QU ES LA FRECUENCIA DE LA CORRIENTE ALTERNA

QU ES LA FRECUENCIA DE LA CORRIENTE ALTERNAFRECUENCIA

La frecuencia de la corriente alterna (C.A.) constituye un fenmeno fsico que se repite cclicamente un nmero determinado de veces durante un segundo de tiempo y puede abarcar desde uno hasta millones de ciclos o hertz (Hz) por segundo

En esta ilustracin se puede observar a la izquierda, la representacin grfica de una onda sinusoidal de. corriente alterna con una frecuencia de un ciclo o hertz por segundo, mientras que a la derecha aparece.. la misma onda, pero ahora con cinco ciclos o hertz por segundo de frecuencia.

La frecuencia se representa con la letra ( f ) y su unidad de medida es el ciclo o hertz (Hz) por segundo. Sus mltiplos ms generalmente empleados son los siguientes:

kilohertz (kHz) = 103 hertz = mil hertz

megahertz (MHz) = 106 hertz = un milln de hertz

gigahertz (GHz) = 109 hertz = mil millones de hertz

La corriente alterna puede tener diferentes formas de onda, pero la ms comn es la que presenta una onda sinusoidal o senoidal por cada ciclo de frecuencia.AMPLITUD DE ONDALa amplitud de onda es el valor mximo, tanto positivo como negativo, que puede llegar a adquirir la sinusoide de una seal de corriente alterna. El valor mximo positivo que toma la amplitud de una onda senoidal recibe el nombre de "pico o cresta", mientras que el valor mximo negativo de la propia onda se denomina "vientre o valle". El punto donde el valor de la onda se anula al pasar del valor positivo al negativo, o viceversa, se conoce como nodo o cero.

PERODO DE LA CORRIENTE ALTERNAEl tiempo que demora cada valor de la sinusoide de corriente alterna en repetirse o cumplir un ciclo completo, ya sea entre pico y pico, entre valle y valle o entre nodo y nodo, se conoce como perodo. El perodo se expresa en segundos y se representa con la letra (T).

El perodo es lo inverso de la frecuencia y, matemticamente, se puede representar por medio de la siguiente frmula:

Por tanto, por medio de esta frmula podemos conocer tambin cul es la frecuencia de la corriente conociendo previamente el valor del perodo. Para ello despejamos ( f ) de la forma siguiente y el resultado se obtendr en hertz o ciclos por segundos:

LOGITUD DE ONDALa longitud de onda representa la distancia existente entre dos picos o crestas consecutivos, dos valles consecutivos o el doble de la distancia entre un nodo y otro de la onda sinusoidal o senoidal de una corriente alterna, medida en metros. La longitud de onda se representa por medio de la letra griega lambda ().

De acuerdo con la longitud que posea una onda sinusoidal, adems del metro como unidad de medida, se utilizan tambin mltiplos, como el kilmetro (km) y submltiplos como el centmetro (cm), el milmetro (mm) y el nanmetro (nm) (un nanmetro equivale a la millonsima parte de un metro = 10-9 metros = 0,000000001 m).

La longitud de una onda sinusoidal es inversamente proporcional a la frecuencia de la corriente. Es decir, a frecuencias muy bajas la onda puede alcanzar kilmetros de longitud entre cresta y cresta, mientras que a frecuencias ms altas la distancia se acorta.

La frecuencia de la corriente que suministran los generadores o alternadores de las plantas elctricas a las industrias y ciudades es, por ejemplo, de 50 ciclos por segundo o hertz (Hz) en Europa y de 60 ciclos por segundo o hertz en Amrica. Para generar corrientes de 50 ciclos de frecuencia, los generadores tienen que girar a una velocidad constante de 3000 min-1 (revoluciones por minuto, o rpm) Si dividimos 3000 min-1 entre 60 segundos obtendremos como resultado 50 ciclos. Por otra parte, para obtener 60 Hz de frecuencia es necesario aumentar la velocidad de giro del rotor del generador o alternador hasta alcanzar 3600 rpm (3600 min-1 / 60 seg = 60 ciclos).

La unidad de medida de la corriente alterna se denomina hertz (Hz), en honor del fsico alemn Heindrich Rudolf Hertz (1857 1894), quien descubri el principio que rige la propagacin de las ondas electromagnticas, conocidas tambin como ondas hertzianas. Aos ms tarde el fsico e inventor italiano Guglielmo Marconi, basndose en ese principio descubierto por Hertz, logr construir el primer transmisor de ondas de radio.La frecuencia de la corriente alterna para uso industrial y domstico ocupa slo una pequea porcin del espectro de ondas electromagnticas, correspondiente a las frecuencias extremadamente bajas, mientras que las de radio, televisin, microondas, rayos infrarrojos, etc., alcanzan valores de frecuencias mucho ms altos.

