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Descubre los Secretos de la Conexión a Tierra en Sistemas de Corriente Alterna. ¡Saludos, entusiastas de la electricidad! Hoy nos adentraremos en el fascinante mundo de la conexión a tierra en sistemas de corriente alterna. ¿Sabías que existen reglas específicas para la conexión del conductor conectado a tierra en estos sistemas? Acompáñame mientras exploramos los detalles de esta importante práctica.
Cuando utilizamos un sistema de alimentación de corriente alterna, el Código establece en la sección 250-24(a)(1) que el conductor conectado a tierra debe estar conectado al sistema de electrodo de tierra mediante un conductor de electrodo de tierra. ¡Vamos a desglosar los puntos clave de esta sección y su aplicación al conductor conectado a tierra!
El conductor conectado a tierra debe conectarse al conductor de servicio que está conectado a tierra, también conocido como neutro. Es como unir fuerzas eléctricas para mantener todo en equilibrio.
Esta conexión debe ser accesible, lo que significa que debe estar al alcance y fácil de encontrar. No queremos que sea como buscar una aguja en un pajar eléctrico.
Este punto accesible puede ubicarse en diferentes lugares, desde el lado de la carga de la caída de servicio o servicio lateral, hasta la barra neutral en el dispositivo de desconexión de servicio o el cuadro de conmutación de servicio. ¡La clave es asegurarse de que haya una conexión sólida!
Ahora, hablemos de algunos ejemplos donde suele realizarse esta unión entre el conductor conectado a tierra y el conductor del electrodo de tierra. ¡La conexión puede tener lugar en diversos lugares dependiendo del tipo de instalación!
En instalaciones residenciales:
Barra neutral en el equipo de servicio. ¡Aquí se establece el vínculo en el corazón de la vivienda!
Base del medidor. ¡El punto de encuentro eléctrico en la entrada principal!
En instalaciones comerciales o industriales:
Tableros y equipos de servicio. ¡El lugar donde se maneja la energía en el mundo empresarial!
CT (transformador de corriente). ¡Un punto estratégico para la conexión a tierra!
Conducto metálico, que transporta conductores de entrada de servicio. ¡El camino eléctrico hacia la estabilidad!
Recuerda, estimado lector, que la conexión a tierra en sistemas de corriente alterna es fundamental para garantizar la seguridad y el correcto funcionamiento de los sistemas eléctricos. Sigamos explorando los misterios de la electricidad y aprendiendo juntos sobre estos fascinantes conceptos.
Descubre cómo realizar correctamente la conexión delta con fase a tierra. El Código de Electricidad nos exige conectar a tierra ciertos sistemas de alimentación eléctrica, ¡pero también permite que otros sistemas de corriente alterna se conecten a tierra! En la nota de la sección 250-20, encontramos uno de estos sistemas, conocido como sistema en delta con una fase conectada a tierra.
Según la sección 250-26, podemos conectar a tierra cualquiera de las tres fases y se le llama "conductor de fase". En general, la compañía de suministro de energía decide cuál fase se conectará a tierra. Por ejemplo, en un sistema trifásico de 480 voltios con la fase B conectada a tierra, las lecturas de voltaje serían:
A - B: 480 voltios
B - C: 480 voltios
A - C: 480 voltios
A - Tierra: 480 voltios
B - Tierra: 0 voltios
C - Tierra: 480 voltios
El conductor de fase que está aterrizado es lo que llamamos "conductor conectado a tierra del sistema", como se define en el artículo 100 del Código. Para identificarlo, se utiliza el color blanco o gris. En esta situación, el conductor conectado a tierra no es el conductor neutro.
La regla básica de la sección 240-22 nos dice que no podemos instalar un dispositivo de protección contra sobrecorriente en el conductor conectado a tierra. En la imagen, se ilustra la protección contra sobrecorriente del servicio utilizando un interruptor o cortacircuito de dos polos como dispositivo de protección y desconexión. El conductor conectado a tierra se conecta directamente al conductor del electrodo de tierra y se extiende por todo el sistema.
Sin embargo, según la excepción 1 de la sección 240-22(1), podemos utilizar un interruptor de circuito de tres polos como dispositivo de protección contra sobrecorriente, pero se requiere que los tres conductores del circuito se abran simultáneamente. Ninguno de los interruptores de fase funciona de forma independiente.
No se permite el uso de un interruptor de fusible de tres polos, ya que no se abren los tres circuitos al mismo tiempo. Sin embargo, cuando suministramos energía a un circuito de motor mediante un sistema trifásico con una de las fases conectada a tierra, se requiere un dispositivo de protección contra sobrecorriente para cada fase. En este caso, se permite el uso de fusibles (sección 430-36).
¡Ahora tienes un conocimiento más claro sobre las conexiones a tierra y la protección contra sobrecorriente en los sistemas eléctricos! Sigue aprendiendo y explorando para asegurarte de realizar instalaciones eléctricas seguras y eficientes.
Descubre cómo realizar la puesta a tierra en sistemas de 50V a 1000V. El Código de Electricidad tiene identificados algunos sistemas específicos de distribución eléctrica y las situaciones en las que se requiere una conexión a tierra. ¡Pero eso no es todo! También hay otros sistemas y situaciones en los que se permite realizar esta conexión. ¡Vamos a explorarlos de manera clara y sencilla!
La sección 250-20(b)(1) del Código establece que cuando un sistema puede ser conectado a tierra, el voltaje máximo a tierra en el conductor no conectado no debe exceder los 150 voltios. Ahora, echemos un vistazo a las imágenes que ilustran las tres aplicaciones más comunes de esta regulación. Estas son situaciones en las que el electricista se encuentra con mayor frecuencia.
La primera imagen muestra un sistema monofásico de 120 voltios de dos hilos. Aquí, uno de los conductores se conecta intencionalmente a tierra y el voltaje a tierra no supera los 150 voltios. Este tipo de sistema se utiliza en servicios pequeños con un solo circuito ramal.
En la segunda imagen, vemos un sistema monofásico de 120/240 voltios de tres hilos. Aquí, el centro del devanado del transformador se conecta intencionalmente a tierra y se utiliza como conductor neutro. Nuevamente, el voltaje a tierra no excede los 150 voltios. Este sistema es ampliamente utilizado en servicios residenciales y áreas de oficinas que requieren tomas de corriente de 120 voltios.
La tercera imagen muestra un sistema trifásico de 120/208 voltios de cuatro hilos en configuración de estrella. El punto común se conecta intencionalmente a tierra y se utiliza como conductor neutro. Una vez más, el voltaje a tierra no supera los 150 voltios. Este sistema es comúnmente utilizado en oficinas, almacenes, centros comerciales, escuelas, iglesias y otros lugares similares.
