equilibrado, es cero, con lo cual el transporte puede ser efectuado usando solamente tres cables.<br />
<br />
Esta disposición sería la denominada conexión en ''estrella'', existiendo también la conexión en ''triángulo'' o ''delta'' en las que las bobinas se acoplan según esta figura geométrica y los hilos de línea parten de los vértices.<br />
<br />
Existen por tanto cuatro posibles interconexiones entre generador y carga: <br />
<br />
# Estrella - Estrella<br />
# Estrella - Delta<br />
# Delta - Estrella <br />
# Delta - Delta<br />
<br />
En los circuitos tipo ''estrella'', las corrientes de fase y las corrientes de línea son iguales y los voltajes de línea son <math> \sqrt{3}</math> veces mayor que los voltajes de fase y están adelantados '''30°''' a estos:<br />
<br />
::<math>V_{linea}=\left[\sqrt {3}V_{fase}\right]_{ \left( \phi + 30 \right)}</math> <br />
<br />
En los circuitos tipo ''triángulo'' o ''delta'', pasa lo contrario, los voltajes de fase y de línea, son iguales y la corriente de fase es <math> \sqrt{3}</math> veces más pequeña que la corriente de línea y está adelantada '''30°''' a esta:<br />
<br />
::<math>I_{fase}=\left[\frac{I_{linea}}{\sqrt {3}}\right]_{ \left( \phi + 30 \right)}</math> <br />
<br />
El sistema trifásico es un tipo particular dentro de los [[Sistema polifásico|sistemas polifásicos]] de generación eléctrica, aunque con mucho el más utilizado.<br />
<br />
==Véase también==<br />
* [[Nikola Tesla]]<br />
* [[Corriente eléctrica]]<br />
* [[Corriente continua]]<br />
* [[Corriente periódica]]<br />
* Comportamiento de los elementos eléctricos en CA:<br />
:[[Resistencia eléctrica#Comportamiento en corriente alterna|Resistencia]]<br />
:[[Inductor#Comportamiento en corriente alterna|Bobina]]<br />
:[[Condensador (eléctrico)#Comportamiento en corriente alterna|Condensador]]<br />
{{wp}}<br />
[[Categoría:Electricidad]]<br />
<br />
[[ar:تيار متردد]]<br />
[[be-x-old:Зьменны струм]]<br />
[[bg:Променлив ток]]<br />
[[bn:পরিবর্তী তড়িৎ প্রবাহ]]<br />
[[ca:Corrent altern]]<br />
[[cs:Střídavý proud]]<br />
[[da:Vekselstrøm]]<br />
[[de:Wechselstrom]]<br />
[[el:Εναλλασσόμενο ρεύμα]]<br />
[[en:Alternating current]]<br />
[[eo:Alterna kurento]]<br />
[[es:Corriente alterna]]<br />
[[et:Vahelduvvool]]<br />
[[fa:جریان متناوب]]<br />
[[fi:Vaihtovirta]]<br />
[[fr:Courant alternatif]]<br />
[[gl:Corrente alterna]]<br />
[[he:זרם חילופין]]<br />
[[hi:प्रत्यावर्ती धारा]]<br />
[[hr:Izmjenična struja]]<br />
[[hu:Váltakozó áram]]<br />
[[io:Alternanta fluo]]<br />
[[is:Riðstraumur]]<br />
[[it:Corrente alternata]]<br />
[[ja:交流]]<br />
[[ko:교류]]<br />
[[ku:Sirêma berguhêr]]<br />
[[lt:Kintamoji elektros srovė]]<br />
[[lv:Maiņstrāva]]<br />
[[ml:പ്രത്യാവര്ത്തിധാരാ വൈദ്യുതി]]<br />
[[ms:Arus ulang-alik]]<br />
[[nl:Wisselstroom]]<br />
[[no:Vekselstrøm]]<br />
[[pl:Prąd przemienny]]<br />
[[pt:Corrente alternada]]<br />
[[ro:Curent alternativ]]<br />
[[ru:Переменный ток]]<br />
[[sh:Izmjenična struja]]<br />
[[simple:Alternating current]]<br />
[[sk:Striedavý prúd]]<br />
[[sl:Izmenični električni tok]]<br />
[[sr:Наизменична струја]]<br />
[[su:Arus listrik bulak-balik]]<br />
[[sv:Växelström]]<br />
[[ta:மாறுதிசை மின்னோட்டம்]]<br />
[[tr:Alternatif akım]]<br />
[[uk:Змінний струм]]<br />
[[vi:Điện xoay chiều]]<br />
[[zh:交流電]]</div>Museo8bits