Corriente continua: conceptos generales, definición, unidad de medida, designación, parámetros
CC: corriente eléctrica que no cambia en tiempo y dirección. Por dirección actual tomar la dirección del movimiento de partículas cargadas positivamente. En el caso de que la corriente se forme por el movimiento de partículas cargadas negativamente, se considera que su dirección es opuesta a la dirección de movimiento de las partículas.
En sentido estricto, "corriente eléctrica continua" debe entenderse como "corriente eléctrica constante", de acuerdo con el concepto matemático de "valor constante". Pero en ingeniería eléctrica, este término se ha introducido en el sentido de "una corriente eléctrica constante en dirección y casi constante en magnitud".
Por "corriente eléctrica de magnitud prácticamente constante" se entiende una corriente cuyos cambios con el paso del tiempo son de magnitud tan insignificante que al considerar los fenómenos en el circuito eléctrico a través del cual pasa tal corriente eléctrica, estos cambios pueden despreciarse por completo y por lo tanto , no es posible ignorar ni la inductancia ni la capacitancia del circuito.
La mayoría de las veces fuentes de corriente continua: celdas galvánicas, baterías, generadores de CC y rectificadores.
En ingeniería eléctrica, los fenómenos de contacto, los procesos químicos (pilas y baterías primarias), la guía electromagnética (generadores de máquinas eléctricas) se utilizan para obtener corriente continua. La rectificación de CA o voltaje también se usa ampliamente.
De todas las fuentes de e. etc. C. Las fuentes químicas y termoeléctricas, así como las llamadas máquinas unipolares, son fuentes ideales de corriente continua. Los dispositivos restantes dan una corriente pulsante, que con la ayuda de dispositivos especiales se suaviza en mayor o menor medida, acercándose solo a la corriente continua ideal.
Para cuantificar la corriente en el circuito eléctrico se utiliza concepto de amperaje.
Amperaje Es la cantidad de electricidad Q que fluye a través de la sección transversal del cable por unidad de tiempo.
Si durante el tiempo I la cantidad de electricidad Q se ha movido a través de la sección transversal del cable, entonces la intensidad de la corriente I = Q /T
La unidad de medida de la corriente es el amperio (A).
Densidad de corriente Esta es la relación de corriente I al área de la sección transversal F del conductor — I / F. (12)
La unidad de medida de la densidad de corriente es el amperio por milímetro cuadrado (A/mm)2).
En un circuito eléctrico cerrado, la corriente continua ocurre bajo la acción de una fuente de energía eléctrica que crea y mantiene una diferencia de potencial entre sus terminales, medida en voltios (V).
La relación entre la diferencia de potencial (voltaje) en los terminales del circuito eléctrico, la resistencia y la corriente en el circuito se expresa ley de Ohm... De acuerdo con esta ley, para una sección de un circuito homogéneo, la fuerza de la corriente es directamente proporcional al valor de la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia I = U /R,
donde yo — amperaje. A, U — voltaje en los terminales del circuito B, R — resistencia, ohmios
Esta es la ley más importante de la ingeniería eléctrica. Para más detalles ver aquí: Ley de Ohm para una sección de un circuito
El trabajo realizado por la corriente eléctrica por unidad de tiempo (segundo) se denomina potencia y se denota con la letra P. Este valor caracteriza la intensidad del trabajo realizado por la corriente.
Potencia P = W / t = UI
Unidad de fuente de alimentación - vatios (W).
La expresión de la fuerza de una corriente eléctrica se puede transformar reemplazando, con base en la ley de Ohm, el producto de voltaje U IR. Como resultado, obtenemos tres expresiones para la fuerza de la corriente eléctrica P = UI = I2R = U2/ R
De gran importancia práctica es el hecho de que se puede obtener la misma potencia de corriente eléctrica a bajo voltaje y alto amperaje, o a alto voltaje y bajo amperaje. Este principio se utiliza en la transmisión de energía eléctrica a distancia.
La corriente que fluye a través del cable genera calor y lo calienta. La cantidad de calor Q liberada en el conductor está determinada por la fórmula Q = Az2Rt.
Esta dependencia se llama Ley de Joule-Lenz.
Ver también: Leyes básicas de la ingeniería eléctrica.
Con base en las leyes de Ohm y Joule-Lenz, se puede analizar un fenómeno peligroso que suele ocurrir cuando los cables se conectan directamente entre sí, suministrando corriente eléctrica a la carga (receptor eléctrico). Este fenómeno se llama cortocircuito, a medida que la corriente comienza a fluir de una manera más corta, sin pasar por la carga. Este modo es de emergencia.
La figura muestra un esquema para conectar una lámpara incandescente EL a la red eléctrica. Si la resistencia de la lámpara R es de 500 ohmios y la tensión de red es U = 220 V, la corriente en el circuito de la lámpara será A = 220/500 = 0,44 A.
Diagrama que explica la ocurrencia de un cortocircuito.
Considere el caso en el que los cables de la lámpara incandescente están conectados a través de una resistencia muy baja (Rst — 0,01 ohmios), por ejemplo, una barra de metal gruesa. En este caso, la corriente del circuito que se aproxima al punto A se ramificará en dos direcciones: la mayor parte seguirá un camino de baja resistencia, a lo largo de una barra de metal, y una pequeña parte de la corriente Azln, a lo largo de un camino de alta resistencia, hasta un lampara incandescente.
Determine la corriente que fluye a través de la barra de metal: I = 220 / 0.01 = 22 000 A.
En caso de un cortocircuito (cortocircuito), el voltaje de la red será inferior a 220 V, porque una gran corriente en el circuito causará una gran pérdida de voltaje, y la corriente que fluye a través de la varilla de metal será un poco más pequeña, pero sin embargo, superará la lámpara incandescente consumida anteriormente.
Como saben, de acuerdo con la ley de Joule-Lenz, la corriente que pasa a través de los cables emite calor y los cables se calientan. En nuestro ejemplo, el área de la sección transversal de los cables está diseñada para una pequeña corriente de 0,44 A.
Cuando los cables se conectan de manera más corta, sin pasar por la carga, una corriente muy grande fluirá a través del circuito: 22000 A. Tal corriente conducirá a la liberación de una gran cantidad de calor, lo que conducirá a la carbonización y la ignición de aislamiento, derretir el material del cable, daños a los medidores eléctricos, derretir a través del contacto de los interruptores, rompe cuchillas, etc.
La fuente de energía eléctrica que alimenta dicho circuito puede dañarse. El sobrecalentamiento de los cables puede provocar un incendio. Como resultado, durante la instalación y operación de instalaciones eléctricas, para evitar las consecuencias irreparables de un cortocircuito, se deben observar las siguientes condiciones: el aislamiento de los cables debe corresponder a la tensión de red y las condiciones de operación.
El área de la sección transversal de los cables debe ser tal que su calentamiento bajo carga normal no alcance un valor peligroso. Los puntos de conexión y los ramales de cables deben ser de buena calidad y estar bien aislados. Los cables internos deben colocarse de tal manera que estén protegidos contra daños mecánicos y químicos y contra la humedad.
Para evitar un aumento repentino y peligroso de la corriente en un circuito eléctrico durante un cortocircuito, se protege con fusibles o disyuntores.
Una desventaja significativa de la corriente continua es que su voltaje es difícil de aumentar. Esto dificulta la transmisión de energía eléctrica constante a largas distancias.
Ver también: ¿Qué es la corriente alterna y en qué se diferencia de la corriente continua?