En cada uno de estos sistemas, se requiere una conexión a tierra cuando el voltaje a tierra de los conductores no excede los 150 voltios. La sección 250-20 también establece que un sistema de 480/277 voltios debe ser conectado a tierra con un voltaje nominal trifásico de cuatro alambres, utilizando el conductor neutro como conductor conectado a tierra.
Estos sistemas de voltajes nominales también incluyen una configuración en estrella con el punto común conectado a tierra y utilizado como conductor neutro. La regla también se aplica a sistemas de 460/266 voltios y 440/254 voltios. Estos sistemas de alimentación son ampliamente utilizados en iluminación de escuelas, edificios altos y áreas industriales.
La sección 250-20(b)(3) se aplica a sistemas trifásicos de cuatro hilos conectados en delta, donde el punto medio de uno de los devanados del transformador se conecta intencionalmente a tierra y se utiliza como conductor neutro. A este sistema se le conoce como sistema trifásico tipo delta de 120/240 voltios, con cuatro hilos. Una de las fases tiene un voltaje a tierra más alto que las otras dos fases, pero es menor que el voltaje de fase a fase.
Según la sección 384-3(c) del Código, la fase B en la terminal de alto voltaje debe ser identificada con el color naranja. Algunos sistemas comunes que utilizan esta conexión son:
El sistema de alimentación de 120/240 voltios con una terminal alta de 208 voltios.
El sistema de alimentación de 110/220 voltios con una terminal alta de 190 voltios.
Puedes calcular fácilmente la terminal de alto voltaje multiplicando la mitad del voltaje de fase por 1.73:
240/2 = 120 x 1.73 = 208 voltios
220/2 = 110 x 1.73 = 190 voltios
Estos sistemas trifásicos de cuatro hilos se utilizan cuando se necesita energizar circuitos de potencia y alumbrado. Las tres fases se utilizan para fines de potencia y los 120 voltios se utilizan para la iluminación.
¡Ahora tienes una comprensión más clara de las conexiones a tierra y los voltajes nominales en los sistemas de distribución eléctrica! Sigue explorando y aprendiendo sobre estos temas para realizar instalaciones eléctricas seguras y eficientes.
Descubre cómo conectar a tierra los Sistemas de Alimentación de Corriente Alterna. Los sistemas de alimentación de corriente alterna son fundamentales en las estructuras residenciales, comerciales e industriales. En este artículo, exploraremos los diferentes tipos de sistemas, como los monofásicos y trifásicos, para que puedas entender cómo funcionan y cómo se conectan a tierra.
Dentro de los sistemas monofásicos, encontramos el sistema de dos hilos y el de tres hilos. Por otro lado, los sistemas trifásicos, como el conectado en estrella y el conectado en delta o triángulo, son más comunes en entornos comerciales, aunque también se utilizan en residencias y comercios. En futuras publicaciones, profundizaremos en las diversas formas de conectar a tierra estos sistemas.
Es crucial estudiar con detenimiento las regulaciones del Código eléctrico para la instalación de estos sistemas, con el objetivo de proteger tanto al personal como al equipo involucrado.
De acuerdo con el Código, se establecen los sistemas que deben conectarse a tierra en la sección 250-20. Esta sección especifica los requisitos para los circuitos y sistemas de corriente alterna, y permite la conexión a tierra de otros circuitos y sistemas según sea necesario.
En la sección 250-20(b), se mencionan los sistemas de corriente alterna de 50 a 1000 voltios que alimentan alambrados y sistemas de alimentación de edificios. Estos sistemas se conectarán a tierra en las siguientes condiciones: cuando el voltaje máximo a tierra de los conductores no puestos a tierra no exceda los 150 voltios, cuando se trata de un sistema estrella de 3 fases y 4 hilos donde el neutro se utiliza como conductor de circuito, o cuando se trata de un sistema de 3 fases y 4 hilos conectados en delta, y se utiliza el punto medio del enrollado de una fase como conductor neutro del circuito.
En la sección 250-20(d), se establece que los sistemas derivados separadamente también deben conectarse a tierra según lo especificado en la sección 250-30, en caso de requerirlo de acuerdo a las condiciones mencionadas anteriormente: 250-20 Circuitos y sistemas de corriente alterna que deben conectarse a tierra. Los circuitos y sistemas de corriente alterna se conectarán a tierra según se prevé en (b), o (d) a continuación. Otros circuitos y sistemas podrán conectarse a tierra.
(b) Sistemas de corriente alterna desde 50 hasta 1000 voltios. Sistemas de corrienten alterna de 50 a 1000 voltios que alimentan alambrados y sistemas de alimentación de edificios, se conectará a tierra bajo cualesquiera de las condiciones siguientes:
(1) Donde el sistema puede ser puesto a tierra de tal manera que el voltaje máximo a tierra de los conductores no puestos a tierra (energizados) no exceda de 150 voltios.
(2) Donde el sistema sea una estrella de 3 fases, 4 hilos, en el cual el neutro se usa como un conductor de circuito.
(3)Donde el sistema sea de 3 fases, 4 hilos conectados en delta, en el cual el punto medio del enrrollado de una fase se use como un conductor neutro del circuito.
(d) Sistemas derivados separadamente. De requerir conectarse a tierra como en (b), se conectarán a tierra según se especifica en la sección 250-30.
Es importante tener en cuenta que una fuente de energía de corriente alterna, como un generador en el sitio, no se considera un sistema derivado separadamente si el neutro está firmemente interconectado con el conductor neutro de un sistema que alimenta un servicio o acometida. Esta aclaración se encuentra en la Nota número 1 de la sección 250-20(b) y (d).
El Código también divide los sistemas de alimentación de corriente alterna en tres grupos, según los voltajes de operación:
Aquellos que operan a voltajes menores de 50 voltios.
Los que operan en el rango de 50 a 1000 voltios.
Los que operan a voltajes superiores a 1000 voltios.
Con esta información sobre los sistemas de alimentación de corriente alterna y su conexión a tierra, estarás mejor preparado para comprender y aplicar las normas eléctricas necesarias en tus proyectos.
Principios de corriente alterna (parte 2). Anteriormente hemos visto que el circuito eléctrico es el medio por el cual se manifiesta la energía eléctrica en nuestras instalaciones eléctricas residenciales y nos sirve para canalizarla desde una fuente hasta las salidas conectaremos los diferentes aparatos electrodomésticos.
Principios de corriente alterna en el circuito eléctrico
La fuerza que pone en movimiento a los electrones libres a través de todo el conductor eléctrico del circuito se conoce como voltaje. Es el equivalente a la presión en las instalaciones hidráulicas. También se le conoce con otros nombres como tensión eléctrica o diferencia de potencial. Su unidad de medida es el voltio.
Los circuitos de una vivienda se conectan "en paralelo" con la fuente de energía, y de esa manera el voltaje prácticamente con el mismo valor a todas las salidas de la instalación.
