Electricidad
Corriente eléctrica

Corriente alterna

Corriente alterna

La corriente alterna (CA) es un tipo de corriente eléctrica que se caracteriza por cambiar a lo largo del tiempo, ya sea en intensidad o en sentido, a intervalos regulares.

El voltaje varía entre los valores máximo y mínimo de manera cíclica, el valor del voltaje es positivo la mitad del tiempo (semiciclo positivo o semiperiodo positivo) y negativo la otra mitad. Esto significa que la mitad del tiempo la corriente circula en un sentido, la otra mitad de tiempo en el otro sentido. La forma más habitual de la ondulación sigue una función trigonométrica tipo seno, dado que es la forma más eficiente y práctica de producir energía eléctrica mediante alternadores. Sin embargo hay ciertas aplicaciones en las que se utilizan otras formas de onda, como la onda cuadrada o la onda triangular.

És habitual que en las instalaciones de energía solar fotovoltaica se utilize un convertidor de corriente continua a corriente alterna para que la energía generada pueda ser suministrada a la red.

Frecuencias de la corriente alterna

La frecuencia del sistema eléctrico varía según el país y, a veces, dentro de un país; la mayoría de la energía eléctrica se genera a 50 o 60 Hertz. Algunos países tienen una mezcla de suministros de 50 Hz y 60 Hz, especialmente la transmisión de energía eléctrica en Japón. Una baja frecuencia facilita el diseño de motores eléctricos, especialmente para aplicaciones de elevación, trituración y laminación, y motores de tracción de tipo conmutador para aplicaciones como ferrocarriles.

Sin embargo, la baja frecuencia también causa un parpadeo notable en las lámparas de arco y las bombillas incandescentes. El uso de frecuencias más bajas también proporcionó la ventaja de pérdidas de impedancia más bajas, que son proporcionales a la frecuencia.

Efectos de las altas frecuencias en corrientes alternas

Una corriente continua fluye uniformemente a través de la sección transversal de un cable uniforme. En una corriente alterna de cualquier frecuencia, la carga eléctrica es forzada lejos del centro del cable, hacia su superficie exterior. Esto se debe a que la aceleración de una carga eléctrica en una corriente alterna produce ondas de radiación electromagnética que cancelan la propagación de la electricidad hacia el centro de los materiales con alta conductividad. Este fenómeno se llama efecto pelicular.

A frecuencias muy altas, la corriente ya no fluye en el cable, sino que efectivamente fluye en la superficie del cable, dentro de un grosor con poca profundidad de la corteza. La profundidad de la corteza es el grosor al que se reduce la densidad de corriente en un 63%. Incluso a frecuencias relativamente bajas utilizadas para la transmisión de potencia (50 Hz - 60 Hz), la distribución no uniforme de la corriente todavía se produce en conductores suficientemente gruesos.

Por ejemplo, la profundidad pelicular de un conductor de cobre es de aproximadamente 8,57 mm a 60 Hz, por lo que los conductores de alta corriente generalmente son huecos para reducir su masa y costo. Dado que la corriente tiende a fluir en la periferia de los conductores, se reduce la sección transversal efectiva del conductor. Esto aumenta la resistencia de corriente alterna efectiva del conductor, ya que la resistencia es inversamente proporcional al área de la sección transversal. La resistencia de corriente alterna a menudo es muchas veces mayor que la resistencia de corriente continua, causando una pérdida de energía mucho mayor debido al calentamiento óhmico.

Distribución de electricidad mediante corriente alterna

En Europa, la electricidad se distribuye en forma de corriente alterna sinusoidal a una frecuencia constante de 50 Hz.

El uso de corriente alterna es consecuéncia de los siguientes motivos:

  • El transporte (especialmente a largas distancias) de altas potencias eléctricas es muy eficiente si se lleva a cabo a altos voltajes, este último se alcanza con bastante facilidad con el uso de transformadores.
  • Los alternadores son constructivamente más simples y tienen mayor eficiencia que los dinamos.
  • En corriente continua no es posible explotar las ventajas de un sistema trifásico .Casi todos los dispositivos electrónicos de consumo operan en corriente continua, pero esto se puede lograr mediante la corriente alterna por medio de un rectificador simple.

Por otro lado, es posible obtener corriente eléctrica alterna de la corriente continua, generada en parámetros apropiados de frecuencia , forma de onda y voltaje por medio de dispositivos llamados inversores .

Historia de la corriente alterna

En los orígenes industriales de uso de la electricidad en el siglo XIX se utilizó corriente continua, que ofrece la ventaja de ser capaz de ser almacenada en las baterías , pero con la llegada de la corriente alterna por el científico Nikola Tesla el mundo se revolucionó de nuevo. La eficiencia de este nuevo tipo de corriente que se permite reducir drásticamente las pérdidas de energía a grandes distancias gracias al aumento de la tensión eléctrica. Esta característica permitió la energía eléctrica de alta transmisión de alta tensión y la corriente pérdidas de disipación reduciendo drásticamente bajos en la línea y luego espesor del conductor utilizado para el transporte, en comparación con la corriente continua de Edison.

La corriente alterna se extendió gracias a la utilización del transformador , lo que permite llevar la diferencia de potencial (voltaje) a niveles muy altos (alta tensión) y correspondientemente la corriente a valores muy bajos, manteniendo así inalterado el poder y luego transmitirlo a grande distancias y pequeñas pérdidas, logrando economías de escala considerables .

Además, los motores eléctricos de corriente alterna son más confiables y eficientes que los motores eléctricos decorriente continua .

Actualmente en el mundo, la energía eléctrica alterna se distribuye en dos frecuencias, 50 Hz (Europa, Asia, África) y 60 Hz (América, parte de Japón) y diferentes voltajes (ver estándares eléctricos en el mundo).

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Última revisión: 17 de mayo de 2019