Corriente alterna monofásica

Adquirir corriente alterna

Si el cable A gira en el flujo magnético formado por los dos polos del imán en el sentido de las agujas del reloj (Fig. 1), entonces, cuando el cable cruza las líneas del campo magnético, inducirá e.d. s cuyo valor está determinado por la expresión

E = Blvsinα,

donde B es la inducción magnética en T, l es la longitud del cable en m, v es la velocidad del cable en m / s, α — el ángulo en el que el cable cruza las líneas del campo magnético.

Dejemos que B, I y v permanezcan constantes para este caso, entonces la e inducida. etc. c) dependerá únicamente del ángulo α en el que el alambre cruce el campo magnético. Entonces, en el punto 1, cuando el cable se mueve a lo largo de las líneas del campo magnético, el valor de la fem inducida. etc. p será cero cuando el cable se mueva al punto 3 oe. etc. v. será de la mayor importancia, ya que las líneas de fuerza serán atravesadas por el conductor en la dirección perpendicular a ellas, y finalmente, p. etc. v. volverá a llegar a cero si el cable se mueve al punto 5.

Arroz. 1. Cambiar la e inducida. etc. pp. en un alambre que gira en un campo magnético

En los puntos intermedios 2 y 4, en los que el alambre cruza las líneas de fuerza en un ángulo α = 45 °, el valor de la fem inducida. etc. c será correspondientemente menor que en el punto 3. Así, cuando el cable se gira del punto 1 al punto 5, es decir, 180°, la e inducida. etc. v. cambia de cero a máximo y vuelve a cero.

Es bastante obvio que en una rotación adicional del alambre A en un ángulo de 180 ° (a través de los puntos 6, 7, 8 y 1), la naturaleza del cambio en la e inducida. etc. p., será el mismo, pero su dirección cambiará a la opuesta, ya que el alambre cruzará las líneas del campo magnético ya debajo del otro polo, lo que equivale a cruzarlas en la primera dirección opuesta.

Por lo tanto, cuando el alambre se gira 360°, la e inducida. etc. v. no solo cambia en magnitud todo el tiempo, sino que también cambia su dirección dos veces.

Si el cable se cierra con cierta resistencia, entonces el cable aparecerá electricidad, también variando en tamaño y dirección.

La corriente eléctrica, que cambia continuamente en magnitud y dirección, se llama corriente alterna.

¿Qué es una onda sinusoidal?

La naturaleza del cambio e. etc. (corriente) por una vuelta de cable para mayor claridad, se representan gráficamente mediante una curva. Dado que el valor de e. etc. c) proporcional a sinα, entonces, habiendo establecido ciertos ángulos, es posible, con la ayuda de tablas, determinar el valor del seno de cada ángulo, y en la escala apropiada construir una curva para el cambio de e. etc. c) Para ello, en el eje horizontal apartaremos los ángulos de giro del hilo, y en el eje vertical, en la escala adecuada, la e inducida. etc. con

Si se indica previamente en la fig.1 conecte los puntos con una línea curva suave, entonces dará una idea de la magnitud y la naturaleza del cambio en la e inducida. etc. (corriente) en cualquier posición del conductor en un campo magnético. Debido al hecho de que el valor de la e inducida. etc. p en cualquier momento está determinado por el seno del ángulo en el que el cable cruza el campo magnético que se muestra en la fig. 1 curva se llama sinusoide, y e. etc. S. — sinusoidal.

Arroz. 2. La sinusoide y sus valores característicos

Los cambios que vimos e. etc. c.corresponden sinusoidalmente a la rotación del alambre en un campo magnético en un ángulo de 360°. Cuando el alambre se gira los siguientes 360°, los cambios en la e. etc. s. (y actual) volverán a aparecer en una onda sinusoidal, es decir, se repetirán periódicamente.

En consecuencia, causado por este e. etc. c se llama corriente electrica corriente alterna sinusoidal... Es bastante obvio que el voltaje que podemos medir en los extremos del cable A, en presencia de un circuito externo cerrado, también cambiará de manera sinusoidal.

