Fundamentos y Parámetros Clave de la Corriente Alterna Senoidal

Introducción a la Corriente Alterna Senoidal

Definición y Generación

Una tensión o corriente que cambia de sentido a intervalos de tiempo se llama tensión o corriente alterna (CA).

Una tensión o corriente alterna cuyos valores instantáneos son proporcionales a los valores que toma el seno de 0º a 360º se llama tensión o corriente senoidal.

Un conductor o bobina que gira dentro de un campo magnético, al cortar las líneas de fuerza del campo, genera una tensión que es proporcional al valor del seno del ángulo descrito por el conductor, es decir, una fuerza electromotriz (f.e.m.) senoidal.

Parámetros Fundamentales de la CA Senoidal

Los valores fundamentales de la corriente alterna senoidal son:

• Frecuencia
• Periodo
• Valor instantáneo
• Valor máximo
• Valor eficaz
• Valor medio

Frecuencia (f)

Es el número de veces que la magnitud alterna se repite en un segundo. Su unidad es el hercio (Hz) o ciclo por segundo (c.p.s.). Se representa por la letra F o f.

Periodo (T)

Es el tiempo necesario para que una magnitud alterna se repita. Su unidad es el segundo y se representa por la letra T.

El periodo y la frecuencia son magnitudes inversas (T = 1/f).

Valor Instantáneo

Es el valor que toma la magnitud alterna en cada instante. Su unidad depende de la magnitud que se trate (tensión, intensidad, etc.). Se representa en minúscula (v, i).

Valor Máximo (Vmax o Imax)

Es el valor instantáneo mayor dentro de un semiperiodo. También se llama amplitud, valor de cresta o de pico. Su unidad depende de la magnitud que sea. Se representa con letras mayúsculas que representan la magnitud seguidas de max (Vmax, Imax).

En un periodo completo hay dos valores máximos: el positivo y el negativo. El valor entre estos dos puntos se llama pico-pico o cresta-cresta.

Valor Eficaz (V o I)

Es el valor más importante para operar, pues con él se obtiene el mismo resultado que operando con valores instantáneos variables. Produce los mismos efectos caloríficos en una resistencia que una corriente continua (CC) del mismo valor. Se designa con letras mayúsculas y la unidad depende de la magnitud.

Valor Medio (Vmed o Imed)

Es la media de los valores instantáneos de una señal durante un semiperiodo. Se usan letras minúsculas seguidas de med (vmed, imed) y la unidad depende de la magnitud. El valor representa la altura de un rectángulo que tenga por base un semiperiodo y de superficie igual a la delimitada por la semionda positiva o negativa.

Relaciones Matemáticas entre Valores

Las relaciones entre los valores máximo, medio y eficaz son:

• Valor Eficaz: V = Vmax / √2
• Valor Medio: Vmed = 2 × Vmax / π
• Relación entre Medio y Eficaz:
  • Vmed = (2 × √2 × Veficaz) / π ≈ 0.9 × Veficaz
  • Veficaz = (π × Vmed) / (2 × √2) ≈ 1.11 × Vmed

Representación de Señales Alternas

Representación Cartesiana vs. Vectorial (Fasorial)

La representación de señales alternas senoidales es la cartesiana, pero resulta complicada para dos o más funciones. Por ello, se utiliza más la representación vectorial o de Fresnel (fasorial).

Esta representación consiste en suponer las señales alternas como un vector de módulo igual al valor máximo que gira alrededor de un punto fijo a velocidad angular constante. Esta velocidad angular se denomina pulsación y su valor es: ω = 2 × π × f.

El valor instantáneo de la función senoidal se obtiene como la proyección del radio vector sobre el eje vertical.

Conceptos de Fase y Desfase

Fase

Se le llama fase a cada una de las posiciones que va ocupando el punto P a lo largo de su trayectoria circular.

Ángulo de Fase

Es el ángulo determinado por el radio que pasa por el punto P, considerando un instante cualquiera, con el eje de partida en movimiento.

Desfase

Si en el instante inicial el vector de la función senoidal no coincide con la horizontal, se dice que existe un desfase, cuyo valor es el ángulo que forma el valor máximo con el eje horizontal.