La intensidad de la corriente eléctrica es el flujo de electrones libres a través del conductor eléctrico; también se le conoce como amperaje, ya que su unidad de medida es el ampere.
La potencia eléctrica es el trabajo que realizan los electrones libres en el interior de los aparatos electrodomésticos, al transformar la energía eléctrica en otras energías útiles al ser humano, como la luz, el calor y el movimiento.
Todos estos parámetros (voltaje, intensidad y potencia) están presentes en todos los circuitos eléctricos y se pueden medir, para que de esa manera, los podamos también controlar.
A continuación, te presento un vídeo que nos habla de los principios de corriente alterna (parte 2). Nos muestra las principales magnitudes eléctricas que se pueden medir en un circuito, y que están presentes en todas nuestras instalaciones eléctricas residenciales.
La energía eléctrica entra a la casa, pasa por el medidor, y luego por el interruptor principal. El voltaje está presente en los contactos instalados, cuya conexión se realiza en paralelo. Esto quiere decir que el mismo voltaje de 120 V ± 10% está presente en cualquiera de ellos. Y su punto de conexión es el mismo. Además, la corriente eléctrica varía de acuerdo a la carga conectada.
Intensidad de la corriente eléctrica
Los electrones libres son partículas pequeñísimas con carga negativa. Al conectar un aparato eléctrico o electrónico a contacto, los electrones libres se desplazan a través de los conductores de cobre (los cables). También en los dispositivos internos de los aparatos, como el motor que mueve las aspas de la licuadora, el compresor de un refrigerador, o el motor de una lavadora. Este flujo de electrones libres también se da cuando un dispositivo electrónico está funcionando gracias a una fuente de alimentación interna, como por ejemplo, una pila.
El flujo de electrones libres viaja en un sentido y luego en el otro, debido a los cambios de voltajes. A este flujo se le conoce como corriente eléctrica. Su intensidad se mide en amperes. El aumenta o disminuye en función del aparato conectado. Calentar una plancha requiere mayor intensidad de corriente que un foco. Un foco demanda menos de un ampere (1 A) de corriente. Mientras que una plancha demanda más de diez amperes (10 A). La plancha y el horno de microondas son los dispositivos domésticos que requieren mayor corriente.
Aplicación de los principios de corriente alterna
Para comprender mejor los principios eléctricos de voltaje y corriente, ejemplificando con una conexión en paralelo, se montan sobre una tabla o acrílico los portalámparas en paralelo. El cable rojo o cable de fase, se conecta al tornillo de la terminal pequeña de una clavija. El apagador debe conectarse en el conductor de fase. El cable blanco (neutro) debe conectarse a la terminal grande de la clavija. Al conectar la carga de unos focos ahorradores y operar el apagador, en el extremo de la conexión en paralelo se cerrará el circuito.
Potencia eléctrica
Otro parámetro que es necesario conocer es el de la potencia eléctrica. Se representa con la letra P y sus unidades son los watts. La potencia se calcula multiplicando el voltaje por la corriente (P = V x I). La mayoría de los aparatos especifican la potencia que requieren. Pero ¿qué corriente consumen? De la fórmula de potencial despejamos la corriente (I = P / V). Y con una simple división podemos determinar la intensidad de corriente que consumen los aparatos eléctricos y electrónicos en nuestra casa.
En el caso de un foco ahorrador de 13 watts, el consumo de corriente es menor a un ampere. Para el de la plancha es de casi 10 amperes. Esto es más de 50 focos ahorradores prendidos al mismo tiempo. Y una televisión consume 1.18 amperes. Esto es aproximadamente igual a lo que consumen 10 focos ahorradores encendidos al mismo tiempo.
Recuerda que la energía utilizada en los equipos de tu casa fue generada a kilómetros de distancia. Y sus parámetros son: voltaje, corriente eléctrica, potencia eléctrica, y frecuencia.
Ahora, ¿te queda alguna duda sobre los principios de corriente alterna (parte 2) presentes en las instalaciones eléctricas residenciales, y su relación con los circuitos en paralelo?
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Descubre cómo se comporta la corriente en un circuito paralelo. En la imagen se muestra un circuito en paralelo con dos cargas. Este circuito tiene más de una trayectoria para el flujo de corriente. Una de las leyes básicas de un circuito de este tipo es que el voltaje es el mismo a través de todas sus derivaciones. La segunda ley declara que la corriente total es la suma de las corrientes de las derivaciones separadas.
Una de las cargas tiene una baja impedancia de 2 ohms. La ley de Ohm indica que 240 amperes circulan a través de la carga. La segunda carga tiene una impedancia alta (6 kΩ). La misma ley indica que sólo 0.08 amperes circulan a través de ella. La imagen nos indica, primero, que la impedancia limita al flujo de corriente y, segundo, que no importa qué tan alta sea la impedancia, habrá alguna corriente circulando a través de la alta impedancia cuando las cargas se conectan en paralelo.
Cuando una corriente circula en un circuito en paralelo los electrones tienen más de una trayectoria para fluir. No importa qué tan alta sea la impedancia de la trayectoria a tierra, algunos electrones viajarán por todas las ramas del circuito en paralelo. En el establecimiento de trayectorias en paralelo se puede interrumpir el control en el flujo de los electrones y como consecuencia se producen flujos de corrientes variables, las cuales producen sobrevoltajes o picos debido a los cambios del campo magnético.
Cómo se comporta la corriente en un circuito serie-paralelo
Las leyes básicas de un circuito compuesto de una configuración en donde una sección se encuentra en serie y el resto en paralelo, indican que la corriente de la sección en serie del circuito tiene una sola trayectoria para circular. Pero cuando llega al punto donde existen muchas trayectorias, la corriente se divide y las corrientes resultantes circularán en cada trayectoria disponible. En trayectorias de menor impedancia circulará un flujo más alto de corriente. Es importante tener presente que la corriente circulará en todas las trayectorias disponibles.
La trayectoria en un material conductivo puede producirse ya sea en forma intencional o accidental, pero la corriente siempre busca todas las posibles trayectorias disponibles.
La reactancia inductiva en un circuito de corriente alterna se debe a la inductancia del circuito. Eso a su vez origina el campo magnético producido por la corriente alterna. Y cuando la corriente alterna circula a través de un conductor se genera un campo magnético. Entonces, La inductancia la produce la corriente alterna, al cambiar de dirección y magnitud. Esto hace que la magnitud de los campos magnéticos ascienda y disminuya. La reactancia inductiva es la oposición que presenta un inductor al flujo de corriente.
