¿Te imaginas la vida sin electricidad? Sin electricidad, nuestras vidas no progresarían. En este tutorial aprenderás qué es un intercambio. Primero, aprendamos cuándo y cómo existieron las corrientes eléctricas.
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La electricidad no se inventa, existe en la naturaleza en forma de energía. Se realizaron muchos experimentos con la electricidad. El peligroso experimento con cometas de Benjamin Franklin demostró que los rayos son electricidad. Nikola Tesla y Thomas Edison inventaron la corriente alterna y la corriente continua. Luego, estos científicos lucharon para estandarizar la notación actual y, al final, AC ganó la batalla y nació.
Esta corriente alterna fue inventada por el famoso científico “Nicolas Tesla” quien señaló la ineficiencia de la central eléctrica de CC de Thomas Alva Edison.
Tabla de contenido
¿Qué es el intercambio?
La corriente eléctrica cuya dirección se invierte periódicamente segundo a segundo se llama “corriente alterna”. En las fuentes de alimentación de CA, la polaridad del voltaje se invierte periódicamente. Por lo tanto, la corriente invierte periódicamente su dirección. De ahí el nombre de corriente alterna (CA), que indica que la corriente es alterna (periódicamente).
El número de veces que esta corriente cambia de dirección por segundo se puede definir como la frecuencia de la corriente alterna. Una frecuencia de 50 Hz significa que cambia de dirección 50 veces por segundo.
En esta corriente, las partículas cargadas se mueven en una dirección desde cero hasta un valor máximo, bajan a cero y pasan por otro ciclo en la dirección opuesta con el mismo valor (valor negativo). Los valores que maneja la corriente alterna en ambos sentidos son iguales en todos los casos.
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Tiene magnitud y dirección y cambia con el tiempo. La CA es bidireccional ya que fluye en direcciones positivas y negativas. Generalmente, las formas de onda de CA están representadas por ondas sinusoidales y la fórmula es la siguiente.
A
dónde ,
A es la magnitud de la señal
t es el periodo
f es la frecuencia de la señal
aparición de corriente alterna
Un generador de corriente alterna se llama alternador. La corriente alterna se puede generar de muchas maneras y utilizando muchos circuitos. La forma más sencilla de generar corriente CA es con un generador de CA básico de bobina simple.
Principio de operación
Los generadores de CA funcionan según el principio de Faraday de inducción electromagnética, convirtiendo la energía mecánica (como la rotación) en energía eléctrica.
construcción
Un generador simple consta de dos imanes permanentes. Genera un campo magnético fijo entre los polos norte y sur. En este campo magnético, hay un único bucle rectangular de cable que es una parte importante del alternador.
Gira alrededor de un eje fijo en el campo magnético generado por un imán polar y bloquea el flujo magnético. El eje central es perpendicular al campo magnético producido por los dos polos.
Mecanismo de generación de energía CA.
- En primer lugar, el cable paralelo No bloquea el flujo magnético ni las líneas de fuerza magnética.Entonces alli esta sin voltaje guiado dentro del bucle.
- A medida que el cable gira en sentido antihorario, los lados del cable cortan las líneas del campo magnético en la dirección opuesta.
- La fem inducida en la espira en cualquier instante es proporcional al ángulo de rotación de la espira de alambre.
- Cuando el bucle de alambre se gira 180 gradosah Cruzar las líneas del campo magnético en direcciones opuestas hace que los electrones en el cable fluyan en direcciones opuestas.
- Esto significa que cada rotación completa (360ah) producirá una forma de onda sinusoidal perfecta.
- El cable que gira en un campo magnético siempre está conectado a escobillas de carbón y anillos colectores.
- Estos se utilizan para transferir la corriente inducida a la bobina.
- La cantidad de EMF inducida dentro de la bobina está determinada por su velocidad, fuerza y longitud.
- Puede ver que “frecuencia” es el número de ciclos por segundo.
