Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
Los circuitos de CA suelen ser trifásicos para fines de distribución y transmisión eléctrica . Los circuitos monofásicos se utilizan comúnmente en nuestro sistema de suministro doméstico.
La potencia total de un circuito de CA trifásico es igual a tres veces la potencia monofásica.
Entonces, si la potencia en una sola fase de un sistema trifásico es ‘P’, entonces la potencia total del sistema trifásico sería 3P (siempre que el sistema trifásico esté perfectamente equilibrado).
Pero si el sistema trifásico no está exactamente equilibrado, entonces la potencia total del sistema sería la suma de la potencia de las fases individuales.
Supongamos que, en un sistema trifásico, la potencia en la fase R es P R , en la fase Y es P Y y en la fase B es P B , entonces la potencia total del sistema sería
Esta es una suma escalar simple, ya que la potencia es una cantidad escalar. Esta es la temporada, si consideramos solo una fase durante el cálculo y análisis de la potencia trifásica , es suficiente.
Consideremos, la red A está conectada eléctricamente con la red B como se muestra en la siguiente figura:
Consideremos que la expresión de la forma de onda de voltaje de un sistema monofásico es:
Donde V es la amplitud de la forma de onda, ω es la velocidad angular de propagación de la onda.
Ahora, considere que la corriente del sistema es i (t) y esta corriente tiene una diferencia de fase del voltaje en un ángulo φ. Eso significa que la onda de corriente se propaga con un retardo radiante φ con respecto al voltaje. La forma de onda de voltaje y corriente se puede representar gráficamente como se muestra a continuación:
La forma de onda actual en este caso se puede representar como:
Ahora, la expresión del poder instantáneo,
Ahora, grafiquemos el término P frente al tiempo,
Se ve en el gráfico que el término P no tiene ningún valor negativo. Entonces, tendrá un valor promedio distinto de cero. Es sinusoidal con una frecuencia dos veces mayor que la frecuencia del sistema. Tracemos ahora el segundo término de la ecuación de potencia, es decir, Q.
Esto es puramente sinusoidal y tiene un valor promedio de cero. Entonces, a partir de estos dos gráficos, está claro que P es el componente de potencia en un circuito de CA, que en realidad se transporta de la red A a la red B. Esta potencia se consume en la red B como energía eléctrica.
Q, por otro lado, no fluye realmente de la red A a la red B. Más bien, oscila entre la red A y B. Esto también es un componente de la potencia, que en realidad fluye hacia adentro y hacia afuera del inductor, un capacitor como elementos de almacenamiento de energía de la red.
Aquí, P se conoce como la parte real o activa de la potencia y Q se conoce como parte imaginaria o reactiva de la potencia.
Por tanto, P se llama potencia real o potencia activa, y Q se llama potencia imaginaria o activa. La unidad de potencia activa es Watt, mientras que la unidad de potencia reactiva es Voltage Ampere Reactive o VAR.
Ya lo hemos considerado
donde, S es el producto de la raíz del valor medio del voltaje y la corriente, es decir
Este producto del valor RMS de voltaje y corriente de un sistema se conoce como potencia aparente es Voltaje Ampere o VA. Entonces,
Esto se puede representar en forma compleja como
Una vez más, la expresión del poder real es
donde ɸ es el ángulo entre el fasor de voltaje y corriente. Entonces,
Entonces, aquí en la expresión P, cos ɸ es el factor que determina el componente de potencia real de una potencia aparente S.
Es por eso que el término cos ɸ en la expresión de potencia real se llama factor de potencia. Tanto para el valor positivo como negativo de ɸ, cos ɸ es siempre positivo.
Esto implica que, independientemente del signo de ɸ (que depende de si la corriente se retrasa o adelanta al voltaje), la potencia real es siempre positiva.
Eso significa que fluye desde el extremo de envío (Red A) hasta el extremo de recepción (Red B). También hemos mostrado lo mismo anteriormente cuando miramos la forma de onda para la potencia real.
Ahora, si la corriente lidera el voltaje, entonces el ángulo entre el voltaje y el fasor de corriente es negativo, tomando el fasor de voltaje como referencia:
En ese caso, el componente reactivo de la potencia es negativo,
Triángulo de poder
La relación entre la potencia aparente y la potencia activa y la potencia reactiva se puede representar en forma trigonométrica como se muestra a continuación.
Ahora, si la corriente está retrasada con respecto al voltaje, el ángulo entre el voltaje y el fasor de corriente es positivo, tomando el fasor de voltaje como referencia.
En este caso, el componente reactivo de la potencia es positivo. Ya que,
El triángulo de poder se representa como se muestra a continuación.
Si la impedancia de la red es capacitiva, la corriente adelanta al voltaje y, en el caso de una red inductiva, la corriente se retrasa al voltaje. Entonces podemos concluir, la potencia reactiva es negativa en el caso de la reactancia capacitiva y positiva y en el caso de la reactancia inductiva.
Si la red es puramente resistiva, no habría ninguna diferencia angular entre la corriente y el voltaje. Por eso,
Entonces, la potencia reactiva en este caso sería,
Por tanto, no se genera ni consume potencia reactiva en la red.