LA CORRIENTE ALTERNA (C.A.)Adems de la existencia de fuentes de FEM de corriente directa o continua (C.D.) (como la que suministran las pilas o las bateras, cuya tensin o voltaje mantiene siempre su polaridad fija), se genera tambin otro tipo de corriente denominada alterna (C.A.), que se diferencia de la directa por el cambio constante de polaridad que efecta por cada ciclo de tiempo.

Una pila o batera constituye una fuente de suministro de corriente directa, porque su polaridad se mantiene siempre fija.

La caracterstica principal de una corriente alterna es que durante un instante de tiempo un polo es negativo y el otro positivo, mientras que en el instante siguiente las polaridades se invierten tantas veces como ciclos o hertz por segundo posea esa corriente. No obstante, aunque se produzca un constante cambio de polaridad, la corriente siempre fluir del polo negativo al positivo, tal como ocurre en las fuentes de FEM que suministran corriente directa.

Veamos un ejemplo prctico que ayudar a comprender mejor el concepto de corriente alterna:

Corriente alterna pulsante de un ciclo o hertz (Hz) por segundo.

Si hacemos que la pila del ejemplo anterior gire a una determinada velocidad, se producir un cambio constante de polaridad en los bornes donde hacen contacto los dos polos de dicha pila. Esta accin har que se genere una corriente alterna tipo pulsante, cuya frecuencia depender de la cantidad de veces que se haga girar la manivela a la que est sujeta la pila para completar una o varias vueltas completas durante un segundo.

En este caso si hacemos una representacin grfica utilizando un eje de coordenadas para la tensin o voltaje y otro eje para el tiempo en segundos, se obtendr una corriente alterna de forma rectangular o pulsante, que parte primero de cero volt, se eleva a 1,5 volt, pasa por 0 volt, desciende para volver a 1,5 volt y comienza a subir de nuevo para completar un ciclo al pasar otra vez por cero volt.

Si la velocidad a la que hacemos girar la pila es de una vuelta completa cada segundo, la frecuencia de la corriente alterna que se obtiene ser de un ciclo o hertz por segundo (1 Hz). Si aumentamos ahora la velocidad de giro a 5 vueltas por segundo, la frecuencia ser de 5 ciclos o hertz por segundo (5 Hz). Mientras ms rpido hagamos girar la manivela a la que est sujeta la pila, mayor ser la frecuencia de la corriente alterna pulsante que se obtiene.

Seguramente sabrs que la corriente elctrica que llega a nuestras casas para hacer funcionar las luces, los equipos electrodomsticos, electrnicos, etc. es, precisamente, alterna, pero en lugar de pulsante es del tipo sinusoidal o senoidal.

En Europa la corriente alterna que llega a los hogares es de 220 volt y tiene una frecuencia de 50 Hz, mientras que en la mayora de los pases de Amrica la tensin de la corriente es de 110 120 volt, con una frecuencia de 60 Hz. La forma ms comn de generar corriente alterna es empleando grandes generadores o alternadores ubicados en plantas termoelctricas, hidroelctricas o centrales atmicas.

FORMAS DIFERENTES DE CORRIENTE ALTERNADe acuerdo con su forma grfica, la corriente alterna puede ser:

Rectangular o pulsante

Triangular

Diente de sierra

Sinusoidal o senoidal

(A) Onda rectangular o pulsante. (B) Onda triangular. (C) Onda diente de sierra. (D) Onda sinusoidal o senoidal.

De todas estas formas, la onda ms comn es la sinusoidal o senoidal.

Cualquier corriente alterna puede fluir a travs de diferentes dispositivos elctricos, como pueden ser resistencias, bobinas, condensadores, etc., sin sufrir deformacin.

La onda con la que se representa grficamente la corriente sinusoidal recibe ese nombre porque su forma se obtiene a partir de la funcin matemtica de seno.

En la siguiente figura se puede ver la representacin grfica de una onda sinusoidal y las diferentes partes que la componen:

De donde:A = Amplitud de ondaP = Pico o crestaN = Nodo o valor ceroV = Valle o vientreT = Perodo

Amplitud de onda: mximo valor que toma una corriente elctrica. Se llama tambin valor de pico o valor de cresta.

Pico o cresta: punto donde la sinusoide alcanza su mximo valor.

Nodo o cero: punto donde la sinusoide toma valor 0.

Valle o vientre: punto donde la sinusoide alcanza su mnimo valor.

