¿Qué es la corriente alterna (CA) y la corriente continua (CC) y sus aplicaciones?

¿Qué es la corriente alterna (CA) y la corriente continua (CC) y sus aplicaciones?

Tanto la corriente alterna como la corriente continua describen los dos tipos de flujo de corriente en un circuito. En corriente continua, la carga eléctrica o corriente fluye en una dirección. En corriente alterna, la carga eléctrica cambia de dirección periódicamente. El voltaje en los circuitos de CA a veces también se invierte porque la corriente cambia de dirección. La mayor parte de la electrónica digital que construye usando DC. Sin embargo, es fácil comprender algunos conceptos de CA. La mayoría de las casas están conectadas para CA, por lo que si su idea de conectar su proyecto de caja de melodía Tardis a una toma de corriente, necesitará convertir CA a CC . La CA también tiene algunas propiedades útiles, como poder convertir los niveles de voltaje con un solo componente como un transformador, por lo que inicialmente tenemos que elegir medios CA para transmitir electricidad a largas distancias.

¿Qué es la corriente alterna (CA)?

Corriente alterna significa el flujo de carga que cambia de dirección periódicamente. Como resultado, el nivel de voltaje también se invierte junto con la corriente. La CA se utiliza para suministrar energía a casas, edificios, oficinas, etc.




Generando CA

La CA se puede producir mediante el uso de un dispositivo que se llama alternador. Este dispositivo es un tipo especial de generador eléctrico diseñado para producir corriente alterna.



Generando corriente alterna

Generando CA

Se hace girar un bucle de cable dentro de un campo magnético, que induce una corriente a lo largo del cable. La rotación del cable proviene de diferentes recursos como una turbina de vapor, una turbina eólica, agua corriente, etc. Debido a que el cable gira y entra periódicamente en una polaridad magnética diferente, el voltaje y la corriente se alternan en el cable. Aquí hay una pequeña animación que muestra este principio:



Para generar CA en un conjunto de tuberías de agua, conectamos unas características mecánicas de un pistón que mueve el agua en las tuberías hacia adelante y hacia atrás (nuestra corriente 'alterna').

Formas de onda

La CA puede presentarse en varias formas de onda, siempre que la corriente y el voltaje sean alternos. Si conectamos un osciloscopio a un circuito con CA y graficamos su voltaje, durante un tiempo prolongado podríamos ver varias formas de onda diferentes. La onda sinusoidal es el tipo más común de CA. La CA en la mayoría de los hogares y oficinas tiene un voltaje oscilante que produce una onda sinusoidal.


Onda sinusoidal

Onda sinusoidal



Otras formas de CA incluyen la onda cuadrada y la onda triangular. Las ondas cuadradas se utilizan a menudo en electrónica digital y de conmutación y también prueban su funcionamiento.

Ola cuadrada

Ola cuadrada

Las ondas triangulares son útiles para probar componentes electrónicos lineales como amplificadores.

Onda triangular

Onda triangular

Describiendo una onda sinusoidal

A menudo necesitamos describir una forma de onda de CA en términos matemáticos. Para este ejemplo, usaremos la onda sinusoidal común. Hay tres partes de una onda sinusoidal: frecuencia, amplitud y fase.

Mirando solo el voltaje, podemos describir una ecuación matemática de onda sinusoidal:

V (t) = Vp sen (2πft + Ø)

V (t) es nuestro voltaje en función del tiempo, lo que significa que nuestro voltaje cambia a medida que cambia el tiempo.

VP es la amplitud. Esto describe el voltaje máximo que nuestra onda sinusoidal puede alcanzar en cualquier dirección, significa que nuestro voltaje puede ser + VP voltios, -VP voltios.

La función sin () indica que nuestro voltaje estará en forma de onda sinusoidal periódica, que es una oscilación suave alrededor de 0V.

2π es una constante que convierte la frecuencia de ciclos o en hercios a frecuencia angular (radianes por segundo).

f indica la frecuencia de la onda sinusoidal. Esto se da en forma de hercios o unidades por segundo.

t es nuestra variable dependiente: tiempo (medido en segundos). A medida que varía el tiempo, nuestra forma de onda varía.

φ describe la fase de la onda sinusoidal. La fase es una medida de cuán desplazada está la forma de onda con respecto al tiempo. A menudo se da como un número entre 0 y 360 y se mide en grados. Debido a la naturaleza periódica de la onda sinusoidal, si la forma de onda se desplaza 360 °, vuelve a ser la misma forma de onda, como si se desplazara 0 °. Para simplificar, asumiremos que la fase es 0 ° durante el resto de este tutorial.

