Download Guía Circuitos en Corriente Alterna

Especialidad de Electrónica y telecomunicaciones
Módulo: Medición y análisis de de circuitos eléctricos
Prof.: Araceli Neumann
Guía
Circuitos en corriente alterna
I. Identificación
Docente
Subsector/Módulo
Araceli Neumann García
Medición y análisis de circuitos eléctricos
Email docente
[email protected]
Aprendizaje
Esperado
Curso (s) a los que
va
dirigida
la
actividad
Fecha
de
Publicación de la
actividad
Fecha y hora de
entrega
de
la
actividad
Calcula parámetros eléctricos en circuitos básicos de
corriente alterna
3ºD, 3ºE
28/11/11
29/11/11 al
02/10/11, a las 17:00 horas
II. Contenidos entregados por el (la) docente.
Circuitos en corriente alterna
Condensadores en serie
Estos condensadores se pueden reemplazar por un único condensador total que tendrá un valor que será el
equivalente de los que están conectados en serie.
Para obtener el valor del condensador total (CT) se utiliza la fórmula:
CT = 1 / ((1/C1) + (1/C2) + (1/C3) + (1/C4))
Pero fácilmente se puede hacer un cálculo para cualquier número de capacitores que se conecten en serie con
ayuda de la siguiente fórmula:
CT =1/ ((1/C1) + (1/C2) +....+ (1/CN))
Donde: N es el número de condensadores que están conectados en serie. En el gráfico hay 4 condensadores en
serie.
Esta operación se hace de manera similar al proceso de sacar resistencias en paralelo, por ende también se
puede utilizar la fórmula para dos resistencias
Condensadores en paralelo
En el circuito se pueden ver cuatro condensadores conectados en paralelo (los terminales de cada uno de los
extremos de los elementos están conectados a un mismo punto).
Para encontrar el condensador total (CT) se utiliza la formula:
CT = C1+C2+C3+C4
Fácilmente se puede hacer un cálculo para cualquier numero de condensadores con ayuda de la siguiente
formula.
CT = C1+C2+………CN
Donde N es el número de condensadores
Esta operación se hace similar al proceso de sacar resistencia total en serie
Bobinas en serie
El cálculo del inductor o bobina equivalente de inductores en serie es similar al método de cálculo del
equivalente de resistencias en serie, solo es necesario sumarlas.
En el diagrama se ven 3 inductores o bobinas en serie y la fórmula es:
LT = L1 + L2 + L3
Para este caso particular, pero si se quisiera poner más o menos de 3 bobinas, se usaría la siguiente fórmula:
LT = L1 + L2 + L3 +......+ LN
Donde N es el número de bobinas en serie
Bobinas en paralelo
El cálculo de la bobina equivalente de varias bobinas en paralelo es similar al cálculo que se hace cuando se
trabaja con resistencias.
El caso que se presenta es para 3 bobinas, pero la fórmula se puede generalizar para cualquier número de
bobinas
Con la siguiente fórmula
LT = 1/ ((1/L1) + (1/L2) + (1/L3) +......... (1/LN))
Donde N es el número de bobinas que se conectan en paralelo.
Circuitos inductivos en corriente alterna
Reactancia inductiva
En corriente alterna un inductor también presenta una resistencia al paso de la corriente denominada reactancia
inductiva. La misma se calcula como:
ω = Velocidad angular = 2 π f en (1/seg)
L = Inductancia en Henrios (Hy)
XL = Reactancia inductiva en Ohm (Ω)
Circuitos inductivos puros
Funcionamiento con una señal sinusoidal
Durante el semiciclo positivo, al aumentar la tensión de alimentación, la corriente encuentra cierta dificultad al
paso a través de la bobina, siendo al comienzo máxima la tensión sobre la misma y decreciendo a medida que
circula mayor corriente. Cuando la tensión y el campo magnético son máximos, el potencial de alimentación
comienza a decrecer y debido al campo magnético autoinducido, la corriente continúa circulando. En una
inductancia podemos ver que, a diferencia del capacitor, la tensión adelanta a la corriente.
Angulo entre la tensión y la corriente
En los circuitos inductivos puros, la tensión sobre el inductor se encuentra adelantada 90 grados sobre la
corriente.
Circuitos capacitivos en corriente alterna
En corriente continua vimos que luego de un tiempo denominado transitorio, por el capacitor prácticamente no
continúa circulando corriente. En corriente alterna los circuitos se comportan de una manera distinta ofreciendo
una resistencia denominada reactancia capacitiva, que depende de la capacidad y de la frecuencia.
Reactancia Capacitiva
La reactancia capacitiva es función de la velocidad angular (por lo tanto de la frecuencia) y de la capacidad.
ω = Velocidad angular = 2πf en (1/seg)
C = Capacidad en Farad (F)
XC = Reactancia Capacitiva Ohm (Ω)
Podemos ver en la fórmula que a mayor frecuencia el capacitor presenta menos resistencia al paso de la señal.
Circuitos capacitivos puros
En un primer instante, al igual que en corriente continua, la corriente por el condensador será máxima y
por lo tanto la tensión sobre el mismo será nula. Al ser una señal alterna, comenzará a aumentar el potencial
hasta V.max, pero cada vez circulará menos corriente ya que las cargas se van acumulando en cada una de las
placas del condensador.
En el instante en que tenemos V.max aplicada, el capacitor está cargado con todas las cargas disponibles y
por lo tanto la intensidad pasa a ser nula. Cuando el ciclo de la señal comienza a disminuir su potencial, las
cargas comienzan a circular para el otro lado (por lo tanto la corriente cambia de signo). Cuando el
potencial es cero, la corriente es máxima en ese sentido.
Luego la señal alterna invierte su potencial, por lo tanto la corriente empieza a disminuir hasta que
finalmente se encuentra cargado con la otra polaridad, en consecuencia no hay corriente y la tensión es máxima
sobre el capacitor.
Como podemos ver existe un desfasaje entre la tensión y la corriente. En los circuitos capacitivos puros se
dice que la corriente adelanta a la tensión 90 grados.
III.- Desarrolle los siguientes ejercicios
1. Calcular capacitancia total en el siguiente circuito. (5 puntos)
CT
2. Calcular inductancia total en el siguiente circuito (5 puntos)
LT
3. Calcular inductancia total en el siguiente circuito. (10 puntos)
4. Calcular capacitancia total en el siguiente circuito. (10 puntos)
5. Explique qué sucede con los parámetros de corriente y voltaje en una resistencia si le aplicamos un
voltaje alterno.(10 puntos)
6. Explique qué sucede con los parámetros de corriente y voltaje en una bobina si le aplicamos un voltaje
alterno.(10 puntos)
7. Explique qué sucede con los parámetros de corriente y voltaje en un condensador si le aplicamos un
voltaje alterno.(10 puntos)
Pauta de evaluación
1. Calcula correctamente capacitancia total
2. Calcula correctamente inductancia total
3. Calcula correctamente capacitancia total
4.
Calcula correctamente inductancia total
Responde adecuadamente preguntas : 5. ,
6. y 7.
Total (60% nivel de exigencia)
5 puntos
5 puntos
10 puntos
10 puntos
30 puntos
60 puntos