Corrente alternada

Forma de onda da Corrente Alternada.

A corrente alterna ^{(português europeu)} ou corrente alternada ^{(português brasileiro)}, ou CA (em inglês AC - alternating current), é uma corrente elétrica cujo sentido varia no tempo, ao contrário da corrente contínua cujo sentido permanece constante ao longo do tempo. A forma de onda usual em um circuito de potência CA é senoidal por ser a forma de transmissão de energia mais eficiente. Entretanto, em certas aplicações, diferentes formas de ondas são utilizadas, tais como triangular ou ondas quadradas. Enquanto a fonte de corrente contínua é constituída pelos pólos positivo e negativo, a de corrente alternada é composta por fases (e, muitas vezes, pelo fio neutro).

História

A corrente alternada surgiu quando Nikola Tesla foi contratado por J. Westinghouse para construir uma linha de transmissão entre Niágara e Búfalo, em NY. Thomas Edison fez o possível para desacreditar Tesla, mas o sistema polifásico de Tesla foi adotado. A Corrente Alternada é a forma mais eficaz de se transmitir uma corrente elétrica por longas distâncias. Nela os elétrons invertem o seu sentido várias vezes por segundo.

Na primeira metade do século XX havia sistemas de Corrente Alternada de 25 Hz no Canadá (Ontário) e no norte dos EUA. Em alguns casos alguns destes sistemas (por exemplo, nas quedas de Niágara) perduram até hoje por conveniência das fabricas industriais que não tinham interesse em trocar o equipamento para que operasse a 60 Hz. As baixas freqüências facilitam construção de motores de baixa rotação, já que esta é diretamente proporcional à frequência.

Há também sistemas de 16,67 Hz em ferrovias da Europa (Suíça e Suécia).

Sistemas AC de 400 Hz são usados na indústria têxtil, aviões, navios, espaçonaves e em grandes computadores.

No Brasil a variação (freqüência) da rede elétrica é de 60 Hz. Na América do Sul, além do Brasil, também usam 60 Hz o Equador, Peru, Venezuela e a Colômbia. Em outros países, por exemplo, a Argentina, a Bolívia, o Chile e o Paraguai, bem como na Europa é usada a freqüência de 50Hz.

A Corrente Alternada foi adotada para transmissão de energia elétrica a longas distâncias devido à facilidade relativa que esta apresenta para ter o valor de sua tensão alterada por intermédio de transformadores. No entanto as primeiras experiências e transmissões foram feitas com Corrente contínua (CC ou, em inglês, DC). tamara

Matemática

A forma de onda de corrente e tensão em CA pode ser descrita matematicamente na forma:

$a(t)=A\cdot \sin(\omega t+\phi )\,$

onde

$a(t)$ é a função (tensão ou corrente) no domínio do tempo,

$A$ é a amplitude ou valor máximo (também chamado de valor de pico),

$\omega$ é a freqüência angular em radianos por segundo,

$t$ é o tempo em segundos,

$\phi$ é o ângulo de fase, em graus.

Usando frequência em hertz, esta fórmula é reescrita na forma:

$a(t)=A\cdot \sin(2\pi ft+\phi )\,$

onde

f é a freqüência em hertz.

Logo tensão e corrente podem ser descritas como

$v(t)=V\cdot \sin(2\pi ft+\phi )\,$

$i(t)=I\cdot \sin(2\pi ft+\phi )\,$

O valor de pico-a-pico de uma tensão alternada é definida como a diferença entre seu pico positivo e seu pico negativo. Desde o valor máximo de seno ($x$) que é +1 e o valor mínimo que é -1, uma tensão CA oscila entre $+A$ e $-A$. A tensão de pico-a-pico, escrita como V_P-P, é, portanto (+A) − (−A) = 2 × A.

Geralmente a tensão CA é dada quase sempre em seu valor eficaz, que é o valor quadrático médio desse sinal elétrico (em inglês é chamado de root mean square, ou rms), sendo escrita como V_ef (ou V_rms). Para uma tensão senoidal:

$V_{\mathrm {ef} }={A \over {\sqrt {2}}}={A{\sqrt {2}} \over 2}$

V_ef é útil no cálculo da potência consumida por uma carga. Se a tensão CC de V_CC transfere certa potência P para a carga dada, então uma tensão CA de V_ef irá entregar a mesma potência média P para a mesma carga se V_ef = V_CC. Por este motivo, rms é o modo normal de medição de tensão em sistemas de potência.

Para ilustrar estes conceitos, considere a tensão de 220 V CA usada em alguns estados brasileiros. Ela é assim chamada porque seu valor eficaz (rms) é, em condições normais, de 220 V. Isto quer dizer que ela tem o mesmo efeito joule, para uma carga resistiva, que uma tensão de 220V CC. Para encontrar a tensão de pico (amplitude), podemos modificar a equação acima para:

$A=V_{\mathrm {ef} }\cdot {\sqrt {2}}$

Para 220 V CA, a tensão de pico V_P ou A é, portanto, 220 V × √2 = 311 V (aprox.). O valor de pico-a-pico V_P-P de 220V CA é ainda mais alta: 2 × 220 V × √2 = 622V (aprox.)

Note que para tensões não senoidais, temos diferentes relações entre seu pico de magnitude valor eficaz. Isso é de fundamental importância ao se trabalhar com elementos do circuito não lineares que produzem correntes harmônicas, como retificadores.

Ver também

• Corrente contínua
• Onda quadrada
• Onda triangular
• Oscilador
• Senóide