Podemos acudir a nuestra tienda de confianza para obtener un buen ejemplo de cómo funciona una forma de onda de CA. En los Estados Unidos, la energía que se proporciona a nuestros hogares es CA con aproximadamente 170 V de cero a pico (amplitud) y 60 Hz (frecuencia). Podemos insertar estos números en nuestra fórmula para obtener la ecuación

V (t) = 170 sin (2π60t)

Podemos usar nuestra práctica calculadora gráfica para graficar esta ecuación. Si no hay una calculadora gráfica disponible, podemos usar un programa gráfico en línea gratuito como Desmos.

calculadora gráfica

Aplicaciones

Los enchufes domésticos y de oficina casi siempre se utilizan en AC. Esto se debe a que generar y transportar CA a largas distancias es relativamente fácil. A altos voltajes como más de 110 kV, se pierde menos energía en la transmisión de energía eléctrica. Voltajes más altos significan corrientes más bajas, y corrientes más bajas significan menos calor generado en la línea eléctrica debido a la resistencia. La CA se puede convertir de altos voltajes fácilmente usando transformadores.

AC también es capaz de accionar motores eléctricos . Los motores y generadores son exactamente el mismo dispositivo, pero los motores se convierten energía eléctrica en energía mecánica. Esto es útil para muchos electrodomésticos grandes como refrigeradores, lavavajillas, etc., que funcionan con aire acondicionado.

¿Qué es la corriente continua (CC)?

Corriente continua significa el flujo unidireccional de carga eléctrica. Se produce a partir de fuentes como baterías, fuentes de alimentación, células solares, termopares o dínamos. La corriente continua puede fluir en un conductor como un alambre, pero también puede fluir a través de aisladores, semiconductores o vacío como en haces de electrones o iones.

Generando DC

La CC se puede generar de varias formas

  • Un generador de CA preparado con un dispositivo llamado 'conmutador' puede producir corriente continua
  • Una conversión de CA a CC de un dispositivo llamado 'rectificador'
  • Las baterías proporcionan CC, que se genera a partir de una reacción química dentro de la batería

Usando nuevamente nuestra analogía del agua, DC es similar a un tanque de agua con una manguera al final.

Generando corriente continua (DC)

Generando DC

El tanque solo puede empujar agua en una dirección: fuera de la manguera. Similar a nuestra batería de producción de CC, una vez que el tanque está vacío, el agua ya no fluye por las tuberías.

Describiendo DC

La CC se define como el flujo de corriente 'unidireccional' y la corriente fluye solo en una dirección. El voltaje y la corriente pueden variar durante mucho tiempo, por lo que la dirección del flujo no cambia. Para simplificar las cosas, asumiremos que el voltaje es una constante. Por ejemplo, una batería proporciona 1,5 V, que se puede describir en una ecuación matemática como:

V (t) = 1,5 V

Si graficamos esto a lo largo del tiempo, vemos un voltaje constante

Parcela de DC

Parcela de DC

El gráfico anterior significa que podemos contar con la mayoría de las fuentes de CC para proporcionar un voltaje constante a lo largo del tiempo. En realidad, una batería se descargará lentamente, lo que significa que el voltaje disminuirá a medida que se use la batería. Para la mayoría de los propósitos, podemos asumir que el voltaje es constante.

Aplicaciones

Todos proyectos de electrónica y las piezas a la venta en SparkFun funcionan con DC. Todo lo que funciona con una batería, se conecta a la pared con un adaptador de CA o utiliza un cable USB para la alimentación depende de la CC. Ejemplos de electrónica de CC incluyen:

  • Celulares
  • Linternas
  • El guantelete de dados D&D basado en LilyPad
  • Televisores de pantalla plana (el aire acondicionado entra en el televisor, que se convierte en CC)
  • Vehículos híbridos y eléctricos

Por tanto, se trata de qué es una corriente alterna, corriente continua y sus aplicaciones. Esperamos que comprenda mejor este concepto. Además, cualquier duda sobre este concepto o cualquier proyectos eléctricos y electrónicos , dé sus valiosas sugerencias comentando en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para ti, ¿Cuál es la diferencia entre corriente alterna y corriente continua? ?

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