¿Cuál es la diferencia entre conectar dos fuentes en serie y en paralelo para circuitos DC y AC?

En ingeniería eléctrica, la forma en que se conectan las fuentes de alimentación es crucial para el comportamiento de un circuito. Las fuentes de alimentación pueden conectarse en serie o en paralelo, y cada método es adecuado para diferentes aplicaciones. A continuación, se presentan las distinciones entre las conexiones en serie y en paralelo tanto para los circuitos de corriente directa (CD) como para los de corriente alterna (CA).

Fuentes de Corriente Directa (CD)

Conexión en Serie (Conexión en Serie)

• Suma de Voltajes (Suma de Voltajes): Cuando dos o más fuentes de CD se conectan en serie, el terminal positivo de una fuente se conecta al terminal negativo de la siguiente fuente. Así, el voltaje total de salida es la suma de los voltajes de cada fuente individual. Por ejemplo, si dos baterías de 12 voltios se conectan en serie, el voltaje total de salida sería 24 voltios.

• Corriente Igual (Corriente Igual): Idealmente, la corriente a través de todo el circuito es la misma, independientemente del número de fuentes conectadas en serie. Sin embargo, es importante tener en cuenta que todas las fuentes conectadas en serie deben tener capacidades de corriente coincidentes para evitar sobrecargas o daños.

Conexión en Paralelo (Conexión en Paralelo)

• Voltaje Igual (Voltaje Igual): Cuando dos o más fuentes de CD se conectan en paralelo, todos los terminales positivos se conectan juntos, y todos los terminales negativos también se conectan juntos. Así, el voltaje total de salida es igual al voltaje de una sola fuente. Por ejemplo, si dos baterías de 12 voltios se conectan en paralelo, el voltaje total de salida permanece en 12 voltios.

• Adición de Corriente (Adición de Corriente): En una conexión en paralelo, la capacidad total de corriente es la suma de las capacidades de corriente de cada fuente individual. Por ejemplo, si dos baterías idénticas de 12 voltios y 5 amperio-hora se conectan en paralelo, la capacidad total de corriente sería 10 amperio-hora. Las conexiones en paralelo se pueden usar para aumentar la salida de corriente del sistema o proporcionar redundancia.

Fuentes de Corriente Alterna (CA)

Conexión en Serie (Conexión en Serie)

• Adición de Voltajes (Adición de Voltajes): Similar a las fuentes de CD, las fuentes de CA suman sus voltajes cuando se conectan en serie. Sin embargo, los voltajes de CA se miden basándose en valores pico o RMS, por lo que se deben considerar las diferencias de fase. Si dos fuentes de CA están en fase, sus voltajes simplemente se suman. Si están fuera de fase (por 180 grados), los voltajes podrían anularse mutuamente.

• Relación de Corriente (Relación de Corriente): En un circuito en serie, la corriente es la misma a través de cada componente. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la impedancia (que incluye resistencia, inductancia y capacitancia) de las fuentes de CA afecta la corriente.

Conexión en Paralelo (Conexión en Paralelo)

• Voltaje Igual (Voltaje Igual): Cuando las fuentes de CA se conectan en paralelo, sus voltajes de salida son iguales. Las conexiones en paralelo se utilizan principalmente para generadores síncronos u otras fuentes de energía para aumentar la potencia total disponible o proporcionar redundancia.

• Adición de Corriente (Adición de Corriente): En una conexión en paralelo, la corriente total es la suma vectorial de las corrientes de cada fuente individual. Esto requiere considerar la diferencia de fase entre las fuentes, ya que las diferencias de fase afectan la corriente total. Si las fuentes de CA están sincronizadas y en fase, sus corrientes se pueden sumar simplemente.

Resumen

Para Fuentes de CD

• Conexión en Serie: Aumenta el voltaje total.

• Conexión en Paralelo: Aumenta la capacidad total de corriente.

Para Fuentes de CA

• Conexión en Serie: Aumenta el voltaje total (dependiendo de la relación de fase).

• Conexión en Paralelo: Aumenta la potencia total disponible (requiere sincronización y consideración de la diferencia de fase).

En aplicaciones prácticas, ya sea con fuentes de CD o CA, es esencial comprender el impacto del método de conexión en el circuito y asegurarse de que el diseño del circuito cumpla con las normas de seguridad y satisfaga los requisitos de rendimiento deseados.