Cómo encontrar energía conociendo el amperaje, el voltaje y la resistencia

En física, se presta mucha atención a la energía y el poder de los dispositivos, sustancias o cuerpos. En la ingeniería eléctrica, estos conceptos juegan un papel no menos importante que en otras ramas de la física, porque a partir de ellos depende de qué tan rápido la instalación hará su trabajo y cuánta carga soportarán las líneas transmisión de potencia. Con base en esta información, se seleccionan transformadores para subestaciones, generadores para plantas de energía y la sección transversal de conductores de líneas de transmisión. En este artículo te diremos cómo encontrar la potencia de un aparato o instalación eléctrica, conociendo la intensidad, voltaje y resistencia de la corriente.

Definición

El poder es una cantidad escalar. En general, es igual a la relación entre el trabajo realizado y el tiempo:

P = dA / dt

En términos simples, este valor determina la rapidez con la que se realiza el trabajo. Puede denotarse no solo con la letra P, sino también con W o N, medidos en vatios o kilovatios, que se abrevian como W y kW, respectivamente.

La potencia eléctrica es igual al producto de la corriente y el voltaje, o:

P = UI

¿Cómo se relaciona esto con el trabajo? U es la relación del trabajo de transferir una carga unitaria, y I determina cuánta carga ha pasado a través del cable por unidad de tiempo. Como resultado de las transformaciones, se obtuvo dicha fórmula, con la que puede encontrar la potencia, conociendo la intensidad y el voltaje de la corriente.

Fórmulas de circuito de CC

La forma más sencilla de calcular la potencia es mediante un circuito de CC. Si hay corriente y voltaje, solo necesita usar la fórmula anterior para realizar el cálculo:

P = UI

Pero no siempre es posible encontrar la potencia por corriente y voltaje. Si no los conoce, puede determinar P conociendo la resistencia y el voltaje:

P = U²/ R

También puede realizar el cálculo conociendo la corriente y la resistencia:

P = yo²* R

Las dos últimas fórmulas son convenientes para calcular la potencia de una sección de circuito si conoce la R de un elemento I o U que cae sobre ella.

Para corriente alterna

Sin embargo, para un circuito eléctrico de corriente alterna, es necesario tener en cuenta el total, activo y reactivo, así como el factor de potencia (cosF). Consideramos todos estos conceptos con más detalle en este artículo: https://samelectrik.ru/chto-takoe-aktivnaya-reaktivnaya-i-polnaya-moshhnost.html.

Solo notamos que para encontrar la potencia total en una red monofásica en términos de corriente y voltaje, debe multiplicarlos:

S = UI

El resultado estará en voltios-amperios, para determinar la potencia activa (vatios), debe multiplicar S por el factor cosF. Se puede encontrar en la documentación técnica del dispositivo.

P = UIcosФ

Para determinar la potencia reactiva (voltios-amperios reactivos), se utiliza sinF en lugar de cosF.

Q = UIsinФ

O exprese de esta expresión:

Y a partir de aquí calcule el valor requerido.

También es fácil encontrar la potencia en una red trifásica; para determinar S (completo), use la fórmula para calcular la corriente y el voltaje de fase:

S = 3U_FI_F

Y conociendo a Ulinear:

S = 1,73 * U_lI_l

1,73 o la raíz de 3: este valor se utiliza para calcular circuitos trifásicos.

Luego, por analogía, para encontrar P activo:

P = 3U_FI_F* cosФ = 1,73 * U_lI_l* cosФ

Puede determinar la potencia reactiva:

Q = 3U_FI_F* sinФ = 1,73 * U_lI_l* pecadoФ

Aquí es donde termina la información teórica y pasamos a la práctica.

Un ejemplo de cálculo de la potencia aparente de un motor eléctrico.

La potencia de los motores eléctricos es útil o mecánica en el eje y eléctrica. Se diferencian por el valor del coeficiente de rendimiento (COP), esta información suele estar indicada en la placa de características del motor eléctrico.

De aquí tomamos los datos para calcular la conexión al triángulo para U-lineal 380 Voltios:

1. PAG_{en el eje}= 160 kW = 160.000 W
2. n = 0,94
3. cosФ = 0,9
4. U = 380

Entonces puede encontrar la potencia eléctrica activa mediante la fórmula:

P = P_{en el eje}/ n = 160000 / 0,94 = 170213 W

Ahora puedes encontrar S:

S = P / cosφ = 170213 / 0,9 = 189126 W

Es ella a quien hay que buscar y tener en cuenta a la hora de elegir un cable o transformador para un motor eléctrico. Esto completa los cálculos.

Cálculo para conexión en serie y en paralelo

Al calcular el circuito de un dispositivo electrónico, a menudo necesita encontrar la potencia asignada a un elemento separado. Luego, debe determinar qué voltaje cae a través de él, si estamos hablando de una conexión en serie o qué corriente fluye cuando se conecta en paralelo, consideraremos casos específicos.

Aquí el total es igual a:

I = U / (R1 + R2) = 12 / (10 + 10) = 12/20 = 0,6

Poder general:

P = UI = 12 * 0,6 = 7,2 vatios

En cada resistencia R1 y R2, dado que su resistencia es la misma, el voltaje cae a lo largo de:

U = IR = 0,6 * 10 = 6 voltios

Y destaca por:

PAG_{en la resistencia}= UI = 6 * 0,6 = 3,6 vatios

Luego, cuando se conecta en paralelo en tal esquema:

Primero, buscamos I en cada rama:

I₁= U / R₁= 12/1 = 12 amperios

I₂= U / R₂= 12/2 = 6 amperios

Y destaca en cada uno por:

PAG_R1= 12 * 6 = 72 vatios

PAG_R2= 12 * 12 = 144 vatios

Destaca en total:

P = UI = 12 * (6 + 12) = 216 vatios

O a través de la resistencia general, entonces:

R_general= (R₁* R₂) / (R₁+ R₂) = (1 * 2) / (1 + 2) = 2/3 = 0,66 ohmios

I = 12 / 0,66 = 18 amperios

P = 12 * 18 = 216 vatios

Todos los cálculos coincidieron, lo que significa que los valores encontrados son correctos.

Conclusión

Como ves, no es difícil encontrar la potencia de una cadena o de su sección, no importa si es una constante o un cambio. Es más importante determinar correctamente la resistencia, la corriente y el voltaje totales. Por cierto, este conocimiento ya es suficiente para determinar correctamente los parámetros del circuito y la selección de elementos: cuántos vatios seleccionar resistencias, secciones transversales de cables y transformadores. Además, tenga cuidado al calcular S completo al calcular la expresión radical. Vale la pena agregar solo que cuando pagamos las facturas de servicios públicos que pagamos por kilovatios-hora o kWh, son iguales a la cantidad de energía consumida durante un período de tiempo. Por ejemplo, si conectó un calentador de 2 kilovatios durante media hora, el medidor devanará 1 kW / h, y en una hora, 2 kW / h, y así sucesivamente por analogía.

Finalmente, recomendamos ver un video útil sobre el tema del artículo:

Lea también:

• Cómo determinar el consumo de energía de los dispositivos.
• Cómo calcular las secciones transversales de los cables
• Marcado de resistencias por potencia y resistencia