CONSEJERA DE EDUCACIN

ANEXO VII (continuacin)

CONTENIDOS DE LA PARTE ESPECFICA DE LA PRUEBA DE ACCESO A CICLOS FORMATIVOS DE GRADO SUPERIOR

PARTE ESPECFICA OPCIN B

EJERCICIO DE ELECTROTECNIA

3.. CIRCUITOS ELCTRICOS DE CORRIENTE ALTERNAContenidos

Corriente alterna. Tipos de corriente alterna. Produccin de un CA: frecuencia y periodo.Valores caractersticos de la CA. Ley de Ohm. Circuito con resistencia pura en CA. Circuito

con bobina pura en CA. Circuito con condensador puro en CA.

Anlisis de circuitos bsicos de CA. Circuitos serie RLC. Circuitos en resonancia. Mejora delfactor de potencia. Cadas de tensin en las lneas monofsicas.

Sistemas polifsicos. Conexiones de un sistema trifsico. Valores de la potencia. Cargasestrella-tringulo. Mejora del factor de potencia.

Criterios de evaluacin

Reconocer los diversos tipos de CA y sus ventajas. Describir el comportamiento de los elementos puros RLC en CA y sus valores. Aplicar la Ley de Ohm en CA y calcular las magnitudes del circuito RLC. Resolver circuitos serie en CA. Distinguir y calcular los tres tipos de potencia en CA, as como seleccionar los sistemas para

la correccin del factor de potencia y calcular la batera de condensadores.

Calcular magnitudes elctricas en circuitos paralelos y mixtos de CA. Utilizar correctamente los diagramas fasoriales y sus magnitudes.

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Corriente alterna

Introduccin. Definiciones.

Una corriente alterna senoidal es aquella que

cambia de sentido en el tiempo y que toma

valores segn la funcin matemtica seno,

repitindose de forma peridica.

Esto significa que, a diferencia de la corriente

continua, las la polaridad cambia peridicamente,

circulando las cargas en un sentido durante un

tiempo y el sentido contrario durante notro

tiempo. Adems, el valor de la tensin toma

distintos valores, tanto positivos como negativos

en cada fraccin del tiempo.

Caractersticas de la seal alterna

A continuacin se indican otros valores

significativos de una seal sinusoidal:

- Frecuencia ( f ):

Es el nmero de veces que se repite un ciclo en

un segundo. Se mide en Hertzios [Hz], en

Europa es de 50 Hz. Hay pases en los que la

frecuencia es 60 Hz.

f = 1 / T (Hz)

- Perodo ( T ):

Es el tiempo que tarda en producirse un ciclo,

en los pases donde la frecuencia es de 50 Hz

el ciclo de la tensin de red es de 1/50 = 0,02 segundos, es decir, cada 20 ms se repite la forma de

onda.

Se representa con la letra T y se mide en segundos. T = 1 / f (seg.)

- Valor instantneo ( V(t)):

Es el valor que toma la seal (tensin o intensidad) en un instante, t, determinado.

V(t) = Vmax * sen(w t)

Donde w es la velocidad angular o pulsacin, medida en radianes por segundo:

w = 2 rad/seg.

- Valor mximo o amplitud (Vmax):

Es el mximo valor que toma la seal en un periodo, coincide con el valor de cresta o picos de la

seal. Ve representa por una letra mayscula con el subndice max.

- Valor pico a pico (Vpp):

Diferencia entre su pico o mximo positivo y su pico negativo.

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- Valor medio (Vmed):

Valor del rea que forma con el eje de abcisas partido por su perodo. El valor medio se puede

interpretar como la componente de continua de la onda sinusoidal. El rea se considera positiva si

est por encima del eje de abcisas y negativa si est por debajo. Como en una seal sinusoidal el

semiciclo positivo es idntico al negativo, su valor medio es nulo. Por eso el valor medio de una onda

sinusoidal se refiere a un semiciclo. Mediante el clculo integral se puede demostrar que su

expresin es la siguiente:

- Valor eficaz (V):

