Puntos de discusión
- Introducción al circuito de CA
- Terminologías importantes relacionadas con el circuito de CA
- Circuito de CA resistivo puro
- Circuito de CA capacitivo puro
- Circuito CA inductivo puro
Introducción al circuito de CA
AC significa corriente alterna. Si el flujo de carga de una fuente de energía cambia periódicamente, el circuito se denominará circuito de CA. El voltaje y la corriente (tanto en magnitud como en dirección) de un circuito de CA cambian con el tiempo.
El circuito de CA presenta una resistencia adicional hacia el flujo de corriente ya que la impedancia y la reactancia también están presentes en los circuitos de CA. En este artículo, discutiremos tres circuitos de CA elementales pero importantes y fundamentales. Descubriremos las ecuaciones de voltaje y corriente, diagramas de fasores, formatos de potencia para ellos. Se pueden derivar circuitos más complicados pero básicos a partir de estos circuitos, como: circuitos en serie RC, circuitos en serie LC, circuitos en serie RLC, etc.
¿Qué es el circuito de CC? ¡Aprenda sobre KCL, KVL! ¡Haz clic aquí!
Terminologías importantes relacionadas con el circuito de CA
Analizar el circuito de CA y estudiarlo requiere algunos conocimientos básicos de ingeniería eléctrica. Algunas de las terminologías de uso frecuente se indican a continuación como referencia. Estudielos brevemente antes de explorar la familia de circuitos de CA.
- Amplitud: La energía fluye en el circuito de CA en forma de ondas sinusoidales. La amplitud se refiere a la magnitud máxima de la onda que se puede alcanzar tanto en el dominio positivo como en el negativo. La magnitud máxima se representa como Vm e Im (para voltaje y corriente, respectivamente).
- Alternancia: Las señales sinusoidales tienen un período de 360o. Eso significa que la ola se repite después de un 360o espacio de tiempo. La mitad de este ciclo se denomina alternancia.
- Valor instantáneo: La magnitud del voltaje y la corriente dados en cualquier instante se conoce como valor instantáneo.
- Frecuencia: La frecuencia viene dada por el número de ciclos creados por una onda en un lapso de tiempo de un segundo. La unidad de frecuencia viene dada por Hertz (Hz).
- Periodo de tiempo: El período de tiempo se puede definir como el lapso de tiempo que tarda una ola en completar un ciclo completo.
- Forma de onda La forma de onda es la representación gráfica de la propagación de ondas.
- Valores RMS: El valor RMS significa el valor de la 'raíz cuadrada media'. El valor RMS de cualquier componente de CA representa el valor equivalente de CC de la cantidad.
Circuito de CA resistivo puro
Si un circuito de CA solo consta de una resistencia pura, ese circuito se denominará circuito de CA puramente resistivo. No hay inductor o capacitor involucrado en este tipo de circuito de CA. En este circuito, la potencia generada por la resistencia y los componentes de energía, voltajes y corrientes, se mantienen en una fase idéntica. Eso asegura que el aumento de voltaje y corriente para el valor pico o el valor máximo ocurra al mismo tiempo.
Supongamos que el voltaje de la fuente es V, el valor de resistencia es R, la corriente que fluye a través del circuito es I. La resistencia está conectada en serie. La siguiente ecuación da el voltaje del circuito.
V = Vm Sinωt
Ahora, de la ley de Ohm, sabemos que V = IR, o I = V / R
Entonces, la corriente que seré
Yo = (Vm / R) Sinωt
O, yo = yom Sinωt; yom V =m R
La corriente y el voltaje tendrán el valor máximo para ωt = 90o.
Diagrama fasorial de un circuito puramente resistivo
Al observar las ecuaciones, podemos concluir que no hay diferencia de fase entre la corriente y el voltaje del circuito. Eso significa que la diferencia del ángulo de fase entre los dos componentes de energía será cero. Por lo tanto, no hay retraso o adelanto entre el voltaje y la corriente del circuito de CA resistivo puro.
Potencia en un circuito puramente resistivo
Como se mencionó anteriormente, la corriente y el voltaje permanecen en la misma fase en el circuito. Él la potencia se da como una multiplicación del voltaje y actual Propuesto para circuitos AC, los valores instantáneos de tensión y corriente se toman en consideración para el cálculo de potencia.
Entonces, el poder se puede escribir como: P = vm Sinωt * Im Sinωt.
O, P = (Vm * YOm / 2) * 2 Sinω2t
O, P = (Vm / √2) * (yom/ √2) * (1 - Cos2ωt)
O, P = (Vm / √2) * (yom/ √2) - (Vm / √2) * (yom/ √2) * Cos2ωt
Ahora para la potencia promedio en el circuito de CA,
P = Promedio de [(Vm / √2) * (yom/ √2)] - Promedio de [(Vm / √2) * (yom/ √2) * Cos2ωt]
Ahora, Cos2ωt es cero.
Entonces, el poder viene como ... P = vrms *Irms.
Aquí, P representa la potencia media, Vrms significa voltaje cuadrático medio, y yorms representa el valor cuadrático medio de la corriente.
