Objetivos: Después de completar este módulo deberá: Escribir y aplicar ecuaciones para calcular las reactancias inductiva y capacitiva para inductores y capacitores en un circuito CA. Describir, con diagramas y ecuaciones, las relaciones de fase para circuitos que contienen resistencia, capacitancia e inductancia. Describir la variación sinusoidal en corriente CA y voltaje, y calcular sus valores efectivos.
Objetivos (Cont.) Escribir y aplicar ecuaciones para calcular la impedancia, el ángulo de fase, la corriente efectiva, la potencia promedio y la recuencia resonante para un circuito CA en serie. Describir la operación básica de un transformador de subida y uno de bajada. Escribir y aplicar la ecuación de transformador y determinar la eficiencia de un transformador.
Corrientes alternas Una corriente alterna, como la que produce un generador, no tiene dirección en el sentido en que la tiene la corriente directa. Las magnitudes varían sinusoidalmente con el tiempo del modo siguiente: (Gp:) Emax (Gp:) imax (Gp:) tiempo, t
(Gp:) E = Emax sen q (Gp:) i = imax sen q (Gp:) Voltaje y corriente CA
(Gp:) q (Gp:) 450 (Gp:) 900 (Gp:) 1350 (Gp:) 1800 (Gp:) 2700 (Gp:) 3600 (Gp:) E (Gp:) R = Emax (Gp:) E = Emax sin q
Descripción de vector giratorio La coordenada de la fem en cualquier instante es el valor de Emax sen q. Observe los aumentos de ángulos en pasos de 450. Lo mismo es cierto para i. (Gp:) q (Gp:) 450 (Gp:) 900 (Gp:) 1350 (Gp:) 1800 (Gp:) 2700 (Gp:) 3600 (Gp:) E (Gp:) Radio = Emax (Gp:) E = Emax sen q
Corriente CA efectiva (Gp:) imax
La corriente promedio en un ciclo es cero, la mitad + y la mitad -. Pero se gasta energía, sin importar la dirección. De modo que es útil el valor “cuadrático medio”. I = imax El valor rms Irms a veces se llama corriente efectiva Ieff: (Gp:) Corriente CA efectiva: (Gp:) ieff = 0.707 imax
Definiciones CA Un ampere efectivo es aquella corriente CA para la que la potencia es la misma que para un ampere de corriente CD. Un volt efectivo es aquel voltaje CA que da un ampere efectivo a través de una resistencia de un ohm. Corriente efectiva: ieff = 0.707 imax Voltaje efectivo: Veff = 0.707 Vmax
Ejemplo 1: Para un dispositivo particular, el voltaje CA doméstico es 120 V y la corriente CA es 10 A. ¿Cuáles son sus valores máximos? ieff = 0.707 imax Veff = 0.707 Vmax imax = 14.14 A Vmax = 170 V En realidad, el voltaje CA varía de +170 V a -170 V y la corriente de 14.1 A a –14.1 A.
Resistencia pura en circuitos CA (Gp:) A (Gp:) Fuente CA (Gp:) R (Gp:) V
El voltaje y la corriente están en fase, y la ley de Ohm se aplica para corrientes y voltajes efectivos. Ley de Ohm: Veff = ieffR (Gp:) Vmax (Gp:) imax (Gp:) Voltaje (Gp:) Corriente
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