Fundamentos Esenciales de la Corriente Alterna y Sistemas Trifásicos

Ventajas de la Corriente Alterna

• Evitan el uso de colectores, ya que la energía eléctrica se produce directamente en el estator del generador.
• La corriente alterna puede elevarse y reducirse con facilidad gracias a los transformadores eléctricos, los cuales requieren corrientes variables para funcionar.
• Los motores de CA son más robustos que los de CC y son más apropiados para la mayoría de las aplicaciones.
• La conversión de CA a CC es sencilla y económica gracias a los rectificadores basados en diodos.

Producción de la Corriente Alterna

Se produce utilizando un campo magnético fijo, generado por un imán, dentro del cual se hace girar un conductor eléctrico en forma de espira. Al cortar los conductores en su movimiento giratorio dentro del campo magnético, se produce en ellos una fuerza electromotriz de inducción, que se manifiesta como una tensión (V) en los extremos de la espira. Para poder conectar los extremos a un receptor, es necesario utilizar un par de anillos conductores, unidos eléctricamente a los extremos y situados en el eje de giro de la espira. Los receptores se conectan a través de unas escobillas fijas de grafito, logrando un contacto eléctrico aceptable con los anillos colectores.

Valores Característicos de la Corriente Alterna

En función del tiempo o del ángulo de giro, aparece una curva que se conoce como senoide. Esto es así porque la tensión senoidal, que tomaremos como ejemplo, es la CA que disponemos en nuestras viviendas, de 230V y con una frecuencia de 50 ciclos por segundo (o 50 Hz).

Valor Instantáneo

Es el valor que toma la tensión en cada instante del tiempo, siguiendo la función senoidal: v = V_max * sen(ω*t).

Valor Máximo

La tensión senoidal alcanza diferentes valores según la posición relativa de los conductores respecto al campo magnético. Varía a cada instante, de tal forma que por cada ciclo es dos veces nula y dos veces máxima (pero de sentido opuesto).

Tensión Eficaz

Dado que la tensión cambia constantemente, se hace necesario un valor intermedio que represente la tensión para realizar cálculos y medidas. V_ef = V_max / √2

Intensidad Eficaz

La intensidad de la corriente varía según una función senoidal, siendo dos veces nula y dos veces máxima por cada ciclo del alternador. La intensidad eficaz es el valor intermedio que produce los mismos efectos energéticos que una corriente continua del mismo valor. Aplicando la Ley de Ohm: I_ef = V_ef / R, siendo I_ef = I_max / √2. Los valores máximos que alcanza la CA son muy importantes, ya que es necesario seleccionar los aislantes adecuados para aparatos y conductores eléctricos que sean capaces de soportar dichos valores máximos.

Ventajas de los Sistemas Trifásicos

• Un sistema trifásico utiliza tres o cuatro hilos (tres fases más el neutro), lo que permite obtener dos tensiones diferentes.
• Ofrece dos tensiones diferentes: Fase-Neutro (F-N) de 230V y Fase-Fase (F-F) de 400V.
• En una conexión trifásica, se puede utilizar la tensión más elevada en el sector industrial y, por seguridad, la tensión más baja en el sector doméstico.
• Los sistemas trifásicos logran transportar la energía eléctrica con un ahorro considerable en la sección de los conductores.
• Todas estas ventajas hacen que, en la actualidad, la mayor parte de la energía eléctrica se produzca, transporte, distribuya y consuma en forma de CA trifásica.

Conexión de Receptores (Cargas)

Podemos conectar los receptores en configuración de triángulo, en estrella, o incluso utilizar cargas monofásicas conectadas entre fase y neutro, o entre fase y fase. En los primeros casos (triángulo y estrella), se tratará, en la mayoría de las ocasiones, de cargas trifásicas equilibradas como, por ejemplo, motores trifásicos u hornos trifásicos. Las cargas monofásicas estarían constituidas por lámparas y todo tipo de receptores monofásicos. En este caso, conviene siempre repartir por igual las cargas monofásicas entre cada una de las fases; en caso contrario, el sistema sería desequilibrado, produciéndose diferentes corrientes por cada fase, lo que desestabilizaría notablemente el sistema.