XL = 2πƒL
En donde:
XL = reactancia inductiva
ƒ = frecuencia
L = inductancia
Cuando las líneas de fuerza magnética suben y baja de valor, cortan el conductor. Y eso inducen en el conductor un voltaje de corriente alterna directamente opuesto al voltaje aplicado. Este voltaje inducido se expresa por la ley de Lenz. Y representa el sobrevoltaje transitorio o voltaje de pico generado por cualquier cambio en el flujo de corriente:
E = -L di/dt
En donde:
E = voltaje inducido
L = inductancia
di = cambio de flujo de corriente
dt = unidad de tiempo
Cuando esta inducción ocurre en un conductor individual se llama autoinductancia. Y cuando ocurre entre dos o más conductores se le llama inducción mutua.
Qué es inductancia y reactancia inductiva en corriente alterna
La inducción es un efecto relacionado con la corriente en un sistema de corriente alterna. Cuando se encuentra presente una corriente alterna se genera un campo magnético que se eleva y disminuye, creando así la inducción. Ésta produce la reactancia inductiva, lo que crea una oposición al flujo de la corriente. La reactancia inductiva y la resistencia pura se miden en ohms.
El Código toma especial interés en la sección 300-20(a) Corrientes inducidas en cubiertas metálicas o conductores eléctricos. En esta sección el Código exige que los conductores de fase, el neutro y la tierra del equipo se instalen en el mismo conductor metálico para evitar la inducción mutua. Si ésta existe entonces se genera calor. Eso crea más oposición al flujo de corriente.
El valor rms o eficaz de una onda senoidal se obtiene fácilmente. Se toma la raíz cuadrada del cuadrado promedio de los valores instantáneos de un ciclo completo.
Cuando circula la corriente directa o la corriente alterna por un resistor, la energía eléctrica se convierte en calor. En el caso de la corriente alterna, la rapidez a la que se convierte la energía y se usa la potencia es menor que en el caso de la corriente directa. Esta corriente varía de forma continua entre valores máximos y cero. Y es menor que la corriente directa estable que tiene un valor igual al valor pico de la corriente alterna.
El método para relacionar la corriente alterna con la corriente directa es comparar el efecto de calentamiento de un resistor cuando circulan ambos tipos y corrientes con un valor máximo o valor pico iguales.
Entonces, el aumento de temperatura producido por la corriente alterna en el resistor se compara con el aumento de temperatura producido por la corriente directa. Y a partir de esta relación se puede calcular el valor efectivo y la potencia usada.
El valor eficaz o rms de la corriente alterna
La fórmula para determinar el efecto Joule de calor o potencia que disipa el resistor es:
P = I2R
La pérdida de potencia I2cd x R, producida por el flujo de 1 A (un ampere) de corriente directa, eleva la temperatura del resistor a 50°C. Mientras que en un circuito de corriente alterna, el calentamiento I2cd x R, causado por una corriente pico de 1 A, sólo asciende a 25°C. De tal manera que:
I2ca R = ½I2cd x R = ½I2max R
(corriente cd = pico ca)
I2ca = ½I2max
Ica = 1/(2xImax)1/2 = 0.707 Imax
O sea, El valor rms o eficaz de una onda senoidal de la corriente alterna sólo es 0.707 veces la pico. La corriente alterna tendrá que aumentar a Ica x 21/2 = (1.414 A) para generar el efecto de calentamiento de 1 ampere de corriente directa. De la misma forma, el voltaje pico es de 1.414 veces el valor eficaz o rms.
Valor rms o valor efectivo
Todos los circuitos eléctricos y electrónicos se construyen de elementos de circuito que incluyen resistores (R), inductores (L) y capacitores (C). A éstos se les llama elementos positivos porque su comportamiento es independiente de la dirección de flujo de la corriente.
La corriente alterna es senoidal y cambia de polaridad a intervalos específicos. Cuando la corriente o voltaje de corriente alterna pasa a través de un conjunto completo de valores positivos o negativos se dice que ha completado un ciclo. La corriente aumenta hasta un valor máximo y disminuye a cero en una dirección, después ocurre lo mismo en la dirección opuesta. Esto constituye un ciclo.
De la misma forma, el voltaje de corriente alterna aumenta hasta llegar a un valor máximo y decae a cero en una polaridad y luego en la otra. Es decir, un ciclo es un conjunto completo de valores positivos y negativos.
Frecuencia de corriente alterna
La forma de onda de la mayoría de la corriente alterna es una curva senoidal suave, con cambios graduales de voltaje y corriente. Cuando una corriente o voltaje de corriente alterna pasa a través de valores positivos y negativos, como se indicó anteriormente, se dice que se ha completado un ciclo.
En una bobina de alambre que gira en un campo magnético, cada vez que la bobina pasa de un polo al otro, el flujo de corriente generado invierte su dirección. En una revolución completa o 360° se completa el ciclo. La corriente alcanza su valor máximo en 90°, se reduce a cero en 180°, alcanza su valor máximo negativo en 270° y de nuevo a cero en una revolución completa a 360°.
Si la bobina gira a una velocidad de 60 revoluciones por segundo, el voltaje generado completará 60 ciclos en un segundo. Puede decirse entonces que el voltaje generado tiene una frecuencia de 60 Hz. La frecuencia estándar en toda América del Norte es de 60 Hz. Es importante tener presente que debido a este ciclo, cada vez que la corriente cambia de dirección disminuye a cero y en forma momentánea se apaga la carga que alimenta, en nuestro caso una lámpara.
Esto es, una lámpara que opera a 60 Hz se enciende y se apaga 120 veces por segundo, o sea una vez cada medio ciclo. El ojo humano no puede reaccionar lo suficientemente rápido para detectar este cambio y recibe la impresión de que la lámpara está encendida en forma permanente.
¿Cómo se produce la corriente alterna? Para poder construir, reparar, o darle mantenimiento a las instalaciones eléctricas, ya sea de una casa o de una industria, es necesario conocer y comprender todos los principios de la energía eléctrica. En particular de la corriente alterna. Vamos a conocer algunos de ellos.
Hoy vamos a responder a dos preguntas. La primera: ¿Cómo se genera, se transporta, y se distribuye la energía eléctrica. Y la segunda: ¿Cuáles son los parámetros de la corriente alterna que deben dominar un electricista?
¿Cómo se produce la corriente alterna?
La electricidad que llega hasta nuestros hogares se produce en plantas generadoras, que pueden ser:
Hidroeléctricas
Termoeléctricas
Eólicas
Fotovoltaicas
o Nucleares
El generador es el dispositivo que sirve para producir la energía eléctrica. Este debe rotar, debe girar. Esta rotación se hace aprovechando, por ejemplo:
La energía del calor de una termoeléctrica
la fuerza del agua de una hidroeléctrica
la fuerza del viento en una central eólica
la energía solar en una fotovoltaica
o bien, la energía en una planta nuclear
¿Cómo se transporta la corriente alterna?
La energía viaja desde las plantas generadoras a través de cables, principalmente de aluminio, que son capaces de soportar altos voltajes. Este cableado se conoce como "Líneas de Transmisión".