Circuito de CA capacitivo puro
Si un circuito de CA solo consta de un condensador puro, ese circuito se denominará circuito de CA capacitivo puro. No hay ninguna resistencia o inductor involucrado en esta forma de circuito de CA. Un capacitor típico es un dispositivo eléctrico pasivo que almacena energía eléctrica en un campo eléctrico. Es un dispositivo de dos terminales. La capacitancia se conoce como el efecto del capacitor. La capacitancia tiene una unidad - Farad (F).
Cuando se aplica voltaje a través del capacitor, el capacitor se carga y, después de un tiempo, comienza a descargarse cuando se quita la fuente de voltaje.
Supongamos que el voltaje de la fuente es V; la capacitor tiene una capacitancia de C, la corriente que circula por el circuito es I.
La siguiente ecuación da el voltaje del circuito.
V = Vm Sinωt
La carga del condensador está dada por Q = CVy yo = dQ / dt da la corriente dentro del circuito.
¿Entonces I = C dV / dt; como I = dQ / dt.
O, Yo = C d (Vm Sinωt) / dt
O, I = Vm C d (Senωt) / dt
O, yo = ω Vm C Costo.
O, I = [Vm / (1 / ωC)] sin (ωt + π / 2)
O, yo = (Vm / Xc) * sin (ωt + π / 2)
Xc se conoce como la reactancia del circuito de CA (específicamente la reactancia capacitiva). La corriente máxima se observará cuando (ωt + π / 2) = 90o.
Por lo tanto, la Im = Vm/Xc
Diagrama fasorial del circuito capacitivo puro
Al observar las ecuaciones, podemos concluir que el voltaje del circuito supera el valor actual en un ángulo de 90 grados. El diagrama fasorial del circuito se muestra a continuación.
Potencia en un circuito puramente capacitivo
Como se mencionó anteriormente, la fase de voltaje tiene una ventaja sobre la corriente de 90 grados en el circuito. La potencia se da como una multiplicación de voltaje y corriente. Para los cálculos de circuitos de CA, se tienen en cuenta los valores instantáneos de voltaje y corriente destinados al cálculo de la potencia.
Entonces, la potencia para este circuito se puede escribir como: P = vm Sinωt * Im Sin (ωt + π / 2)
O, P = (Vm * YOm * Sinωt * Costωt)
O, P = (Vm / √2) * (yom/ √2) * Sin2ωt
O, P = 0
Entonces, de las derivaciones, podemos decir que la potencia promedio del circuito capacitivo es cero.
Circuito CA inductivo puro
Si un circuito de CA solo consta de un inductor puro, ese circuito se denominará circuito de CA inductivo puro. No hay en absoluto resistencias o condensadores están involucrados en este tipo de circuito de CA. Un inductor típico es un dispositivo eléctrico pasivo que almacena energía eléctrica en los campos magnéticos. Es un dispositivo de dos terminales. La inductancia se conoce como el efecto del inductor. La inductancia tiene una unidad: Henry (H). La energía almacenada también podría devolverse al circuito como corriente.
Supongamos que el voltaje de la fuente es V; el inductor tiene una inductancia de L, la corriente que fluye a través del circuito es I.
La siguiente ecuación da el voltaje del circuito.
V = Vm Sinωt
El voltaje inducido está dado por - E = - L dI / dt
¿Entonces V = - E
O, V = - (- L dI / dt)
O, Vm Sinωt = L dI / dt
O, dI = (Vm / L) Sinωt dt
Ahora, aplicando la integración en ambos lados, podemos escribir.
O, ∫ dI = ∫ (Vm / L) Sinωt dt
O, I = (Vm / ωL) * (- Cosωt)
O, I = (Vm / ωL) sin (ωt - π / 2)
O, yo = (Vm / XL) sin (ωt - π / 2)
Aquí, XL = ωL y se conoce como reactancia inductiva del circuito.
La corriente máxima se observará cuando (ωt - π / 2) = 90o.
Por lo tanto, la Im = Vm/XL
Diagrama fasorial del circuito inductivo puro
Al observar las ecuaciones, podemos concluir que la corriente del circuito supera el valor del voltaje en un ángulo de 90 grados. El diagrama fasorial del circuito se muestra a continuación.
Potencia en un circuito puramente inductivo
Como se mencionó anteriormente, una fase de corriente tiene una sobretensión de 90 grados en el circuito. La potencia se da como una multiplicación de voltaje y corriente. Para los circuitos de CA, los valores instantáneos de voltaje y corriente se tienen en cuenta para el cálculo de la potencia.
Entonces, la potencia para este circuito se puede escribir como: P = vm Sinωt * Im Sin (ωt - π / 2)
O, P = (Vm * YOm * Sinωt * Costωt)
O, P = (Vm / √2) * (yom/ √2) * Sin2ωt
O, P = 0
Entonces, de las derivaciones, podemos decir que la potencia promedio del circuito inductivo es cero.
Hola, soy Sudipta Roy. He realizado B. Tech en Electrónica. Soy un entusiasta de la electrónica y actualmente me dedico al campo de la Electrónica y las Comunicaciones. Tengo un gran interés en explorar tecnologías modernas como la IA y el aprendizaje automático. Mis escritos están dedicados a proporcionar datos precisos y actualizados a todos los estudiantes. Ayudar a alguien a adquirir conocimientos me produce un inmenso placer.
Conectémonos a través de LinkedIn –