- El número de ciclos producidos depende de la velocidad del alambre giratorio. En otras palabras, cuanto más rápida sea la bobina, mayor será la frecuencia. Es decir, f es directamente proporcional a n, donde ‘n’ es el número de revoluciones del alambre.
- Cuando la polaridad se invierte periódicamente, se produce un voltaje de polaridad alterna o corriente alterna.
Forma de onda de CA
La corriente alterna se puede representar mediante una forma de onda con amplitud y duración. Existen varias formas de onda que representan la corriente alterna, como ondas cuadradas y ondas triangulares, pero la más sencilla es representarla como una onda sinusoidal.
Por cada ciclo completo de la onda sinusoidal, verás un medio ciclo positivo y un medio ciclo negativo. Estos semiciclos positivos y negativos representan la corriente alterna que cambia periódicamente de dirección. Discutiremos todas las propiedades de las ondas sinusoidales en sesiones futuras.
Fuente de alimentación principal (línea)
La electricidad suministrada a su hogar para fines generales se denomina energía principal. La corriente de esta fuente de alimentación es corriente alterna. La fuente de alimentación conectada desde la línea eléctrica del transformador (elevadora o reductora) a la línea eléctrica doméstica se denomina “red eléctrica o línea eléctrica”. La principal fuente de energía utilizada para fines domésticos en la India es de 220 a 240 voltios a una frecuencia de 50 Hz, mientras que en los Estados Unidos (EE. UU.) es de 120 voltios a una frecuencia de 60 Hz. Los fabricantes de equipos eléctricos diseñan sus productos basándose en la fuente de alimentación principal para funcionar en el rango requerido de voltajes y frecuencias.
Ventajas de la CA sobre la CC
- Teniendo en cuenta el costo de producir corriente alterna y corriente continua, el costo de producir corriente alterna es más barato que el costo de producir corriente continua.
- Las máquinas que utilizan corriente alterna tienen un diseño más sencillo y son más fáciles de mantener que las máquinas que utilizan corriente continua.
- La corriente alterna se puede utilizar para transmisiones a larga distancia, pero la corriente continua no se puede utilizar porque la corriente alterna tiene un amplio rango de voltaje.
- La corriente alterna se puede convertir fácilmente de bajo voltaje a alto voltaje o de alto voltaje a bajo voltaje mediante un transformador. Por lo tanto, el rango de voltaje de la corriente alterna es muy amplio.
- Se pueden utilizar rectificadores para convertir corriente CA en CC sin pérdidas, y la magnitud de la corriente CA se puede limitar con la ayuda de inductores o conductores con pérdidas muy altas.
- Cuando el voltaje de suministro es alto, las pérdidas de transmisión a larga distancia con corriente CA son mucho menores que con la transmisión CC.
- Los motores de CA producen mayor potencia (mayor par) que los motores de CC.
Contras
- Dado que el valor máximo de la corriente alterna es grande, es extremadamente peligroso utilizarla sin aislamiento.
- Los costos de transmisión de energía de CA son mucho más altos que los de la transmisión de energía de CC.
- Puede causar una descarga de rebote de alto voltaje a cualquiera que lo toque, lo que podría provocar una electrocución.
- Puede interferir con las señales de comunicación.
- Aplicación de corriente alterna.
- Todos los productos eléctricos que utilizamos en nuestra vida diaria funcionan únicamente con alimentación de CA.Ejemplos: TV, refrigerador, bombilla, ventilador eléctrico, aire acondicionado, etc.
- La corriente alterna se utiliza en equipos donde se transmiten señales de alta potencia. Utilizamos corriente alterna para sistemas de distribución de alta potencia, como propagación de ondas de antena, ondas de radio y propagación de ultrasonidos.
- La corriente alterna también se utiliza en transformadores para transmisiones a larga distancia y para muchos otros fines.
- Este tipo de corriente se utiliza principalmente en industrias con altos requerimientos de potencia.