1 Clase 5 Matricula de AIEAS Nª 237/2012 Autor: M.A.R.F - 2013- Salta.

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1 1 Clase 5 Matricula de AIEAS Nª 237/2012 Autor: M.A.R.F - 2013- Salta

2 2 Capitulo 5 – Electrodinámica Corriente Alterna(C.A.) -Valores de la corriente eléctrica Alterna -Potencia y Energía en circuitos monofásicos

3 Corriente Alterna Onda sinusoidal 3Autor: M.A.R.F - 2011- Salta

4 4 Matricula de AIEAS Nª 237/2012 Autor: M.A.R.F - 2013- Salta Corriente Alterna Valores Característicos -Ejemplo: En las tomas de corriente de las viviendas suele haber una tensión eficaz de 220V. Calcula cúal es la tensión máxima o amplitud de la tensión en una vivienda. Despejando en la fórmula anterior: Emax = Eef. 2 = 220. 1,4142 = 311,12 v e: Valor instantáneo Emax: Valor Pico E ef : Valor Eficaz  ángulo entre el plano de la bobina y el plano del campo magnético  La tensión o la potencia eficaz, se nombran muchas veces por las letras RMS (root mean square) 311.13V es el valor pico (Vo) ó máximo de la tensión monofásica de la red de distribución de energía en nuestro país. No obstante siempre nos referiremos al valor eficaz Vef

5 Intensidad de Corriente Alterna Al unirse los extremos de un generador de C.A., con una resistencia R, se produce una circulación de corriente i cuyo valor es: Aplicando la ley de ohm: 5Autor: M.A.R.F - 2011- Salta (26) O tambien : i = Imax. sen  t

6 Autor: M.A.R.F - 2011- Salta6 Representación Vectorial Podemos graficar en ejes coordenados vectores que representen: la tensión E presente en el circuito anterior, la intensidad de corriente I y la resistencia R presente en circuito. E e I están en fase por lo que podemos representarlos en el eje de las abscisas, sus magnitudes serán los valores de pico o eficaz.. IRE

7 7 Matricula de AIEAS Nª 237/2012 Autor: M.A.R.F - 2013- Salta Potencia de la corriente eléctrica Circuito Resistivo Puro(monofásico) La potencia instantánea no tiene valor práctico, pues lo que verdaderamente interesa evaluar en el valor medio que tiene la potencia en un intervalo apreciable de tiempo, valor que se denomina Potencia media (Pm). Para la corriente alterna monofásica se aplica la siguiente formula general: Pm = E ef * I ef * cos φ Pm: Potencia media eléctrica [watio] I ef : Intensidad de corriente eléctrica eficaz [amperio] E ef : Diferencia de potencial – Tensión eficaz [voltio] φ : ángulo de desfasaje entre la tensión y la corriente cos φ: factor de potencia, varia de 0 a 1 según el desfasaje ente la intensidad y la tensión Si observamos el grafico de la pag. 6, la tensión E se encuentra en fase con la corriente I, porque la segunda varia en la misma proporción que lo hace la tensión en el mismo tiempo. Es decir que φ= 0 entonces cos φ= 1 Pm = E ef * I ef (27) (28) A esta potencia la conocemos como Potencia Activa Pa, es el valor que genera trabajo ya sea en forma de calor en calefactores, movimiento en los motores, luz en las lámparas, etc. Y es el valor que la prestadora de servicios utiliza para calcular el consumo de energía.

8 8 Matricula de AIEAS Nª 237/2012 Autor: M.A.R.F - 2013- Salta Potencia de la corriente eléctrica alterna Circuito Resistivo Puro(monofásico) Analicemos el siguiente gráfico donde se representa en rojo la curva de variación de la potencia en un circuito resistivo puro en función de la variación senoidal de la tensión y de la corriente (que se encuentran en fase entre si). La corriente I que circula por la resistencia genera una disipación de energía equivalente al valor promedio constante Pm. Como vemos en el gráfico, el primer tramo donde la potencia pasa de 0 a Pm, es compensado por la primera mitad (I) de la cresta entre el valor de Pm y Po. De la misma manera, la segunda mitad de dicha cresta compensa disminución por debajo del valor de PM (II). Es decir que el efecto de paso de la corriente I por la resistencia es la misma que provocaría una potencia contante de valor Pm calculada por el producto de la tensiòn eficaz por el valor de la corriente Eficaz ( recordar la definición de valor eficaz de la pag 23 en la clase 4)

9 9 Matricula de AIEAS Nª 237/2012 Autor: M.A.R.F - 2013- Salta 0 REPa Representación Vectorial Visto lo representado en el grafico anterior podemos deducir que el valor de P a = P m se podrá representar en el grafico de pag 6, en la misma dirección de E e I, como se muestra a continuación. Para despejar dudas se representan los módulos de cada vector I R E Pa

10 10 Matricula de AIEAS Nª 237/2012 Autor: M.A.R.F - 2013- Salta Energía de la corriente eléctrica alterna Circuito Resistivo Puro(monofásico) Energía que se produce como resultado de una diferencia de potencial entre dos puntos, estableciéndose así entre ellos una corriente eléctrica y obteniéndose un trabajo en la unidad de tiempo. Unidades a considerar: energía consumida por una resistencia pura en la unidad de tiempo:  a = P a. t Esta energía que corresponde a una potencia activa la llamarenos Energía Activa. Es la energía que computa la empresa distribuidora de Energía para calcular el consumo en pesos  : energía consumida [ watio.hora ] P: potencia consumida [ watio ] t : tiempo de duración del consumo [ hora ] (29)

11 11 Matricula de AIEAS Nª 237/2012 Autor: M.A.R.F - 2013- Salta Representación Vectorial Visto lo representado en el grafico anterior podemos deducir que el valor de   se podrá representar en el grafico de pag 6 en la misma dirección de E, Pa e I como se muestra a continuación. Para despejar dudas se representan los módulos de cada vector 0 I R E Pa aa RE aa Nota : cada vector se representara según escalas arbitrarias y distintas para cada uno de ellos. Por ejemplo para Potencia 1cm => 1 W Energía 2cm => 1 W.h

12 12 Matricula de AIEAS Nª 237/2012 Autor: M.A.R.F - 2013- Salta 1.-Una bombilla tiene una resistencia de 40 ohm y se deja conectada 5 minutos a una tensión de 220v. Calcular: a) la intensidad de la corriente eléctrica, y b) la energía consumida por la bombilla. 2.- Una lámpara cuya intensidad es de 0.5 A esta conectada a una línea de 220v de tensión. Calcular: a) la potencia eléctrica, b) la energía consumida si ha estado encendida durante 5 horas y el coste de la energía consumida si el costo de kw/h es de $ 0.3095, c) el costo mensual considerando que su uso diario es de ocho horas. 3.- Se tiene un calentador eléctrico con capacidad para 50 litros de agua, conectado a 220v y con una potencia de 900w. Calcular: a)la intensidad de corriente, b) el valor de la resistencia, c) la energía consumida al mes considerando un uso diario promedio de 4 horas, d) costo de la energía mensual (1kw/h a $0.3095). 4.- Si un calefactor eléctrico disipa 9,94 Kcal en un minuto y su consumo es de 3.13 A. Calcular: a)el valor de la resistencia; b) el valor de la tensión aplicada, c) La energía consumida en 4 horas de funcionamiento, d) el costo a pagar por ese consumo diario y por mes (1kw/h a $0.3095). 5.- Calcular la tensión de pico de un generador que nos brinda 220 voltios eficaces. Trabajo Practico nº 8