Potencia Eléctrica Monofásica

COORDINACIÓN DE INGENIERÍA DE TELECOMUNICACIONES

LABORATORIO

REDES ELÉCTRICAS II

Pre-Laboratorio

Práctica No. 1

Potencia Eléctrica Monofásica

Profesor. Alumnos.

Ing. M.Sc. Gianfranco Capitelli

Maracay 02 de Julio de 2015

INTRODUCCIÓN

Como objetivo principal de esta práctica es destacar los aspectos más resaltantes de la potencia eléctrica monofásica, potencia se define como: “capacidad para ejecutar algo o producir un efecto”. Por lo tanto, independientemente de la tecnología (mecánica, hidráulica, eléctrica, etc.), el estudio de la potencia es algo muy significativo.

En todo circuito eléctrico es de suma importancia determinar la potencia que se genera y que se absorbe, en este tema vamos a estudiar la potencia en corriente alterna, algo de vial importancia en cualquier sistema eléctrico, ya que en definitiva, la electricidad la usamos siempre para un fin determinado, como un consumo de potencia, que es relevante estudiar, medir y analizar cómo mejorar su rendimiento.

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MARCO TEORICO

El sistema experimental de corriente alterna en norte américa fue operado en 1886, el cual consistía de un alternador monofásico de 500 V, 12 A, transformadores elevadores, línea de transmisión de Aprox. 1500 m, transformadores reductores y cargas de iluminación.

Esto fue gracias a Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs quienes en 1884 crearon el transformador haciendo posible la elevación eficiente y economía de la tensión.

En 1887 Nicola Tesla logra construir el motor de inducción de corriente alterna y trabaja en los laboratorios Westinghouse, donde concibe el sistema polifásico para trasladar la electricidad a larga distancia

Potencia Eléctrica Monofásica

Es un sistema de producción, distribución y consumo de energía eléctrica formado por una única corriente alterna o fase y por lo tanto todo el voltaje varia de la misma forma. La distribución monofásica de la electricidad se suele usar cuando las cargas son principalmente de iluminación y de calefacción, y para pequeños motores eléctricos, un suministro monofásico conectado a un motor eléctrico de corriente alterna no producirá una campo magnético giratorio, por lo que los motores monofásico necesitan circuitos adicionales para su arranque, y son poco usuales para potencias por encima de los 10 KW. El voltaje y la frecuencia de esta corriente varia depende del país o región, siendo 230 y 115 voltios los valores mas extendidos para voltaje y 50 0 60 hercios para la frecuencia.

Elementos Pasivos

El resistor es un elemento que absorbe energía y la transforma en forma irreversible. El inductor y el capacitor por ser elementos que tienen capacidad de acumular energía en forma de campo magnético y eléctrico, lo que permite que absorban o entreguen energía durante pequeños lapsos de tiempo.

Potencia instantánea

Si analizamos la potencia instantánea entregada por una fuente de tensión senoidal a un elemento de un circuito, conformado por un resistor y un inductor como se muestra en la figura el valor de la misma está dado por:

p(t) = U.I cos - U.I cos 2t cos - U.I sen 2t sen 

De la cual podemos analizar lo siguiente:

El primer término de la ecuación es constante y representa el valor medio de la función, ya que los dos términos siguientes al integrarlos en un periodo, su valor es cero, o sea que P = U.I cos (Potencia media, o Potencia activa)

La frecuencia de la potencia instantánea es dos veces la frecuencia de la corriente o de la tensión

Resistor puro

En el caso de tener un resistor puro, la tensión y la corriente sobre el mismo están en fase por lo que “= 0”, luego, la potencia instantánea toma el siguiente valor:

p(t) = U.IR cos - U.IR cos 2t cos 

p(t) = P - P cos 2t

A este valor de potencia se le da el nombre de “Potencia activa instantánea”, denominando “P” a la potencia activa, valor que se utiliza para describir la potencia que se transforma de forma eléctrica a no eléctrica, que en el caso de un resistor, la transformación es a energía térmica. Cada medio periodo las dos funciones se hacen cero, simultáneamente.

Inductor puro

Un circuito con una carga inductiva pura, Con este tipo de circuito, la corriente atrasa 90° a la tensión sobre la inductancia. Por lo tanto la potencia instantánea queda como:

p(t) = - U.IL sen 2ωt

Vemos que la potencia media tiene valor cero, o sea que no hay transformación de energía, si no que la misma oscila entre el circuito y la fuente que lo alimenta.

Capacitor puro

El circuito con una carga capacitiva pura, En este caso la corriente esta adelantada 90° a la tensión sobre el capacitor, con lo que la expresión de la potencia queda:

p(t) = U.IC sen 2t

Vemos que aquí también la potencia media en un periodo vale cero, o sea que la potencia oscila entre la fuente que alimenta el circuito y el campo eléctrico asociado con el capacitor.

Potencia reactiva

La potencia asociada a circuitos puramente inductivos o capacitivos, se denomina “Potencia reactiva”, cuya expresión para valores instantáneos está dada por:

Pr(t) = - U.I sen sen 2t

Siendo el valor medio en un periodo de la misma, igual a cero, pero para poder dimensionar la misma se adopta:

Q = U.I sen Potencia reactiva

Tanto la potencia activa “P” como la potencia reactiva “Q”, tienen las mismas dimensiones, pero a los efectos de distinguirlas, se utiliza para la potencia reactiva el termino VAr (Volt

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