Circuitos de corriente alterna

En la vida cotidiana, la mayoría de las fuentes de electricidad que alimentan las máquinas industriales, los electrodomésticos o los equipos informáticos suministran corriente alterna. El aprovechamiento de este tipo de corriente requiere usar dispositivos adecuados provistos de tres componentes esenciales combinados: resistencias eléctricas, condensadores y elementos de autoinducción.

Circuito con resistencia

La forma más sencilla de circuito de corriente alterna es la compuesta por un alternador y una resistencia simple, que se conoce también por circuito R.

Por convenio, se supone que la fuerza electromotriz (f.e.m.) alterna tiene la forma , por lo que la intensidad de corriente equivale a , siendo e los valores máximos de estas dos magnitudes.

La f.e.m. eficaz del circuito es , y la intensidad eficaz se calcula como , siendo ademàs , siendo R la resistencia del circuito.

El valor de la potencia media o activa de un circuito R es igual a:

Este valor es siempre positivo, porque el circuito sólo absorbe potencia.

Circuito con solenoide

Otra forma simplificada de circuito de corriente alterna es la constituida por un alternador y un solenoide o bobina, de coeficiente de autoinducción L (q se mide en Henrios).

El valor de la intensidad de corriente instantánea en este circuito es:

De esta formula se obtiene que la intensidad máxima es , de manera que la variable:

se describe con el nombre de reactancia inductiva y se mide en W.

Circuito con condensador

El tercer tipo simple de circuito de corriente alterna está formado por un alternador y un condensador, y se llama también circuito C.

Al comunicar la f.e.m. inicial , el condensador almacena una carga máxima , siendo C la capacidad del condensador. La intensidad de este circuito toma el valor:

siendo la intensidad máxima del circuito. El valor se conoce como reactancia capacitiva (W).

Circuito C. (a) Proceso de carga del condensador. (b) Conexión del circuito al alternador. (c) En cada semiperiodo de corriente alterna, las placas del condensador se cargan positiva y negativamente.

Circuito RLC

El circuito de corriente alterna formado por alternador, resistencia, solenoide y condensador (llamado circuito RLC) tiene una f.e.m. eficaz dada por:

siendo formada por tres componentes:

  • resistencia eléctrica R.
  • reactancia inductiva XL.
  • reactancia capacitiva XC.

Frecuencia de resonancia y factor de potencia

En un circuito RLC, la intensidad es máxima para valores mínimos de la impedancia. Para que la impedancia alcance un mínimo, las reactancias inductiva y capacitiva deben ser iguales, con lo cual:

Cuando se cumple esta condición, se dice que el circuito ha entrado en resonancia y el valor w se llama frecuencia de resonancia.

La potencia activa de un circuito RLC es igual a:

donde el valor cos . se llama factor de potencia y . es el ángulo que forman los factores correspondientes de la f.e.m. y de la intensidad de corriente.

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