La corriente alterna obtenida al girar un cable en un flujo magnético o un sistema de cables conectados en una bobina se denomina corriente alterna monofásica.

Las corrientes alternas sinusoidales son las más utilizadas en tecnología. Sin embargo, puedes encontrar corrientes alternas que no cambian según la ley del seno. Estas corrientes alternas se denominan no sinusoidales.

Ver también: ¿Qué es la corriente alterna y en qué se diferencia de la corriente continua?

Amplitud, período, frecuencia de corriente alterna monofásica

Fuerza actual, cambiando a lo largo de una sinusoide, cambia continuamente. Entonces, si en el punto A (Fig. 2) la corriente es igual a 3a, entonces en el punto B ya será mayor.En algún otro punto de la sinusoide, por ejemplo en el punto C, la corriente ahora tendrá un nuevo valor, y así sucesivamente.

La fuerza de la corriente en ciertos momentos cuando cambia a lo largo de una sinusoide se llama valores de corriente instantáneos.

El valor instantáneo más grande de una corriente alterna monofásica se llama cuando cambia a lo largo de una amplitud sinusoidal... Es fácil ver que para una vuelta del cable, la corriente alcanza su valor de amplitud dos veces. Uno de los valores de aa' es positivo y se extrae del eje 001 y el otro bv' es negativo y se extrae del eje.

El tiempo durante el cual el inducido e. etc. (o la fuerza actual) pasa por todo el ciclo de cambios, el llamado ciclo mensual T (Fig. 2). El período se suele medir en segundos.

El recíproco del período se llama frecuencia (f). En otras palabras, frecuencia de corriente alterna es el número de periodos por unidad de tiempo, es decir en segundos doo. Entonces, por ejemplo, si una corriente alterna dentro de 1 segundo asume los mismos valores y dirección diez veces, entonces la frecuencia de dicha corriente alterna será de 10 períodos por segundo.

Para medir la frecuencia, en lugar del número de periodos por segundo, se utiliza una unidad llamada hertz (hertz). Una frecuencia de 1 hercio es igual a una frecuencia de 1 lps/seg. A la hora de medir altas frecuencias, es más conveniente utilizar una unidad 1000 veces mayor que el hercio, es decir kilohertz (kHz), o 1.000.000 de veces mayor que hertz — megahertz (mhz).

Las corrientes alternas utilizadas en tecnología, según la frecuencia, se pueden dividir en corrientes de baja frecuencia y corrientes de alta frecuencia.

Valor rms de CA

La corriente continua que pasa a través del cable lo calienta. Si pasa corriente alterna a través del cable, el cable también se calentará.Esto es comprensible, porque aunque la corriente alterna cambia su dirección todo el tiempo, la liberación de calor no depende en absoluto de la dirección de la corriente en el cable.

Cuando la corriente alterna pasa a través de una bombilla, su filamento brillará. A una frecuencia de corriente alterna estándar de 50 Hz, la luz no parpadeará, porque el filamento de la bombilla incandescente, que tiene inercia térmica, no tiene tiempo de enfriarse en los momentos en que la corriente en el circuito es cero. El uso de corriente alterna con una frecuencia de menos de 50 Hz para la iluminación ahora no es deseable debido al hecho de que aparecen fluctuaciones desagradables y que fatigan los ojos en la intensidad de la bombilla.

Continuando con la analogía de la corriente continua, podemos esperar que una corriente alterna que fluye a través de un cable cree alrededor de él campo magnético. En realidad, la corriente alterna no crea un campo magnético, sino porque el campo magnético que crea también será variable en dirección y magnitud.

Una corriente alterna cambia todo el tiempo tanto en magnitud como en direcciónNS. Naturalmente, surge la pregunta de cómo medir bien la variable T, y cuál debe ser su valor al cambiar a lo largo de una sinusoide como causa de tal o cual acción.

C Para ello se compara la corriente alterna en función de la acción que produce con la corriente continua, cuyo valor permanece invariable durante el experimento.