Perodo: tiempo en segundos durante el cual se repite el valor de la corriente. Es el intervalo que separa dos puntos sucesivos de un mismo valor en la sinusoide. El perodo es lo inverso de la frecuencia y, matemticamente, se representa por medio de la siguiente frmula:

T = 1 / FComo ya se vio anteriormente, la frecuencia no es ms que la cantidad de ciclos por segundo o hertz (Hz), que alcanza la corriente alterna. Es el inverso del perodo y, matemticamente, se representa de la manera siguiente:

F = 1 / TMLTIPLOS DEL HERTZ Y VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA

MULTIPLOS DE HERTZ (Hz)

Kilohertz (kHz) = 103 Hz = 1 000 HzMegahertz (MHz) = 106 Hz = 1 000 000 HzGigahertz (GHz) = 109 Hz = 1 000 000 000 Hz

VENTAJAS DE LA CORRIENTE ALTERNA

Entre algunas de las ventajas de la corriente alterna, comparada con la corriente directa o continua, tenemos las siguientes:

Permite aumentar o disminuir el voltaje o tensin por medio de transformadores.

Se transporta a grandes distancias con poca de prdida de energa.

Es posible convertirla en corriente directa con facilidad.

Al incrementar su frecuencia por medios electrnicos en miles o millones de ciclos por segundo (frecuencias de radio) es posible transmitir voz, imagen, sonido y rdenes de control a grandes distancias, de forma inalmbrica.

Los motores y generadores de corriente alterna son estructuralmente ms sencillos y fciles de mantener que los de corriente directa.

Corriente Alterna (C.A.)

Frecuencia, periodo, Tensin Pico-Pico, RMSLa diferencia de la corriente alterna con la corriente continua, es que la continua circula slo en un sentido.La corriente alterna (como su nombre lo indica) circula por durante un tiempo en un sentido y despus en sentido opuesto, volvindose a repetir el mismo proceso en forma constante.Este tipo de corriente es la que nos llega a nuestras casas y la usamos para alimentar la TV, el equipo de sonido, la lavadora, la refrigeradora, etc.En el siguiente grfico se muestra la tensin (que es tambin alterna) y tenemos que la magnitud de sta vara primero hacia arriba y luego hacia abajo (de la misma forma en que se comporta la corriente) y nos da una forma de onda llamada: onda senoidal.El voltaje vara continuamente, y para saber que voltaje tenemos en un momento especfico, utilizamos la frmula; V = Vp x Seno () donde Vp = V pico (ver grfico) es el valor mximo que obtiene la onda y es una distancia angular y se mide en gradosAclarando un poco esta ltima parte y analizando el grfico, se ve que la onda senoidal es peridica (se repite la misma forma de onda continuamente)Si se toma un perodo de sta (un ciclo completo), se dice que tiene una distancia angular de 360 grados.Y con ayuda de la frmula que ya dimos, e incluyendo (distancia angular para la cual queremos saber el voltaje) obtenemos el voltaje instantneo de nuestro inters.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.)FRECUENCIA:(f) Si se pudiera contar cuantos ciclos de esta seal de voltaje suceden en un segundo tendramos: la frecuencia de esta seal, con unidad de ciclos / segundo, que es lo mismo que Hertz o Hertzios.PERIODO:(T) El tiempo necesario para que un ciclo de la seal anterior se produzca, se llama perodo (T) y tiene la frmula: T = 1 / f, o sea el perodo (T) es el inverso de la frecuencia. (f)VOLTAJE PICO-PICO:(Vpp) Analizando el grfico se ve que hay un voltaje mximo y un voltaje mnimo. La diferencia entre estos dos voltajes es el llamado voltaje pico-pico (Vpp) y es igual al doble del Voltaje Pico (Vp) (ver grfico). Ver Valor RMS, Valor Pico, Valor Promedio. Este tipo de graficos se pueden observar con facilidad con ayuda de un osciloscopioVOLTAJE RMS.(Vrms): Se puede obtener el voltaje equivalente en corriente continua (Vrms) de este voltaje alterno con ayuda de la frmula Vrms = 0.707 x Vp. Ver Valor RMS, Valor Pico, Valor PromedioEste valor de voltaje es el que obtenemos cuando utilizamos un multmetro.Ahora, algo para pensar........:Si se prepara un voltmetro para que pueda medir voltajes en corriente alterna (a.c.) y medimos la salida de un tomacorriente de una de nuestras casas, lo que vamos a obtener es: 110 Voltios o 220 Voltios aproximadamente, dependiendo del pas donde se mida.El voltaje que leemos en el voltmetro es un VOLTAJE RMS de 110 o 220 Voltios.!!!Cul ser el voltaje pico (Vp) de esta seal???Revisando la frmula del prrafo anterior despejamos Vp. Vp = Vrms / 0.707- Caso Vrms = 110 V, Vp = 110 / 0.707 = 155.6 Voltios- Caso Vrms = 220 V, Vp = 220 / 0.707 = 311.17 Voltios