En los circuitos de CC, la potencia no se divide en diferentes componentes, como activos y reactivos, por lo tanto, se usa una expresión simple P = U * I. Pero con corriente alterna, la situación es diferente. En este artículo veremos qué es la potencia activa, reactiva y aparente de un circuito eléctrico.
Contenido:
- Definición
- El significado de carga reactiva
- Triángulo de potencia y coseno phi
- Cálculos
- Respuestas a preguntas populares
Definición
La carga en un circuito eléctrico determina cuánta corriente fluye a través de él. Si la corriente es constante, en la mayoría de los casos, una resistencia de cierta resistencia puede determinarse mediante una carga equivalente. Luego, la potencia se calcula usando una de las fórmulas:
P = U * I
P = yo2* R
P = U2/ R
La misma fórmula se utiliza para determinar la potencia total en el circuito de corriente alterna.
La carga se divide en dos tipos principales:
- Una activa es una carga resistiva, como elementos calefactores, lámparas incandescentes y similares.
- Reactivo: puede ser inductivo (motores, bobinas de arranque, solenoides) y capacitivo (bancos de condensadores, etc.).
Esto último ocurre solo con corriente alterna, por ejemplo, en un circuito de corriente sinusoidal, esto es exactamente lo que tienes en tus enchufes. Cuál es la diferencia entre energía activa y reactiva, la explicaremos con más detalle en un lenguaje simple para que la información sea comprensible para los electricistas novatos.
El significado de carga reactiva
En un circuito eléctrico con carga reactiva, la fase de corriente y la fase de tensión no coinciden en el tiempo. Dependiendo de la naturaleza del equipo conectado, el voltaje adelanta a la corriente (en inductancia) o se retrasa (en capacidad). Se utilizan diagramas vectoriales para describir las preguntas. Aquí, la misma dirección del vector de voltaje y corriente indica la coincidencia de fase. Y si los vectores se representan en un cierto ángulo, entonces este es el adelanto o retraso de la fase del vector correspondiente (voltaje o corriente). Echemos un vistazo a cada uno de ellos.
En inductancia, el voltaje siempre conduce a la corriente. La "distancia" entre fases se mide en grados, lo que se ilustra claramente en diagramas vectoriales. El ángulo entre los vectores se indica con la letra griega "Phi".
En un inductor idealizado, el ángulo de fase es de 90 grados. Pero en realidad, esto está determinado por la carga total en el circuito, pero en realidad no puede prescindir de un componente resistivo (activo) y un componente capacitivo parásito (en este caso).
En el condensador, la situación es la opuesta: la corriente está por delante del voltaje, porque la inductancia, mientras se carga, consume una gran corriente, que disminuye a medida que se carga. Aunque se dice más a menudo que el voltaje va por detrás de la corriente.
Para decirlo breve y claramente, estos cambios pueden explicarse por las leyes de la conmutación, según las cuales el voltaje en la capacitancia no puede cambiar instantáneamente, y en la inductancia, la corriente.
Triángulo de potencia y coseno phi
Si toma el circuito completo, analice su composición, fases de corrientes y voltajes, luego construya un diagrama vectorial. Después de eso, dibuja el activo a lo largo del eje horizontal y el reactivo a lo largo del vertical y conecta los extremos de estos vectores con el vector resultante; obtienes un triángulo de potencia.
Expresa la relación de potencia activa y reactiva, y el vector que conecta los extremos de los dos vectores anteriores expresará la potencia total. Todo esto suena demasiado seco y confuso, así que eche un vistazo a la siguiente imagen:
La letra P significa potencia activa, Q para potencia reactiva, S para potencia total.
La fórmula para la potencia total es:
Los lectores más atentos probablemente hayan notado la similitud de la fórmula con el teorema de Pitágoras.
Unidades:
- P - W, kW (vatios);
- Q - var, kvar (voltios-amperios reactivos);
- S - VA (voltios-amperios);
Cálculos
Para calcular la potencia total, se utiliza una fórmula compleja. Por ejemplo, para un generador, el cálculo es:
Y para el consumidor:
Pero aplicaremos el conocimiento en la práctica y descubriremos cómo calcular el consumo de energía. Como saben, nosotros, los consumidores comunes, pagamos solo por el consumo del componente activo de la electricidad:
P = S * cosФ
Aquí vemos el nuevo valor de cosF. Este es el factor de potencia, donde Φ es el ángulo entre los componentes activos y totales del triángulo. Luego:
cosФ = P / S
A su vez, la potencia reactiva se calcula mediante la fórmula:
Q = U * I * sinФ
Para consolidar la información, consulte la conferencia en video:
Todo lo anterior también es cierto para un circuito trifásico, solo diferirán las fórmulas.
Respuestas a preguntas populares
La potencia bruta, activa y reactiva son un tema importante en la electricidad para cualquier electricista. Como conclusión, hemos recopilado una selección de 4 preguntas frecuentes al respecto.
- ¿Qué tipo de trabajo hace la potencia reactiva?
Respuesta: no realiza un trabajo útil, pero la carga en la línea es la máxima potencia, incluso teniendo en cuenta el componente reactivo. Por lo tanto, para reducir la carga general, luchan con ella o, hablando en un idioma competente, la compensan.
- ¿Cómo se compensa?
- Para ello se utilizan instalaciones de compensación de reactivos. Pueden ser bancos de condensadores o compensadores síncronos (motores síncronos). Consideramos este problema con más detalle en el artículo: https://samelectrik.ru/kompensaciya-reaktivnoj-moshhnosti.html
- ¿De qué consumidores proviene el reactivo?
- Se trata, en primer lugar, de motores eléctricos, el tipo de equipo eléctrico más numeroso en las empresas.
- ¿Cuál es el daño del alto consumo de energía reactiva?
- Además de la carga en las líneas eléctricas, debe tenerse en cuenta que las empresas pagan por la capacidad total y las personas, solo por la capacidad activa. Esto conduce a una mayor cantidad de facturas de electricidad.
El video proporciona una explicación simple de los conceptos de potencia reactiva, activa y aparente:
Aquí es donde concluimos nuestra consideración de este tema. Esperamos que ahora te haya quedado claro qué son la potencia activa, reactiva y aparente, cuáles son las diferencias entre ellas y cómo se determina cada valor.
Materiales relacionados:
- ¿Para qué sirve un limitador de potencia?
- Tensión de fase y de línea en circuitos trifásicos
- Cómo determinar el consumo de energía de los aparatos eléctricos.
