1.4 Introducción a las fuentes de energía — Concepto
Una fuente es un generador de voltaje, o corriente capaz de suministrar energía a un circuito.
Se considera a la fuente como un elemento activo ya que provee energía eléctrica.
Fuentes de voltaje
1.4 Introducción a las fuentes de energía — Tipos de fuentes
De acuerdo a la naturaleza de la corriente se pueden clasificar en: de corriente alterna o de corriente continua.
1.4 Introducción a las fuentes de energía — Fuente de corriente alterna
El sentido de la corriente en este tipo de fuentes cambia y depende de una frecuencia. Esto quiere decir que el flujo de electrones cambia periódicamente.
Corriente Alterna
Parámetros de la Onda Sinusoidal
La corriente alterna se describe matemáticamente por una onda sinusoidal, cuyos parámetros definen sus características fundamentales.
Forma General de una Onda Sinusoidal
Donde cada componente tiene un significado específico:
- Vp: Voltaje pico (amplitud). Representa el valor máximo que alcanza la onda.
- ω: Frecuencia angular. Indica la velocidad con la que la onda oscila, medida en radianes por segundo.
- t: Tiempo. La variable independiente que determina la posición de la onda en un instante dado.
- φ: Fase inicial. Describe el desplazamiento horizontal de la onda con respecto al origen en el tiempo cero.
Parámetros de la Onda Sinusoidal
1
Período (T)
Es el tiempo que tarda la señal en completar un ciclo completo.
Se mide en segundos (s).
T = 1/ f
Ejemplo: Si f = 60 Hz, entonces T = 1/60 s.
2
Frecuencia (f)
Es el número de ciclos por segundo que la señal realiza.
Se mide en Hertz (Hz).
Ejemplos:
- 60 Hz: 60 ciclos por segundo (estándar en América).
- 50 Hz: estándar en muchos países de Europa y otras regiones.
Parámetros de la Onda Sinusoidal
Voltaje RMS (VRMS)
El Voltaje RMS (Valor eficaz) es el valor equivalente en corriente continua (DC) que produce la misma potencia que la señal de corriente alterna.
Es el valor que utilizamos normalmente en las especificaciones de sistemas eléctricos.
Frecuencia angular (w)
Se mide en radianes por segundo (rad/s) y relaciona la frecuencia lineal ( f ) con el movimiento angular de la onda sinusoidal.
Es crucial para entender la velocidad de oscilación de la señal en el tiempo.
💡 Ejemplo real: La red eléctrica de 120V es un valor RMS. El valor pico de esta onda sería aproximadamente 170V.
Parámetros de la Onda Sinusoidal
Fuente de corriente Continua
Corriente Continua
En este tipo de fuente la corriente va en un solo sentido.
Se puede obtener por procesos químicos, como en pilas y baterías, físicos como en paneles solares, o por conversión de energía alterna.
Corriente Continua - Alterna
1.4 Introducción a las fuentes de energía — Tipos de fuentes: Independientes
Se puede clasificar a las fuentes en dependientes e independientes.
Una fuente independiente es un generador de voltaje o corriente que no depende de otras variables del circuito.
Fuentes de voltaje
1.4 Introducción a las fuentes de energía — Tipos de fuentes: Independientes
Fuente real
Una fuente real, no es del todo independiente ya que en los límites de funcionamiento tanto de voltaje como de corriente existen cambios en sus valores ideales.
Fuente ideal
Una fuente ideal es un generador que mantiene sus valores a pesar de cualquier otro cambio en las variables del circuito o de sí misma.
Fuentes de voltaje
1.4 Introducción a las fuentes de energía — Tipos de fuentes: Independientes
Se puede observar la simbología de las fuentes independientes. En el caso ideal se asume que en los terminales se tiene el voltaje o corriente, respectivamente, estables.
Voltaje
Corriente
Tipos de fuentes: Dependientes
Las fuentes dependientes sean de voltaje o de corriente pueden ser controladas por voltaje o corriente.
Voltaje V = a.Vx
Corriente I = b.Iy
Tipos de fuentes: Dependientes
Tipos de fuentes: Fuentes reales
Ideal
Una fuente ideal mantiene sus valores de voltaje o corriente constantes sin importar las condiciones del circuito.
Real
Una fuente real presenta variaciones en sus valores de salida dependiendo de las condiciones de carga y funcionamiento del circuito.
1.4 Introducción a las fuentes de energía — Tipos de fuentes: Fuentes reales
Real: Una fuente real de voltaje tiene asociada una resistencia en serie que representa las pérdidas internas del generador, lo que provoca que el voltaje en los terminales varíe con la carga.
1.4 Introducción a las fuentes de energía — Tipos de fuentes: Fuentes reales
Una fuente real de corriente tiene asociada una resistencia en paralelo.
La fuente de corriente no es tan común en aplicaciones eléctricas pero sí electrónicas. De igual manera una fuente ideal de corriente es imposible construir debido al conductor.
Nota clave
La resistencia en paralelo en una fuente real de corriente representa las pérdidas internas y limita la corriente que puede suministrar al circuito.