Su función es transportar la energía eléctrica a grandes distancias, gracias a voltajes que pueden ser superiores a los 30000 voltios.
Esta energía llega a las subestaciones en las ciudades para poder ser distribuida.
¿Cómo se distribuye la corriente alterna?
Se conoce como "Líneas de Distribución", a ese cableado que sirve para transportar la energía desde las subestaciones hasta la puerta de nuestras casas. Para ello, las compañías suministradoras de energía eléctrica se valen de los transformadores que se encuentran ubicados en los postes cercanos a nuestros hogares.
En estos transformadores el voltaje disminuye antes de su entrega. Los transformadores pueden ser monofásicos y trifásicos. ¿Cómo podemos identificar cada uno de ellos?
Pues resulta que los transformadores monofásicos entregan una tensión de 120 voltios entre línea y neutro, o bien 240 voltios entre líneas viva. Más/menos un 10% de tolerancia en cada caso.
En cambio, los transformadores trifásicos entregan unos 127 voltios entre línea y neutro, y 220 voltios entre líneas vivas. Igualmente con una tolerancia de más/menos 10%.
Partes de la preparación para recibir el servicio de energía eléctrica.
Las compañías suministradoras (por ejemplo, la Comisión Federal de Electricidad en México) colocan a la entrada de las viviendas unos medidores, para registrar el consumo de energía.
Y después, el circuito de alimentación se conecta a un gabinete que contiene un interruptor automático. Este interruptor recibe el nombre de "Interruptor Principal", ya que en este punto se puede interrumpir la energía eléctrica de toda la vivienda, de ser necesario.
¿Cuáles son los parámetros de la corriente alterna que deben dominar un electricista?
Para entender los parámetros de la corriente alterna, regresemos al generador que la produce.
El generador de corriente alterna
El generador no es otra cosa que dos imanes, y un alambre que corta las líneas de fuerza del campo electromagnético.
El estator es una estructura fija, que sostiene por un lado del polo sur de un imán, y por el otro lado el polo norte.
El rotor es una estructura que gira, y va cortando las líneas de fuerza del campo magnético creadas por el imán, mientras avanza. El giro completo es de 360 grados. Es decir, es una vuelta completa.
La electricidad está hecha de partículas subatómicas llamadas "electrones libres". En la corriente alterna, estos electrones libres se empiezan a mover primero en un sentido, y después en el sentido contrario. Esto ocurre gracias a la fuerza de las líneas del campo magnético, que se forma entre los dos polos del imán.
En los primeros 90 grados, el corte de las líneas magnéticas se convierte en energía eléctrica, que aumenta hasta un máximo. Es decir, los electrones libres comienzan a moverse desde el reposo, y la fuerza del campo magnético los va haciendo acelerar poco a poco, hasta alcanzar un valor máximo.
En los siguientes 90 grados, la energía disminuye hasta llegar a cero, porque los alambres se van alejando de las líneas del campo magnético. Hasta este momento el rotor ha dado media vuelta. Es decir 180 grados.
En los siguientes 90 grados se repite la acción. Pero los electrones libres se mueven en sentido contrario, por lo que la gráfica aumenta en valores negativos. Esto significa que los electrones libres comienzan a moverse, pero el sentido contrario. Y van acelerando hasta alcanzar un valor máximo.
En los últimos 90 grados, el valor disminuye hasta llegar nuevamente a cero. Esto ocurre porque los electrones libres se van alejando de las líneas de fuerza del campo magnético.
La frecuencia de la corriente alterna
En México, y en otros países, el giro del rotor ocurre 60 veces cada segundo. Esto se conoce como "Frecuencia".
La energía eléctrica que llega hasta nuestros hogares tiene una frecuencia, entonces, de 60 ciclos por segundo. Esto también se conoce como 60 hertz.
El voltaje
La fuerza del campo electromagnético que mueve a los electrones libres, se conoce como "Voltaje". La unidad de voltaje es el Volt, y se representa con la letra "V".
Como mencionamos anteriormente, los transformadores monofásicos de la Comisión Federal de Electricidad entregan un voltaje en medio de 120 voltios entre línea viva y el cable neutro.
¿Por qué decimos que es un valor medio? Bueno. Resulta que este no es un valor exacto. Más bien es un rango, que puede ir entre un 10% menos (es decir, 12 voltios menos), y 10% más (es decir, unos 12 voltios de más). El valor mínimo sería entonces de 108 voltios, y el valor máximo de 132 voltios. Cualquier valor de tensión entre 108 y 132 voltios se considera correcto. Pero voltajes menores a 108 voltios se consideran "Caídas de Tensión", y voltajes superiores de 132 se consideran "Sobrevoltajes".
Ahora, cuando medimos la tención entre dos líneas vivas, encontramos un voltaje medio de 240 voltios.
Es común tener en nuestros hogares variaciones de voltaje, que pueden dañar o disminuir el tiempo de vida útil de los aparatos. Por ello debemos contar con "Supresores de Sobrevoltajes Transitorios", y se pueden complementar con el uso de "Reguladores de voltaje".
Existen otros parámetros de la energía eléctrica que debemos tener presentes. Para conocer sobre ellos, te invito a que leas la próxima entrada.
Por lo pronto ¿te ha quedado un poco más claro cómo se produce la corriente alterna que llega hasta nuestros hogares?
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Cuando encendemos un aparato electrodoméstico en nuestras instalaciones eléctricas residenciales, algo llamado corriente eléctrica empieza a suceder. El aparato es atravesado por la corriente. La corriente es el movimiento de algo. ¿Qué tan rápido se mueve ese algo?
Dentro de los cables, ese algo se mueve muy, muy lentamente: tan lentamente como el minutero del reloj. La corriente eléctrica fluye como el almíbar. Incluso el almíbar se mueve rápido en comparación; por lo tanto, no es una buena analogía. Las cargas eléctricas fluyen tan lentamente como un río manso de "masilla". Y en los circuitos de AC (corriente alterna), después de todo tampoco se mueven, si no que oscilan en torno a un punto.
Sin embargo la energía eléctrica fluye rápido, porque los metales están llenos de esa "masilla": los electrones libres. Si tú empujas uno de ellos en un extremo, el electrón del otro extremo se moverá al instante. Por lo tanto la energía eléctrica sí fluye muy rápido, aunque la corriente eléctrica se desplace muy lentamente.
Dentro de los metales existe una sustancia que se puede mover. Esta sustancia tiene distintos nombres: mar de cargas, mar de electrones o nube electrónica. Además, el mar de electrones existe en todos los objetos metálicos, todo el tiempo, independientemente de si forman o no parte de un circuito eléctrico. Llamar "electricidad" a esta nube, puede conducir a confusiones, porque mucha gente llama "electricidad" a la energía; y los electrones, no son energía. Por lo tanto, será mejor llamarlo mar de electrones.
Imaginemos una linterna. Al encenderla, el mar de electrones circula por su circuito interno. Si la apagamos, dicho movimiento cesa. Recordar que aunque no exista tal movimiento, el mar de electrones no desparece del metal del circuito interno. Si añadimos una segunda bombilla en paralelo a la que tiene, y suponemos que las pilas pueden alimentarlas, por cada bombilla circula la misma corriente que antes. En total, circulará el doble de corriente y tendremos el doble de luz. Y lo más importante: ahora el mar de electrones circulará el doble de rápido.
La velocidad de las cargas es proporcional al valor de la corriente eléctrica (amperios). Pequeñas corrientes significan flujos de carga lentos, grandes corrientes, flujos rápidos. Si no existe corriente eléctrica, las cargas están en reposo, y por tanto, no existe flujo.
Además de la intensidad, otro factor que influirá en la velocidad es la sección del cable: a menor sección, mayor velocidad. Sucede lo mismo que el agua en los ríos: si un río se estrecha, el agua se mueve más rápido; y cuando se ensancha, disminuye su velocidad.
Y por último está la densidad del mar de electrones. Si tenemos dos cables con el mismo diámetro, uno de cobre y otro de aluminio, las cargas fluyen más lentamente en el de cobre. Esto se debe a que el mar de electrones es más denso en el cobre. En el aluminio, al ser menos denso, los electrones podrán moverse con más libertad, y su velocidad aumentará.
En el siguiente vídeo, publicado originalmente en el canal de YouTube de oso27, nos comentan a qué velocidad viaja la electricidad en el interior de los conductores eléctricos.
Con frecuencia escuchamos términos como corriente alterna, corriente directa, corriente continua, rectificadores, etc., que pueden confundirnos. Para comenzar a aclararlos, abordaremos los diferentes tipos de corrientes que existen.
Los tipos de corriente se clasifican básicamente en tres:
1. Corriente alterna (CA)
Es el tipo de corriente que cambia de polaridad a una determinada frecuencia (en América a 60 hertz [Hz] y en Europa a 50 Hz) o, dicho de otra manera, cambia el sentido de su circulación. Gráficamente es una onda senoidal regular, como se muestra en la siguiente figura, que sólo se puede ver mediante un osciloscopio.
Si la corriente fuera un fluido visible dentro de una tubería transparente, en corriente directa la veríamos fluir de (-) a (+), siguiendo una trayectoria constante; mientras que a la corriente alterna, la veríamos fluir alternadamente en una dirección y rápidamente cambiar de sentido, de ahí su nombre de alterna.
La CA es la más ampliamente utilizada para altas potencias por su facilidad de generación, transformación, transmisión y distribución. Éste es el tipo de corriente que nos proporciona la CFE, puede ser a partir de un transformador monofásico (una línea activa y neutro para 120 V, o dos líneas activas y neutro para 240 V) o a partir de un transformador trifásico (tres líneas activas y neutro para 127 o 220 V), según la cantidad y tipo de carga a alimentar, ya que existen equipos que funcionan a 120 V que son los más usuales, pero en la industria existen equipos que operan a 220 V a 2 ó 3 fases, y los equipos trifásicos de gran potencia, pueden operar a 380 V, 440 V, 600 V, 1200 V e incluso voltajes mayores.
2. Corriente directa (CD)
Es la corriente que mantiene su polaridad y amplitud de forma perfecta, es decir, gráficamente es una línea recta horizontal. Se obtiene de pilas, baterías y celdas fotovoltaicas. La siguiente gráfica nos muestra la corriente directa.
Es la corriente que, aunque mantiene su polaridad, presenta variaciones en su amplitud, es decir, no es una señal lineal como la de la CD. La corriente continua se obtiene de rectificadores y de generadores de CC (como las dinamos). Entre más se parezca a la señal de CD, el rectificador es de mejor calidad. Las siguientes gráficas son tipos de corriente continua.
Un rectificador es un dispositivo de estado sólido (de semiconductores o diodos) que se utiliza para convertir una señal de CA en CC, puede ser de media onda o de onda completa. El elemento fundamental de un rectificador es el diodo rectificador, de silicio o germanio, cuya característica principal es permitir el paso de la corriente eléctrica sólo en un sentido. Generalmente el rectificador va acompañado de un transformador, el cual reduce o eleva el voltaje al valor deseado. Los rectificadores que existen en el mercado pueden ser de media onda o de onda completa, lo cual depende de la forma de conexión y del número de diodos (uno, dos o cuatro diodos), también existen los rectificadores trifásicos, éstos se encuentran en los alternadores de los automóviles (seis diodos).
En la actualidad existe un gran número de rectificadores, que operan a altas frecuencias, lo que mejora considerablemente la señal de salida y reduce las dimensiones del transformador, Podemos encontrarlos en cargadores de baterías para laptops y celulares, cargadores de pilas y baterías recargables, fuentes de computadoras y aparatos electrónicos, balastros electrónicos, etc.
Comparación entre CD y CA
Si comparamos el uso de ambos tipos de corriente, la CD no ocasiona bajo factor de potencia (produce trabajo casi al cien por ciento), ni distorsión armónica (alteración a la forma de onda senoidal). La CA, en cambio, puede transformarse aumentando su tensión o su voltaje para transmitirse desde donde se genera hasta los grandes centros de consumo, aquí vuelve a disminuir su tensión a valores de utilización. De este modo se evita pérdidas de energía por la resistencia de los conductores y se ahorra en el grosor de éstos. Además existen equipos eléctricos que sólo funcionan con corriente alterna, como los motores y los hornos de inducción.
Por lo anterior, la CA es más utilizada. Actualmente existe la tecnología para convertir la CA en CC y viceversa.
Durante el funcionamiento de los sistemas y equipos eléctricos en las instalaciones eléctricas residenciales, se presentan condiciones anormales de operación debido a fallas de sobrecarga y cortocircuito, las cuales ocasionan que los dispositivos de protección operen al presentarse éstas.
Dentro de estas condiciones se consideran aquellas que ocasionan la apertura de los dispositivos de protección, específicamente los fusibles, causadas por condiciones ambientales.
Las condiciones más comunes en las que un fusible puede operar son las siguientes:
Sobrecorrientes debidas a:
Sobrecargas.
Cortocircuitos
Falso contacto
Alta temperatura
Bajo estas condiciones, los fusibles deben ofrecer la protección adecuada, evitando con ello que el conductor del circuito protegido se dañe a causa de elevadas corrientes de falla.
Durante la operación del fusible en corriente alterna se tiene que la magnitud de corriente de cortocircuito depende de la reactancia de sistema al punto de falla, y para minimizar esta corriente a un valor no muy crítico en los conductores protegidos es necesario frenar esa corriente de tal forma que no dañe al conductor.
