Conceptes Bàsics d'Electricitat: Corrent Continu, Altern i Potència

Conceptes Bàsics d'Electricitat: Corrent Continu i Altern

Generació i Conversió de Corrent Elèctric

• Corrent Continu (CC)

  La CC es pot obtenir mitjançant mètodes químics, com ara les piles i bateries, o mètodes mecànics, com una dinamo, o a partir de plaques solars, entre d'altres.

• Corrent Altern (CA)

  La CA es pot obtenir per mitjà de mètodes mecànics, com ara els alternadors, i també convertint l’energia contínua a alterna mitjançant un inversor.

Transport i Conversió de Corrent

• Generalment, el transport d’energia es fa mitjançant corrent altern.
• La CA es pot convertir a corrent continu mitjançant un rectificador, que normalment es troba instal·lat a les fonts d’alimentació dels ordinadors o als carregadors de mòbil.

Classificació dels Materials segons el seu Comportament Elèctric

Segons el seu comportament davant del corrent elèctric, els materials es poden classificar en:

• Materials aïllants: No condueixen o condueixen molt malament l’electricitat (per exemple, els ceràmics).
• Materials conductors: Condueixen bé l’electricitat, encara que presenten certa resistència. En general, els metalls són bons conductors.
• Superconductors: Són materials que no oposen cap resistència al corrent.
• Semiconductors: Permeten el pas de corrent quan són alimentats amb un voltatge mínim.

Tensió Alterna: Característiques Fonamentals

La tensió alterna presenta diverses característiques importants:

• Valor màxim (o de pic)

  És el valor màxim al qual arriba la tensió, també conegut com a valor de pic.

• Valor instantani

  És el valor que pren la tensió en un moment determinat. Es calcula de la següent forma: V_i = V_max · sin(wt)

• Valor eficaç

  És el valor de tensió contínua pel qual s’ha de substituir la tensió alterna perquè produeixi el mateix efecte. Les fórmules són: V_ef = V_max / 2 i I_ef = I_max / 2. En el cas d’un domicili particular, aquest valor és de 230 V.

• Període (T)

  És el temps necessari per completar un cicle complet. A la nostra xarxa, el període és de 20 ms.

• Freqüència (f)

  És el nombre de cicles completats per unitat de temps. Equival a f = 1 / T. A la nostra xarxa, la freqüència és de 50 Hz; als EUA és de 60 Hz.

Avantatges del Corrent Altern

• En cada cicle, la tensió passa per zero i permet desconnectar les càrregues amb seguretat.
• Permet augmentar o disminuir el seu valor mitjançant transformadors.
• Es pot transportar a grans distàncies amb poques pèrdues d’energia.
• Es pot transformar fàcilment a corrent continu.

L'Efecte Joule: Conversió d'Energia

• Quan un corrent travessa un cable, part de l’energia elèctrica es transforma en calor.
• La quantitat de calor generada dependrà de la resistència que ofereix el cable al pas de l’electricitat.
• Aquest fenomen és conegut com a efecte Joule.
• El valor de l'energia dissipada (E) és igual a: E = I² · R · t

Potència Elèctrica en Corrent Altern

• Potència activa (P)

  És la potència aprofitada i es mesura en Watts (W). La seva fórmula és: P = V_ef · I_ef · cosµ

• Potència aparent (S)

  És la potència total que circula pels conductors i es mesura en Volts-Ampere (VA). La seva fórmula és: S = V_ef · I_ef

• Potència reactiva (Q)

  És una potència que no és consumida i que està contínuament circulant entre la càrrega i el generador. Es mesura en Volts-Ampere reactius (Var). La seva fórmula és: Q = V_ef · I_ef · sinµ

  En una instal·lació, interessa minimitzar el valor de la potència reactiva, ja que provoca pèrdues per efecte Joule i, a més, cal preveure conductors més grans.

Factor de Potència i Angle de Desfasament

• cosµ és conegut com a factor de potència.
• µ és l’angle de desfasament entre la intensitat i el voltatge.
• Si µ > 0: V va davant de la intensitat, Q és positiva, la càrrega és RL i absorbeix energia reactiva.
• Si µ < 0: V va darrere de la intensitat, Q és negativa, la càrrega és RC i genera energia reactiva.