Potencia en Circuitos de CA

[pic 1][pic 2][pic 3]

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

INDICE

INTRODUCCION        2

POTENCIA INSTANTÁNEA        2

WATTÍMETRO o VATÍMETRO        3

POTENCIA PROMEDIO O ACTIVA        3

POTENCIA HACIA UNA CARGA RESISTIVA        4

POTENCIA HACIA UNA CARGA INDUCTIVA        5

POTENCIA HACIA UNA CARGA CAPACITIVA        5

TRANSFERENCIA DE POTENCIA MÁXIMA        6

POTENCIA APARENTE        7

FACTOR DE POTENCIA        8

FACTOR DE POTENCIA UNITARIO, EN ATRASO Y EN ADELANTO        9

BIBLIOGRAFÍA        10

CIBERGRAFÍA        10

INTRODUCCION

Anteriormente (en otro curso) hemos analizado la potencia en circuitos de corriente directa. Ahora analizaremos la potencia en circuitos eléctricos de corriente alterna. Pero ¿Por qué es importante el análisis de potencia? ^[1]El análisis de la potencia en circuitos de ca tiene varios objetivos, es importante conocer las diferencias entre potencia promedio, aparente e instantánea, así como poder realizar los cálculos de estas. De igual forma podemos entender mejor el concepto de factor de potencia, como también comprender acerca de las pérdidas de energía de un sistema de ca.

POTENCIA INSTANTÁNEA

La potencia instantánea es la potencia en cualquier instante de tiempo. Es la proporción de energía absorbida por un elemento  ^[2] [3]

La potencia instantánea que se suministra a cualquier dispositivo está dada por el producto de la tensión instantánea a través del dispositivo y la corriente instantánea que circula por él, es medida en watts (W)2 dada por la ecuación^[4]:

[pic 7]

Si el circuito consta de una resistencia R, entonces la potencia se podría expresar sólo en términos de su corriente o de su tensión^[5]:

[pic 8]

Si el circuito consta de un dispositivo inductivo la potencia se representaría de la siguiente forma:

[pic 9]

Si el circuito consta de un dispositivo capacitor la potencia se representaría de la siguiente forma:

[pic 10]

WATTÍMETRO o VATÍMETRO

Los vatímetros o wattímetros son aparatos destinados a medir la potencia activa o promedio^[6] (es más fácil de medir ya que la instantánea se mide en cualquier instante de tiempo) consumida entre dos puntos A y B de un circuito eléctrico. Los vatímetros pueden ser: electrodinámicos, de inducción, térmicos y digitales.

POTENCIA PROMEDIO O ACTIVA

Este tipo de potencia es el promedio de la potencia instantánea a lo largo de un periodo medida en watts (W)^[7], dada por la ecuación^[8]:

[pic 11]

Donde:

T: Periodo de tiempo (t2-t1)

O en su forma desarrollada:

[pic 12]

Donde:

[pic 13]

[pic 14]

De esta manera es como se calcula la potencia en los elementos de un circuito. Cabe destacar que dependiendo el elemento que se esté analizando podemos evadir algunos pasos. Una carga resistiva (R) absorbe potencia todo el tiempo, mientras que una carga reactiva (L o C) absorbe una potencia promedio nula.^[9]

Por lo tanto, podemos mencionar que la principal diferencia entre la potencia instantánea y la potencia promedio es el tiempo en el que son calculadas, ya que la instantánea se calcula exactamente en un instante de tiempo t y la potencia promedio o activa promedia varios instantes de tiempo, tomando como referencia un periodo T.^[10]

POTENCIA HACIA UNA CARGA RESISTIVA

En un circuito resistor puro, donde la potencia se mide en una carga resistiva, los ángulos de desfasamiento de la tensión v(t) y la corriente i(t) no existen, es decir, los ángulos de la tensión y corriente se encuentran en fase^[11] (Ilustración 1), por lo tanto, la potencia promedio está dada por:[pic 15][pic 16]

[pic 17]

POTENCIA HACIA UNA CARGA INDUCTIVA

En un circuito con una carga puramente inductiva la corriente se atrasa en relación con la tensión por 90° 9(Ilustración 2); usando así la ecuación de la potencia promedio:[pic 18]

[pic 19]

Por lo tanto, la potencia promedio es cero. 

[pic 20]

POTENCIA HACIA UNA CARGA CAPACITIVA

En un circuito con una carga puramente capacitiva la corriente se adelanta al voltaje por 90° 9(Ilustración 3); usando así la ecuación de la potencia promedio:[pic 21]

[pic 22]

[pic 23]

Por lo tanto, al igual que en un circuito con carga puramente inductiva, la potencia promedio es cero.

TRANSFERENCIA DE POTENCIA MÁXIMA^[12]

El teorema de máxima transferencia de potencia se usa para determinar el valor de la impedancia de carga que se requiere para que la carga reciba la máxima cantidad de potencia del circuito.^[13]

Utilizando el circuito equivalente de Thévenin que se muestra en la Ilustración 4.[pic 24][pic 25]

Tomando en cuenta que la impedancia está dada por:

[pic 26]

La ecuación de la potencia que se disipa por la carga será:

[pic 27]

[pic 28]

Para circuitos de ca, el teorema de máxima transferencia de potencia establece lo siguiente:

...