El propósito fundamental de cada fusible es cortar el flujo de corriente en el instante de la falla o cuando se presenta una sobrecarga prolongada. Sin embargo no todos los fusibles pueden frenar la corriente antes de que ésta alcance su valor de cresta, esto es, literalmente frenar la corriente en su trayectoria, y el fusible puede o no puede ser capaz de cortar completamente al flujo de corriente dentro de un intervalo próximo al inicio de la falla.
En la siguiente curva se ilustra el caso hipotético de una falla de arqueo (cortocircuito sólido) sobre un circuito con 200,000 amperes de corriente de cortocircuito disponible. El fusible no limitador de corriente permite un pico de corriente del máximo disponible (200,000 amperes) y deja fluir una corriente por un tiempo determinado antes de que el arco interno en el fusible sea extinguido y el flujo de corriente sea completamente interrumpido.
La energía eléctrica se genera en el momento en que se va a consumir, ya que uno de sus inconvenientes es que no se puede almacenar en grandes cantidades; se debe transmitir a través de una gran red de cables tendidos sobre torres metálicas, interconectados entre sí, que hacen llegar
la energía eléctrica a los lugares donde se consume.
Desde las instalaciones electricas residenciales hasta grandes complejos industriales, desde una granja en el campo hasta un hospital en una gran ciudad, pasando por comercios, oficinas y fábricas, se hace llegar donde se requiera, a todos los rincones del país.
Para lograr esto, se debe aumentar el voltaje a la energía que se genera, porque de este modo se transmite con más eficiencia; conforme llega al lugar donde será consumida, el voltaje (o tensión) se reduce a los valores adecuados por medio de transformadores, y se hace de manera gradual, de acuerdo a la distancia entre el lugar donde se genera y donde se consume.
La primera transmisión a distancia de la corriente alterna trifásica fue la de una central hidroeléctrica de 200 kW en Alemania, en 1891, a una distancia de 170 km.
La tensión del generador se elevaba de 95 a 15,000V, tensión de transmisión y luego se reducía hasta 113V y se aplicaba a un motor asincrónico trifásico de 75 kW que accionaba una unidad de bombeo.
El desarrollo de las aplicaciones industriales de la electricidad, que iniciaron a fines del siglo XIX, se orientó sobre dos caminos, la corriente directa y la corriente alterna, esta última en las frecuencias exigidas por distintas necesidades, de 15, 25, 42, 45, 50 y 60 Hz.
Estas se fueron unificando y actualmente se utilizan las de 50 y 60 Hz.
En nuestro país las líneas eléctricas se dividen de la siguiente manera:
Transmisión: Operan en 400, 230, 161 y 150 kV, recorren distancias del orden de los 200 km y forman grandes redes que se les denomina troncales.
Sub transmisión: operan con niveles de tensión de 138, 115, 85 y 69 kV
Distribución: operan con niveles de 34.5, 23, 13.8, 6.6, 4.16 y 2.4 kV.
Se estima que en México la longitud de los diferentes tipos de líneas era de 46,052 km para las líneas de transmisión, de 45,763 km para las líneas de sub transmisión y 598,988 km para las de distribución.
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Entre las diferentes técnicas que existen para generar energía eléctrica se encuentran las siguientes:
Una central termoeléctrica es una instalación industrial empleada para la generación de electricidad a partir de la energía liberada en forma de calor, normalmente mediante la combustión de algún combustible como petróleo, gas natural o carbón. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un generador y producir energía eléctrica. Las centrales termoeléctricas de ciclo combinado, utilizan gas natural como combustible para alimentar una turbina de gas. Como los gases tienen todavía una temperatura muy alta, se utilizan para producir vapor que mueve una segunda turbina, esta vez de vapor. Cada una de estas turbinas está acoplada a su correspondiente alternador para generar la electricidad como en una central termoeléctrica clásica.
Una central hidroeléctrica es aquella que genera electricidad mediante el aprovechamiento de la energía potencial del agua embalsada en una presa situada a un nivel más alto que la central. El agua es conducida por una tubería de descarga hacia la sala de máquinas de la central, donde mediante enormes turbinas hidráulicas se produce la generación de energía eléctrica en alternadores.
La energía geotérmica es la energía interna de las aguas profundas en la tierra a temperatura suficientemente alta. Puede utilizarse directamente como energía térmica o como energía cinética cuando la fuente proporciona vapor de agua que sale directamente a la superficie en zonas volcánicas o el agua de manantial, que se calienta debido las altas temperaturas que se producen bajo la superficie terrestre. Este calor se puede transformar en energía eléctrica. La energía geotérmica se desarrolló para su aprovechamiento como energía eléctrica en 1904, en Toscana (Italia), donde la producción continúa en la actualidad.
Una central nuclear o núcleo eléctrica es una instalación industrial empleada para la generación de energía eléctrica a partir de energía nuclear, que se caracteriza por el empleo de materiales que se fisionan mediante reacciones nucleares y proporcionan calor. Este calor es empleado por un ciclo termodinámico convencional para mover un alternador y producir energía eléctrica. La más importante de las instalaciones nucleares en México es la Central Nucleoeléctrica de Laguna Verde (CNLV). Está constituida por dos unidades independientes destinadas a la producción de energía eléctrica. La capacidad de producción de cada una de las unidades es de 682 MWe (megawatts eléctricos, o millones de watts eléctricos). La primera unidad inició su operación comercial el 14 de agosto de 1990 y la segunda unidad el 12 de abril de 1995. Esta instalación es operada por la Comisión Federal de Electricidad (CFE). Su principio de funcionamiento es básicamente el mismo que el de las plantas que funcionan con carbón, combustóleo o gas: la conversión de calor en energía eléctrica. Esta conversión se realiza en tres etapas: en la primera, la energía del combustible se utiliza para producir vapor a presión y temperatura elevadas; en la segunda etapa la energía del vapor se transforma en movimiento de una turbina; en la tercera etapa, el giro del eje de la turbina se transmite a un generador, que produce la energía eléctrica. Las centrales nucleoeléctricas se distinguen de las demás centrales térmicas solamente en la primera etapa de conversión, es decir, en la forma de producir vapor. En las centrales convencionales el vapor se produce en una caldera donde se quema carbón, combustóleo o gas natural; las centrales nucleoeléctricas tienen un reactor nuclear, que equivale a la caldera de las centrales convencionales.