Suponga que una corriente continua fluye a través de un alambre de resistencia constante de 10 A y se encuentra que el alambre se calienta a una temperatura de 50°.Si ahora pasamos por el mismo cable no una corriente continua, sino una corriente alterna, y así elegimos su valor (actuando, por ejemplo, con un reóstato) para que el cable también se caliente a una temperatura de 50 °, entonces en en este caso podemos decir que la acción de la corriente alterna es igual a la acción de la corriente continua.

Calentar el alambre en ambos casos a la misma temperatura muestra que en una unidad de tiempo la corriente alterna emite en el alambre la misma cantidad de calor que la corriente continua.

Una corriente sinusoidal alterna que emite para una resistencia dada por unidad de tiempo la misma cantidad de calor que una corriente continua equivalente en magnitud a una corriente continua... Este valor de corriente se denomina valor efectivo (Id) o efectivo de corriente alterna. Por lo tanto, para nuestro ejemplo, el valor efectivo de la corriente alterna será de 10 A... En este caso, los valores de corriente máxima (pico) superarán los valores promedio en magnitud.

La experiencia y los cálculos muestran que los valores efectivos de la corriente alterna son menores que sus valores de amplitud en √2 (1,41) veces. Por lo tanto, si se conoce el valor pico de la corriente, entonces el valor efectivo de la corriente Id se puede determinar dividiendo la amplitud de la corriente Ia por √2, es decir, Id = Aza/√2

Por el contrario, si se conoce el valor rms de la corriente, se puede calcular el valor pico de la corriente, es decir, Ia = Azd√2

Las mismas relaciones se mantendrán para la amplitud y los valores rms de e. etc. v. y voltajes: Unidad = Ea /√2, Ud = Uа/√2

Los dispositivos de medición muestran con mayor frecuencia los valores reales, por lo tanto, cuando se notan, generalmente se omite el índice "d", pero no debe olvidarlo.

Impedancia en circuitos de CA

Cuando los consumidores de inductancia y capacitancia están conectados al circuito de CA, se deben considerar tanto la activa como la reactancia (la reactancia ocurre cuando un capacitor está encendido o apagado). estranguladores en un circuito de CA). Por lo tanto, al determinar la corriente que pasa a través de dicho consumidor, es necesario dividir la tensión de alimentación por la impedancia del circuito (consumidor).

La impedancia (Z) de un circuito de CA monofásico se determina mediante la siguiente fórmula:

Z = √(R2 + (ωL — 1 / ωC)2

donde R es la resistencia activa del circuito en ohmios, L es la inductancia del circuito en henrios, C es la capacitancia del circuito (condensador) en faradios, ω — frecuencia angular de la corriente alterna.

En los circuitos de corriente alterna se utilizan diferentes consumidores donde es necesario considerar los tres valores de R, L, C o solo algunos de ellos. Al mismo tiempo, se debe tener en cuenta la frecuencia angular de la corriente alterna.

Para algunos usuarios, solo los valores de R y L pueden tenerse en cuenta en los valores de frecuencia de esquina correspondientes, por ejemplo, en una frecuencia de CA de 50 Hz. bobina de solenoide o el devanado del generador solo puede considerarse como que contiene resistencia activa e inductiva. En otras palabras, la capacitancia en este caso puede despreciarse. Entonces, la impedancia de CA de dicho usuario se puede calcular mediante la fórmula:

Z = √(R2 + ω2L2)

Si una bobina de este tipo o una bobina diseñada para funcionar con corriente alterna se conecta a una corriente continua del mismo voltaje, fluirá una corriente muy grande a través de la bobina, lo que puede provocar una generación de calor significativa y el aislamiento de la bobina puede dañarse. Por el contrario, una pequeña corriente fluirá a través de una bobina diseñada para operar en un circuito de corriente continua y conectada a un circuito de corriente alterna del mismo voltaje, y el dispositivo en el que se utiliza esta bobina no realizará la acción requerida.

Triángulo de resistencia, triángulo de tensión y triángulo de potencia: