¿Qué es corriente alterna?
La corriente alterna (como su nombre lo indica) es la corriente que circula por un tiempo en un sentido y después en sentido opuesto, volviéndose a repetir el mismo proceso en forma constante.
La frecuencia de este proceso se repite de 50 o 60 veces por segundo (50 Hz o 60 Hz). Este tipo de corriente es la que nos llega a los tomacorrientes de nuestras casas y la usamos para hacer funcionar la TV, el equipo de sonido, la lavadora, la refrigeradora, etc.
La corriente alterna, también representada por “CA” o “AC”, se diferencia de la corriente continua (CC) en que esta última circula solo en un sentido.
Representación gráfica de una señal de corriente alterna
La forma más usual de la corriente alterna es la onda senoidal. También hay otras formas, como son la onda triangular y la onda cuadrada. Hablaremos aquí de la onda senoidal, muy común porque es la que nos llega a nuestras casas a través de la red de distribución de energía eléctrica.
En el gráfico anterior se muestra la variación de la magnitud del voltaje con respecto al tiempo. La magnitud de este varía primero hacia arriba y luego hacia abajo. La forma de onda obtenida se llama onda senoidal.
Ventajas de la corriente alterna
Ampliación y reducción del voltaje en CA
Una de las ventajas más evidentes que tiene el voltaje en corriente alterna es que puede ser ampliado o reducido en amplitud por medio de transformadores. Si se aumenta el voltaje, disminuye la corriente en la misma proporción y, si se disminuye el voltaje, aumenta la corriente en la misma proporción sin perder la potencia transmitida.
Distribución de la energía más barata
En el proceso de distribución de energía eléctrica, se utilizan transformadores de distribución para elevar el voltaje a niveles del orden de decenas de kilovoltios. Con el aumento del voltaje, disminuye la corriente que se necesita transportar; el calibre de los conductores utilizados es más delgado y el costo del mismo es menor.
Esto es especialmente útil en el transporte de corriente a grandes distancias, como desde las hidroeléctricas hasta las subestaciones con transformadores de distribución que distribuyen la electricidad a empresas y a la población en general.
Obtención de corriente continua partiendo de la corriente alterna.
Si se desea obtener corriente continua a partir de corriente alterna, se puede utilizar un sistema de rectificación de fácil obtención. Ver diagrama de bloques de una fuente de tensión.
Propiedades de la corriente alterna
Todas las señales senoidales, como la corriente alterna y otras, tienen características que es necesario tomar en cuenta para entender el comportamiento de sistemas eléctricos y electrónicos.
Frecuencia (f)
Si se pudiera contar cuántos ciclos de esta señal senoidal de corriente alterna suceden en un segundo, tendríamos la frecuencia de esta señal, con unidad de ciclos/segundo, que es lo mismo que hertz o hercios.
Periodo (T)
El tiempo necesario para que un ciclo de la señal senoidal anterior se produzca se llama período (T) y tiene la fórmula: T = 1/f, o sea, el período (T) es el inverso de la frecuencia. (f).
Voltaje pico-pico (Vpp)
Analizando el gráfico, se ve que hay un voltaje máximo y un voltaje mínimo. Los dos son voltajes pico (Vp). La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (Vpp) y es igual al doble del voltaje pico (Vp) (ver gráfico).
Ver Valor RMS, Valor Pico, Valor Promedio. Este tipo de gráficos se puede observar con facilidad con ayuda de un osciloscopio.
Voltaje RMS (Vrms):
Se puede obtener el voltaje (Vrms) equivalente en corriente continua de este voltaje alterno con ayuda de la fórmula Vrms = 0.707 x Vp. Ver: Valor RMS, Valor Pico, Valor Promedio. El voltaje RMS es el valor de voltaje que obtenemos cuando utilizamos un multímetro para medir un voltaje alterno.
Ejemplo: Si tenemos un voltaje pico-pico (Vpp) de 680 V, ¿cuál es el voltaje RMS (VRMS)?
- Primero se obtiene el voltaje pico: Vp = Vpp/2 = 340 V.
- Usando la fórmula para encontrar Vrms: Vrms = 0.707 x Vp = 0.707 x 340 V = 240.38 voltios.
Voltaje instantáneo en una señal de corriente alterna
El voltaje alterno varía continuamente, y para saber qué voltaje tenemos en un momento específico, utilizamos la siguiente fórmula: V = Vp x seno(Θ), donde:
- Vp = V pico es el valor máximo que obtiene la onda y
- Θ es una distancia angular y se mide en grados y está sobre el eje X (el eje horizontal en el gráfico anterior).
Aclarando un poco esta última parte y analizando el gráfico, se ve que la onda senoidal es periódica (se repite la misma forma de onda continuamente). Si se toma un período de esta (un ciclo completo), se dice que tiene una distancia angular de 360 grados.
Y con ayuda de la fórmula anterior, e incluyendo Θ (distancia angular para la cual queremos saber el voltaje), obtenemos el voltaje instantáneo de nuestro interés. Para cada distancia angular diferente, el valor del voltaje es diferente, siendo en algunos casos positivo y en otros, negativo (cuando se invierte su polaridad). Observando el gráfico anterior,
¿Cuál es el valor del voltaje en el inicio de la onda?
Vp = 10 V y el ángulo es 0 grados. Utilizando la fórmula: V = Vp x seno(Θ) = 10 x sen(0) = 10 x 0 = 0 voltios.
¿Cuál es el valor del voltaje en el primer pico de la onda?
En este punto, la onda está a 90 grados del inicio, entonces V = Vp x seno(90) = 10 x 1 = 10 voltios.
¿Cuál es el valor del voltaje a una distancia angular de 120 grados?
V = Vp x sen(Θ) = 10 x seno(120) = 8.66 voltios
¿Cuál es el valor del voltaje a una distancia angular de 210 grados?
V = Vp x seno(Θ) = 10 x seno(210) = -5 voltios
Corriente alterna (CA) vs. corriente continua (CC)
La corriente continua y la corriente alterna tienen diferentes aplicaciones.
- Un área donde se prefiere la corriente alterna sobre la corriente continua es su facilidad de transformar y transportar la energía eléctrica. Con la corriente continua, esto también es posible, pero por un método poco práctico y muy caro.
- Por otro lado, la corriente continua se puede almacenar en baterías para hacer funcionar una gran variedad de artículos electrónicos.
- También se entiende como corriente alterna a las señales de audio, radio y otras que se transmiten a través de antenas o cables. Estas señales tienen, por lo general, amplitudes menores y su frecuencia depende de la aplicación que tenga.