La energía eólica es la que se obtiene por medio del viento, es decir mediante la utilización de la energía cinética generada por efecto de las corrientes de aire. Se utiliza para mover aerogeneradores. En éstos, la energía eólica mueve una hélice y mediante un sistema mecánico se hace girar el rotor de un generador que produce energía eléctrica. Para que su instalación resulte rentable, suelen agruparse en concentraciones denominadas parques eólicos. El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Éolo o Eolo, dios de los vientos en la mitología griega y, por tanto, perteneciente o relativo al viento. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. Es un tipo de energía ecológica. Hasta el año 2014 había 31 parque eolicos en México, ubicados principalmente en Oaxaca, con capacidad para generar mil 300 megawats de energía. Antes de que concluya el 2015 entrarán en operación seis nuevos parques eólicos ubicados en Jalisco y Tamaulipas, lo que implica un incremento de casi 30% en la generación eléctrica mediante este tipo de tecnología de un año a otro.
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Como sabemos, la energía eléctrica ha revolucionado la vida en todos sus aspectos y se ha convertido en parte indispensable de nuestro diario quehacer, sería muy difícil imaginar todo el progreso que se ha dado en el mundo sin ella; en este sentido es interesante saber cómo se produce y cómo llega a cada uno de nuestros hogares y centros de trabajo.
En un principio, la generación de energía eléctrica se realizaba en los sitios donde se consumía y poco a poco, con el crecimiento de la población y la demanda de bienes y servicios evolucionó al esquema de la energía centralizada, donde la central de generación de energía se encontraba en la localidad de los consumidores que crecía a su alrededor, sin embargo las restricciones técnicas de la corriente directa y la corriente continua no permitían su distribución a distancias grandes.
Con el tiempo, la generación eléctrica se estructuró como la conocemos en la actualidad: usando corriente alterna y transformadores que permiten llevar la corriente eléctrica a casi cualquier parte; de este modo se han ido creando grandes centrales generadoras a grandes distancias de los centros de consumo, donde el suministro de agua y combustible sean accesibles.
El generador de corriente alterna es un dispositivo que convierte la energía mecánica en energía eléctrica. El generador más simple consta de una espira de alambre que gira, impulsada por un medio externo, en un campo magnético uniforme. El ángulo que forma la superficie de la espira y la dirección del campo magnético cambian conforme va girando la espira, por tanto, el flujo magnético que pasa a través de ella también varía. Esta variación del flujo electromagnético induce una fuerza electromotriz y si existe un circuito externo con una carga como un foco, circulará una corriente eléctrica que lo encenderá.
En la práctica, la generación de la energía eléctrica es más eficiente en sistemas que emplean más de dos fases, porque poseen estas ventajas: La potencia que se transmite en circuitos trifásicos es constante o independiente del tiempo en vez de intermitente como en un circuito monofásico.
Gráfica de la corriente alterna monofásica
Gráfica de la corriente alterna trifásica
Los motores trifásicos arrancan y funcionan mejor que los motores monofásicos.
El método más común de producir corriente alterna es en tres voltajes balanceados de la misma magnitud y desfasados 120 grados.
Un generador de CA elemental consta de un magneto giratorio y un devanado fijo. Las vueltas del devanado se distribuyen por la periferia de la máquina.
El voltaje generado en cada espira del devanado está ligeramente desfasado del generado por el más próximo, debido a que la densidad máxima de flujo magnético la corta un instante antes o después. Si el primer devanado se continuara alrededor de la máquina, el voltaje generado en la última espira estaría desfasado 180 grados de la primera y se cancelarían sin ningún efecto útil.
Por esta razón, un devanado se distribuye comúnmente en no más de un tercio de la periferia; los otros dos tercios se pueden ocupar con dos devanados más, que se emplean para generar otros dos voltajes similares.
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Una de las principales razones por las que se emplea la corriente alterna y no la directa o la continua en la producción, transporte, distribución y consumo de la electricidad, es la facilidad con la que se puede elevar y reducir la tensión de la corriente alterna mediante el uso de transformadores.
Existen diversos tipos de transformadores adecuados para cada aplicación, uso y potencia. Los transformadores de distribución son los más comunes ya que se usan para potencias de 500kVA o inferiores y tensiones de 67,000 V o menos. Los hay monofásicos y trifásicos, la mayoría están diseñados para ser montados en postes, algunos de potencia por arriba de los 18,000 V se construyen para ser montados sobre estaciones o plataformas.
Transformadores tipo poste. Se utilizan a la intemperie o en interiores para distribución de energía eléctrica en media tensión. Se emplean en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. Se fabrican en potencias normalizadas desde 25 hasta 1000 kVA y tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV. Se pueden construir en otras tensiones primarias según especificaciones particulares del cliente. Se proveen en frecuencias de 50-60 Hz. La variación de tensión se realiza mediante un conmutador exterior de accionamiento sin carga.
Transformadores secos encapsulados en resina epoxi. Se utilizan en interior para distribución de energía eléctrica en media tensión, en lugares donde los espacios reducidos y los requerimientos de seguridad en caso de incendio imposibilitan la utilización de transformadores refrigerados en aceite. Son adecuados para grandes edificios, hospitales, industrias, minería, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. Su principal característica es que son refrigerados en aire con aislamiento clase F, se utiliza resina epoxi como medio de protección de los arrollamientos, por lo cual no requieren mantenimiento posterior a la instalación. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 2500 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.
Transformadores herméticos de llenado integral. Se emplean a la intemperie o en interiores para distribución de energía eléctrica en media tensión, siendo muy útiles en lugares donde los espacios son reducidos. Son instalados en zonas urbanas, industrias, minería, explotaciones petroleras, grandes centros comerciales y toda actividad que requiera la utilización intensiva de energía eléctrica. Su principal característica es que al no llevar tanque de expansión de aceite no necesita mantenimiento, siendo esta construcción más compacta que la tradicional. Se fabrican en potencias normalizadas desde 100 hasta 1000 kVA, tensiones primarias de 13.2, 15, 25, 33 y 35 kV y frecuencias de 50 y 60 Hz.
Transformadores rurales. Están diseñados para instalación monoposte en redes de electrificación suburbanas monofilares, bifilares y trifilares, de 7.6, 13.2 y 15 kV. En redes trifilares se pueden utilizar transformadores trifásicos o bien, ser sustituidos por tres monofásicos.
Transformadores subterraneos. Su construcción es adecuada para instalarse en cámaras, en cualquier nivel, para ser utilizado donde haya posibilidad de inmersión de cualquier naturaleza. Se fabrican en potencias de 150 a 2000kVA, para Alta Tensión de 15 o 24,2kV; y Baja Tensión de 216,5/125V; 220/127V; 380/220V o 400/231V.
Transformadores autoprotegidos. El transformador incorpora componentes para protección del sistema de distribución contra sobrecargas, cortocircuitos en la red secundaria y fallas internas en el transformador, para esto posee fusibles de alta tensión y disyuntor de baja tensión, montados internamente en el tanque. Para protección contra sobre tensiones el transformador está provisto de dispositivo para fijación de pararrayos externos en el tanque. Se fabrican en potencias de 45 a 150KVA, para Alta Tensión de 15 o 24,2KV; y Baja Tensión de 380/220 o 220/127V.
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