Menu

Electricitat
Corrent elèctric

Què és el corrent altern (CA)?

El corrent altern (CA) és un tipus de corrent elèctric que canvia al llarg del temps. La variació pot ser en intensitat de corrent o en sentit a intervals regulars.

Què és el corrent altern (CA)?

El voltatge varia entre els valors màxim i mínim de manera cíclica. El voltatge és positiu la meitat del temps i negatiu l'altra meitat. Això vol dir que la meitat del temps el corrent circula en un sentit i, l'altra meitat en sentit oposat.

La forma més habitual de l'ondulació segueix una funció trigonomètrica tipus si. Aquesta és la forma més eficient i pràctica de produir energia elèctrica mitjançant alternadors. No obstant això hi ha certes aplicacions en què s'utilitzen altres formes d'ona, com l'ona quadrada o l'ona triangular.

El corrent continu és aquella que manté el seu valor de tensió constant i sense canvi de polaritat.

Què és la freqüència d'un corrent altern?

La freqüència és la quantitat de cicles de l'ona sinusoïdal que es produeixen en una unitat de temps.

La corba sinusoïdal representa la variació de la tensió en un corrent altern. La freqüència del mateix corrent és la quantitat de voltes o cicles que dóna el radi del ercle trigonomètric en una unitat de temps.

freqüències habituals

La freqüència del sistema elèctric varia segons el país i, de vegades, dins d'un país.

La majoria de l'energia elèctrica es genera a 50 o 60 Hertz. Alguns països tenen una barreja de subministraments de 50 Hz i 60 Hz.

Una baixa freqüència facilita el disseny de motors elèctrics. Especialment per a aplicacions d'elevació, trituració i laminació. Aquests motors requereixen una gran velocitat de gir. També és beneficiós per a motors de tracció de tipus commutador per a aplicacions com ferrocarrils.

No obstant això, la baixa freqüència també causa un parpelleig notable en els llums d'arc i les bombetes incandescents. L'ús de freqüències més baixes també va proporcionar l'avantatge de pèrdues d'impedància més baixes, que són proporcionals a la freqüència.

Efectes de les altes freqüències

Un corrent continu flueix uniformement a través de la secció transversal d'un cable uniforme. En un corrent altern de qualsevol freqüència, la càrrega elèctrica és forçada lluny de centre del cable, cap a la seva superfície exterior. Això es deu al fet que l'acceleració d'una càrrega elèctrica en un corrent altern produeix ones de radiació electromagnètica. 

Aquestes ones cancel·len la propagació de l' electricitat cap al centre dels materials amb alta conductivitat. Aquest fenomen es diu efecte pel·licular.

A freqüències molt altes, el corrent ja no flueix en el cable. El corrent flueix a la superfície del cable dins d'un gruix amb poca profunditat de l'escorça.

La profunditat de l'escorça és el gruix a què es redueix la densitat de corrent en un 63%. Fins i tot a freqüències relativament baixes utilitzades per a la transmissió de potència (50 Hz - 60 Hz), la distribució no uniforme del corrent encara es produeix en conductors prou gruixuts.

Per exemple, la profunditat pel·licular d'un conductor de coure és d'aproximadament 8,57 mm a 60 Hz. Per aquesta raó, els conductors d'alta corrent generalment són buits. Així s'estalvia en massa i cost.

Atès que el corrent tendeix a fluir a la perifèria dels conductors, es redueix la secció transversal efectiva del onductor. Això augmenta la resistència de corrent altern efectiva del onductor, ja que la resistència és inversament proporcional a l'àrea de la secció transversal.

La resistència de corrent altern sovint és moltes vegades més gran que la resistència de corrent continu. aquesta diferència causa una pèrdua d'energia molt més gran a causa de l'escalfament òhmic.

Conversió d'alterna a contínua

El corrent altern es pot passar amb facilitat a corrent continu. La contínua no té aquesta facilitat. Precisament, aquesta és la raó de l'ús generalitzat d'aquest tipus de corrent.

Per convertir corrent continu en altern, l'elevació de la tensió s'aconsegueix connectant dinamos en sèrie. Aquesta tècnica és molt poc pràctica comparat amb l'alterna que compta amb un transformador, que permet elevar la tensió d'una forma eficient.