Su importancia se debe a que este valor es el que produce el mismo efecto calorfico que su

equivalente en corriente continua. Matemticamente, el valor eficaz de una magnitud variable con el

tiempo, se define como la raz cuadrada de la media de los cuadrados de los valores instantneos

alcanzados durante un perodo

En la literatura inglesa este valor se conoce como R.M.S. (root mean square, valor cuadrtico

medio), y de hecho en matemticas a veces es llamado valor cuadrtico medio de una funcin. En el

campo industrial, el valor eficaz es de gran importancia ya que casi todas las operaciones con

magnitudes energticas se hacen con dicho valor. De ah que por rapidez y claridad se represente

con la letra mayscula de la magnitud que se trate (I, V, P, etc.). Matemticamente se demuestra

que para una corriente alterna senoidal el valor eficaz viene dado por la expresin:

Ventajas de la seal alterna:

Frente a la corriente continua, la alterna presenta las siguientes ventajas:

- Los generadores de CA (alternadores) son ms eficaces y sencillos que los de CC (dinamos).

- La tecnologa necesaria para el transporte de energa a grandes distancias es mucho ms

econmica y accesible en alterna que en continua.

- Los receptores de CA son ms numerosos y utilizables en casi todas las aplicaciones.

- La conversin de CA en CC no presenta complicaciones.

Adems, frente a otros tipos de onda, la seal senoidal tiene las siguientes propiedades:

- La funcin seno se define perfectamente mediante su expresin matemtica.

- Es fcil de operar.

- Se genera en los alternadores sin grandes dificultades.

- Su elevacin y reduccin, necesarias para reducir las prdidas de energa, se realiza con altos

rendimientos y bajo coste mediante los transformadores.

Componentes en C.A. Resistencia, Condensador y Bobina

En corriente alterna existen componentes cuya oposicin al paso de corriente es proporcional a la

frecuencia de la corriente, de forma que al variar esta presentan un valor de resistencia distinto.

A esa resistencia, que es variable con la frecuencia, se le llama impedancia ( Z ) y suele estar

constituida por dos trminos: la resistencia, que no vara con la frecuencia y la reactancia ( X ) que

es el trmino que indica la resistencia que presenta un determinado componente para una

frecuencia . Se cuantifica mediante un nmero complejo:

Z = R + jX

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En el que:

Z es la impedancia del elemento en alterna medida en

R es la resistencia del elemento en alterna medida en

X es la reactancia del elemento en alterna medida en

La reactancia del elemento recibe el nombre de inductancia ( XL ) cuando es producida por una

bobina y capacitancia ( XC ) cuando la produce un condensador. Ambas reactancias dependen de un

valor caracterstico del elemento (el coeficiente de autoinduccin L en las bobinas y la capacidad C

en los condensadores) y de la frecuencia, valiendo:

A continuacin veremos la diferencia entre ambas.

Circuito con resistencia pura.

Una resistencia pura, conectada a un generador de

corriente alterna, la tensin y la intensidad se

encuentran en fase entre ellas, por lo que su

comportamiento es igual al de una corriente continua

del mismo valor eficaz. As, para calcular la

intensidad podemos aplicar la ley de Ohm sin

restricciones:

Circuito con bobina pura.

La mayor parte de los receptores estn formados por bobinas, especialmente en aquellos en los que

sea necesaria la produccin de un campo magntico, (motores, transformadores, fluorescentes,

electroimanes, etc). En la mayora de los casos se desprecia la parte resistiva de la bobina y se

considera solo la parte inductiva (XL).

Cuando una bobina se conecta a una fuente de

corriente alterna se origina un desfase de 90 grados

entre la tensin y la intensidad, adelantndose la

tensin a la intensidad . La intensidad puede

calcularse mediante la ley de Ohm, sustituyendo la

resistencia por la reactancia inductiva:

En corriente continua la bobina se comporta como un conductor de muy baja resistencia, ya que al

no existir variacin de campo magntico por tratarse

de una tensin continua, no se produce fuerza

contraelectromotriz que se oponga a la intensidad.

Circuito con condensador puro.

Cuando un condensador de conecta a una red de

corriente alterna, ocurre similar a cuando se conecta

una bobina, pero en este caso es la intensidad la que

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se adelanta a la tensin un valor de 90 grados.

De la misma forma puede calcularse la intensidad mediante la ley de Ohm, sustituyendo la

resistencia por la reactancia capacitativa:

Potencia en sistemas alternos. El factor de potencia.

En corriente alterna la potencia entregada depende de la naturaleza de la carga conectada al

circuito y ms concretamente del desfase que p