Sistemas eléctricos de potencia

Instituto Tecnológico de Tapachula[pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6]

Catedrático:

Ing. González Martínez Adrián.

Materia:

Sistemas eléctricos de potencia

Trabajo:

Resumen1 conceptos básicos

Semestre:7mo         Grupo: ¨A¨

Notas del autor

• Alexis Wilfredo De La Cruz Montes                           N°CTRL:17510506

Ingeniería electromecánica; Instituto Tecnológico de Tapachula Carretera Puerto Madero Km. 2, 30700 Tapachula de Córdova y Ordoñez, Chiapas. Contacto: direccion@tapachula.tecnm.mx

Tapachula; Chiapas a 7 de marzo Del 2021.

1.1 Introducción a los conceptos básicos  

 Un sistema eléctrico de potencia comprende a los subsistemas de generación, transmisión, distribución, y utilización de energía eléctrica.

La máquina síncrona, líneas de transmisión (aéreas y subterráneas), transformadores eléctricos trifásicos y monofásicos, cargas, y el equipo de compensación son componentes cuya modelación debe ser rigurosa con el objeto de que los análisis o estudios que de ellos se hagan sean lo más representativo y exacto posible.

  La obtención de los parámetros o constantes como la resistencia, conductancia,  inductancia y capacitancia se considera fundamental para el desarrollo de los modelos  trifásicos y sus equivalentes monofásicos.

  La energía eléctrica se transforma en un nivel de voltaje muy alto, esto es con el afán de transportar corrientes muy pequeñas, estos parámetros eléctricos en esta materia los  designaremos con letras mayúsculas, siempre y cuando nos refiramos a los fasores de los valores sinusoidales, por ejemplo:  I, Z, Y, etc.

1.2 Potencia en circuitos de C.A. monofásicos  

     Se tiene un gran interés en la razón de cambio de la energía con respecto al tiempo en  términos de voltaje y de la corriente, la unidad de potencia es el watt. La potencia en watts que es absorbida por una carga en cierto instante es el producto de la caída de voltaje  instantáneo a través de la carga, en volts y de la corriente instantánea que entra a la carga en amperes.

Designando terminales de la carga con a y an y si el voltaje y la corriente se expresan por

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Y la potencia instantánea es  

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  Donde el ángulo 𝜃 es positivo cuando la corriente atrasa el voltaje y negativo para  corriente en adelanto. Un valor positivo de p expresa la razón a que la energía es absorbida  por aquella parte del sistema que se encuentra entre los puntos 𝑎 y 𝑎𝑛. Por lo tanto, la potencia instantánea es positiva cuando 𝑣𝑎𝑛  𝑒  𝑖𝑎𝑛 son positivos y negativa cuando estos valores tienen signos contrarios.

Un examen de la ecuación  

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Muestra que el término que contiene cos 𝜃 siempre es positivo y tiene un valor promedio

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O al sustituir los valores rms de voltaje y corriente    𝑃 = |𝑉||𝐼|cos 𝜃

  P es la cantidad a la cual se refiere a la palabra potencia cuando no tiene un adjetivo que la identifique de otra forma. P es la potencia promedio, también llamada potencia real o activa. La unidad fundamental para la potencia instantánea y potencia promedio es el watt;  pero el watt es muy pequeña comparada con otros de los sistemas de potencia, por lo que P generalmente se mide en kilowatts o mega watts.

El coseno del ángulo de fase 𝜃, entre el voltaje y la corriente, se llama factor de potencia. El segundo término de la ecuación (sin𝜃) es alternadamente positivo y negativo, y tiene un valor promedio de cero. Esta componente de la potencia instantánea, P, se llama potencia reactiva instantánea y expresa el flujo de energía que en forma alternada va hacia  la carga y regresa de ella. El valor máximo de esta potencia pulsante, denominada 𝑄, se llama potencia reactiva o voltamperios reactivos.

1.3 Potencia compleja  

 Se puede hacer el cálculo en forma compleja y de manera conveniente de las potencias  real y reactiva, si las expresiones fasoriales del voltaje y de la corriente son conocidas. Si la caída de voltaje y corriente que entra en una cierta carga o parte de un circuito se expresan por  𝑉 = |𝑉|∠𝛼  e 𝐼 = |𝐼|∠𝛽, respectivamente, el producto del voltaje por el conjugado de la corriente en forma polar es          

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Por lo general, a esta cantidad llamada potencia compleja, se le designa con la letra S en forma rectangular se tiene:

𝑆 = 𝑉𝐼 ∗= |𝑉||𝐼|cos(𝛼 − 𝛽) + 𝑗|𝑉||𝐼|sin(𝛼 − 𝛽)

Ya que ángulo de fase entre el voltaje y la corriente, esto es 𝛼 − 𝛽 es igual al ángulo 𝜃 de las ecuaciones previstas   𝑆 = 𝑃 + 𝑗𝑄

1.4 Triangulo de potencia  

    El triángulo de potencia se puede dibujar para una carga inductiva. Si se tienen varias cargas en paralelo, la P total será la suma de las potencias promedio de las cargas individuales, la que puede ser graficada a lo largo del eje horizontal para un análisis gráfico.

Para una carga inductiva, Q se dibujará verticalmente hacia arriba puesto que es positiva.

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