L'energia elèctrica ve donada pel producte de la tensió, la intensitat i el temps. Atès que la secció dels conductors de les línies elèctriques depèn de la intensitat, mitjançant un transformador es pot elevar la tensió fins a alts valors. Corrent elèctrica d'alta tensió. A l'augmentar la tensió disminueix la intensitat de corrent.

El gran avantatge de distribuir el corrent a alta tensió és que l' electricitat es pot distribuir a llargues distàncies es amb baixes intensitats. Això redueix les pèrdues energètiques provocades:

  • L'efecte Joule.

  • La histéresis.

  • Els corrents de Foucault.

És habitual que en les instal·lacions d'energia solar fotovoltaica s'utilitzi un convertidor de corrent continu a corrent altern perquè l'energia generada pugui ser subministrada a la xarxa.

Distribució d'electricitat

A Europa, l'electricitat es distribueix en forma de corrent altern sinusoïdal a una freqüència constant de 50 Hz.

L'ús d'aquest tipus de corrent es deu a:

  • El transport d'altes potències elèctriques és molt eficient si es porta a terme a alts voltatges. Els alts voltatges s'assoleixen amb força facilitat amb l'ús de transformadors.

  • Els alternadors són més simples. També tenen major eficiència que les dinamos.

  • En corrent continu no és possible explotar els avantatges d'un sistema trifàsic. Gairebé tots els dispositius electrònics de consum operen en corrent continu. Tot i això, aquesta conversió es pot aconseguir fàcilment per mitjà d'un rectificador simple.

D'altra banda, és possible obtenir corrent elèctric altern del corrent continu. Els inversors de corrent poden generar aquesta conversió i subministrar el corrent en paràmetres apropiats de freqüència, forma d'ona i voltatge.

Història del corrent altern

En els orígens industrials d'ús de l'electricitat en el segle XIX es va utilitzar corrent continu. El corrent continu ofereix l'avantatge de ser capaç de ser emmagatzemada en les bateries.

No obstant això, amb l'arribada del corrent altern pel científic Nikola Tesla el món es va revolucionar de nou.

Expansió del corrent altern

L'eficiència d'aquest nou tipus de corrent es deu al fet que pot reduir dràsticament les pèrdues d'energia a grans distàncies gràcies a l'augment de la tensió elèctrica.

Aquesta característica va permetre sobreposar-se a la corrent continu de Thomas Edison.

El corrent altern es va estendre gràcies a la utilització del ransformador. El transformador permet portar la diferència de potencial (voltatge) a nivells molt alts (alta tensió) i el corrent a valors molt baixos.

D'aquesta manera, es manté la potència es manté inalterada a l'transmetre-la a grans distàncies.

A més, els motors elèctrics de corrent altern són més fiables i eficients que els motors elèctrics de corrent continu.

Actualment al món, l'energia elèctrica alterna es distribueix en dues freqüències, 50 Hz (Europa, Àsia, Àfrica) i 60 Hz (Amèrica, part del Japó) i diferents voltatges.

Guerra dels corrents

La guerra dels corrents va ser una sèrie d'esdeveniments que van envoltar la pugna motivada per la introducció dels sistemes de transmissió d'energia elèctrica als Estats Units. Va succeir entre el final de la dècada de 1880 i el començament de la dècada de 1890.

La pugna estava motivada per l'expectativa dels enormes beneficis que les grans companyies esperaven obtenir del àpid creixement del egoci del ubministrament d'electricitat.

Els sistemes de corrent continu CC de la Companyia Edison i de corrent altern CA de la Westinghouse Electric, (el propietari era George Westinghouse) amb les seves respectives avantatges i inconvenients, es van convertir en els protagonistes de l'enfrontament entre empreses.

Thomas Edison era al bàndol dels defensors del corrent continu. D'altra banda, l'enginyer Nikola Tesla era partidari del corrent altern.

Tot i la popularitat d'Edison i els seus descobriments i invents, va ser el corrent altern de Tesla la qual va guanyar la batalla.

Autor:

Data de publicació: 9 de agost de 2016
Última revisió: 18 de abril de 2020