Fundamentos de la Corriente Alterna (AC)
Antonio Jesús Romero Vallecillos
Profesor de Tecnología e Ingeniería en Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato
La corriente alterna (C.A.) es el tipo de corriente eléctrica utilizado en la generación, transporte y distribución de energía eléctrica. A diferencia de la corriente continua (C.C.), en la que la tensión y la intensidad mantienen siempre el mismo sentido, en corriente alterna estas magnitudes varían periódicamente con el tiempo.
La forma de onda más importante en electrotecnia es la onda senoidal, ya que es la generada de forma natural por los alternadores de las centrales eléctricas y presenta importantes ventajas técnicas para el transporte de energía.
1. Magnitudes características de una onda senoidal
1.1. Expresión general de una magnitud alterna senoidal
Una tensión o intensidad alterna senoidal puede expresarse matemáticamente mediante:
$$ x(t)=X_{max}\sin(\omega t+\varphi)$$
donde:
| Símbolo | Magnitud | Unidad |
| $$x(t)$$ | Valor instantáneo | V, A |
| $$X_{max}$$ | Valor máximo o amplitud | V, A |
| $$\omega$$ | Pulsación angular | rad/s |
| $$t$$ | Tiempo | s |
| $$\varphi$$ | Fase inicial | rad o ° |
1.2. Valor máximo o amplitud
El valor máximo (también llamado amplitud) es el mayor valor positivo que alcanza la onda.
Se representa por: $$ X_{max} $$ y coincide con la distancia entre el eje horizontal y el punto más alto de la onda.
Interpretación física: Si una tensión tiene: $$ V_{max}=325\ V $$ significa que durante cada ciclo alcanza momentáneamente dicho valor.
1.3. Período
El período es el tiempo que tarda la onda en completar un ciclo completo.
Se representa por T y se mide en segundos (s).
Interpretación física Tras un período, la onda vuelve exactamente al mismo estado.
1.4. Frecuencia
La frecuencia indica el número de ciclos que se producen cada segundo.
Se representa mediante: $$f$$ y se mide en hercios (Hz),por ejemplo: 100 Hz nos indica que la onda ha realizado 100 vibraciones en 1 segundo, es decir que ha completado 100 ciclos o vueltas en ese tiempo.
La relación con el período es inversa: $$ f=\frac{1}{T} $$
Ejemplo
Si el periodo de una onda senoidal es de 20 milisegundos: $$ T=0,02\ s $$
entonces la frecuencia de la onda es: $$ f=\frac{1}{0,02}=50\ Hz $$
La red eléctrica europea funciona precisamente a 50 Hz.
1.5. Pulsación o frecuencia angular
La pulsación expresa la velocidad angular con la que gira el vector asociado a la onda senoidal. Puede medirse en rad/s o en r.p.m. (revoluciones por minuto)
Se representa por: $$\omega$$
y se mide en: $$rad/s$$
Relación entre período, frecuencia y pulsación
$$\omega=2\pi f=\frac{2\pi}{T}$$
De esta expresión se deduce:
- Si aumenta la frecuencia, disminuye el período.
- Si aumenta la frecuencia, aumenta la pulsación.
- Las tres magnitudes describen la rapidez de repetición de la onda.
Ejemplo
Calcular la pulsación de una señal de: $$f=50\ Hz$$
Solución:
$$\omega=2\pi f$$
$$\omega=2\pi\cdot50$$
$$\omega=314,16\ rad/s$$
1.6. Fase inicial (Desfase)
La fase inicial indica la posición de la onda en el instante t=0. Se representa por: $$\varphi$$
Interpretación física
Permite desplazar horizontalmente una onda respecto al origen temporal. La onda estará retrasada si: $$\varphi<0$$
Y estará adelantada si: $$\varphi>0$$
En corriente alterna suele haber un desfase entre la intensidad y la tensión (voltaje) y esto tiene consecuencias muy importantes en el rendimiento energético de las instalaciones eléctricas de corriente alterna.