Circuitos en corriente alterna. Filtros. Transformadores. Formas de onda no sinusoidales.
2.1 Circuitos en corriente alterna.
La ley de Ohm se aplica también a circuitos de CA siempre y cuando solo haya resistencias o elementos que se comporten como tales.
En el caso existan bobinas encontraremos la llamada reactancia inductiva y si hay condensadores la reactancia capacitiva; las dos son consecuencia del desfase que se produce entre tensión y corriente.
2.1.1 Reactancia inductiva.
La oposición al paso de corriente alterna que presenta una bobina de inductancia L se llama reactancia inductiva XL. Si la tensión aplicada por el generador es E, la su frecuencia f, la oposición es explicada por la ecuación sobre escrita.
Si la f es 0 la XL también es 0 entonces la bobina se comporta como un conductor permitiendo el paso de la corriente. Mejor dicho una bobina no se opone al paso de la corriente continua.
2.1.2 Reactancia capacitiva.
Es la oposición XC al paso de CA que presenta un condensador C. A mayor f o mayor C del condensador corresponderá menor reactancia capacitativa y viceversa. Cuanto mayor sea C y f mayor intensidad de CA atraviesa el condensador. Si f es 0 XC es infinita porqué el condensador se comporta como un aislante, impidiendo el paso de corriente.
Un condensador se opone al paso de corriente continua.
2.1.3 Combinación de componentes. Impedancia.
Se oponen al paso de CA en los circuitos tanto resistencias, cuanto condensadores y bobinas.
La impedancia Z de un circuito es la suma de su resistencia R y su reactancia X. La letra j se trata da un número imaginario ya que como hemos visto anteriormente para definir correctamente una reactancia, hay que tener en cuenta tanto su valor absoluto como el ángulo de desfase introducido por las bobinas y/o condensadores del circuito. Una impedancia, pues, debe definirse de tal forma que se conozca su magnitud y el desfasaje que produzca.
2.1.3.1 Circuitos serie.
Si intercalamos una resistencia en un circuito recurrido por CA la intensidad según la ley de Ohm es I = E/R y la tensión estará en fase con la intensidad.
La oposición que opone C a la CA se llama reactancia capacitiva, presenta menor resistencia al paso de la corriente cuando:
- su capacidad es alta.
- aumenta la frecuencia de la corriente.
Se produce un desfase en el que la intensidad I se adelanta a la tensión E en 90°.
La bobina L se opone al paso de CA a través de reactancia inductiva, proporcional al coeficiente de autoinducción L , a la pulsación ω y por consiguiente a la frecuencia f. A mayor frecuencia de la CA, mayor reactancia inductiva. L se opone con más fuerza a los aumentos de la frecuencia se comporta de forma contraria al condensador, la tensión E se adelanta de 90° a la intensidad I.
In un circuito con una resistencia y una bobina en serie como la resistencia no desfasa y la bobina si que lo hace predomina el efecto de L. El desfase en este caso es menor de 90° porqué interviene R.
Cuando hay condensadores, bobinas y resistencias en un circuito aparecen tensiones combinadas o de conjunto, intensidades combinadas o del conjunto e impedancias.
En los circuitos R-C también hay caída de tensión menor de 90°. R aminora este desfase. La tensión del conjunto es la suma de la caídas en R y C.
En serie R-L-C bobina y condensador ejercen efectos opuestos tanto en reactancia cuanto en caídas de tensión. La impedancia en este caso es la suma de la resistencia de L y C. La tensión total también es la suma de la caída de tensión en la R y la resultante en L y C. Los valores tensión aplicada se reparten en los distintos componentes R, L y C dependiendo del valor resistivo de cada una de ellas, en cada elemento R, L y C la tensión es el producto de intensidad por resistencia (o reactancia en los casos de L y C).
Los desfases dependen de los valores de R, L y C y son menores de 90°. Si la reactancia del condensador es mayor que la de la bobina, nos encontramos ante un circuito inductivo. Si predominan componentes capacitivas será un circuito capacitivo. Si se compensan el circuito será resistivo puro.
2.1.3.2 Circuitos en paralelo
Las caídas de tensión en R y L son iguales dependiendo con la tensión aplicada. La intensidad de línea I tiene que ser mayor que la que circula por cada rama, equivaliendo a la suma pitagórica de ambas.
El desfase es también menor de 90° adelantándose E a I. Si la reactancia inductiva de la bobina es menor que la resistencia R la corriente va por la bobina: circuito inductivo.
Si la reactancia inductiva es mayor que la resistencia R la corriente va por la resistencia: el circuito es resistivo.
Con la caída de tensión ocurre igual que en el caso anterior, pero referido a R y C, en el desfase, siempre menor de 90°, C hace que se adelante la intensidad I a la tensión E.
Si la reactancia capacitiva es menor que R la corriente va por C: circuito capacitivo.
Si la reactancia capacitiva es mayor que R la corriente va por R: circuito resistivo.
Bibliografía
- Libro de examen de radioaficionado, Luis Alarcón Palencia
EA4DXP - Símbolos eléctricos & electrónicos.
- Xcircuit
- Física práctica - Electricidad.
- Proyecto 987 - Corriente alterna.