Potencia Trifasica

INTRODUCCIÓN

La potencia eléctrica es la relación de paso de energía de un flujo por unidad de tiempo; es decir, la cantidad de energía entregada o absorbida por un elemento en un tiempo determinado. La unidad en el Sistema Internacional de Unidades es el vatio (watt). Cuando una corriente eléctrica fluye en cualquier circuito, puede transferir energía al hacer un trabajo mecánico o termodinámico.

Los dispositivos convierten la energía eléctrica de muchas maneras útiles como calor, luz (lámpara incandescente) movimiento (motor eléctrico), sonido (altavoz) o procesos químicos. La electricidad se puede producir mecánica o químicamente por la generación de energía eléctrica, o también por la transformación de la luz en las células fotoeléctricas. Se puede almacenar químicamente en baterías.

Cuando se trata de corriente alterna (AC) senoidal, el promedio de potencia eléctrica desarrollada por un dispositivo de dos terminales es una función de los valores eficaces o valores cuadráticos medios, de la diferencia de potencial entre los terminales y de la intensidad de corriente que pasa a través del dispositivo.

Casi toda la generación de potencia eléctrica y la mayoría de la transmisión de potencia en el mundo actual emplean circuitos trifásicos de corriente alterna. Un sistema trifásico de potencia consta de generadores trifásicos, líneas de transmisión y cargas. Los sistemas de potencia de corriente alterna tienen gran ventaja sobre los sistemas de corriente directa (DC) porque sus niveles de tensión se pueden cambiar para reducir las pérdidas de transmisión.

Los sistemas trifásicos a su vez tienen ventaja sobre los monofásicos debido a que es posible obtener más potencia por libra de metal de una maquina trifásica y también porque la potencia suministrada a la carga es constante en todo momento y no pulsante.

Potencia en Circuitos de Corriente Alterna (C.A)

La potencia es la rapidez con la cual se transforma la energía electrica en cualquier otro tipo de energía. Su ecuación general es: p=v.i [expresada en W (Vatios)]; es tambien la magnitud mas relevante en sistemas de suministro de electricidad que inmplican grandes volumenes de movimiento o transmisión de energía elèctrica de puntos de generación a puntos de distribución y consumo.

En C.A se presentan los siguientes tipos de potencia:

- Potencia Instantanea

- Potencia Promedio

- Potencia en Valores Eficaces

- Potencia Activa

- Potencia Aparente

- Factor de Potencia

- Potencia Reactiva

- Potencia Compleja

Potencia instantánea

La potencia instantánea (en watts) es la potencia en cualquier instante. La potencia instantánea p(t) absorbida por un elemento es el producto de la tensión instantánea v(t) en las terminales del elemento y la corriente instantánea i(t) a través de él.

Considerando el caso general de la potencia instantánea absorbida por una combinación arbitraria de elementos de circuitos bajo excitación senoidal. Sean la tensión y la corriente en las terminales de un circuito,

Donde Vm y Im son las amplitudes (o valores pico) y ϕv y ϕi son los ángulos de fase de la tensión y la corriente, respectivamente. La potencia instantánea absorbida por el circuito es:

Aplicando la identidad trigonométrica resulta:

Expresándose la ecuación (1) como:

Esto indica que la potencia instantánea tiene dos partes. La primera es constante o independiente del tiempo. Su valor depende de la diferencia de fase entre la tensión y la corriente. La segunda parte es una función senoidal cuya frecuencia es 2ω, el doble de la frecuencia angular de la tensión o la corriente. La potencia instantánea cambia con el tiempo, y por lo tanto es difícil de medir.

Potencia promedio

La potencia promedio (en watts) es el promedio de la potencia instantánea a lo largo de un periodo. Esta potencia es más fácil de medir que la instantánea. De hecho, el wattimetro, es el instrumento de medición directa a usa en este caso. Así, la potencia promedio está dada por

Al aplicar la integral a la potencia instantanea p(t), se tiene que el promedio de una constante es la misma constante y el promedio de una senoide es cero. En conclusión, la potencia instantanea expresa la potencia en el dominio del tiempo y la potencia promedio expresa la potencia en el dominio de la frecuencia, siendo su expresión:

Potencia en valores eficaces

El valor eficaz de una señal de corriente alterna es el promedio cuadrático (rms) que mide la efectividad de una señal periódica de voltaje o corriente, es el valor promedio elevado al cuadrado con el propósito de tener un valor referencial distinto de cero ya que el promedio de una senoidal de C.A es cero. En tal sentido la potencia en valor eficaz se obtiene a partir de los valores eficaces de voltaje y corriente:

La expresión anterior se denomina Potencia Activa o Potencia Real, de este análisis se concluye que la potencia promedio es la misma potencia real o activa, es decir la potencia útil que aprovecha un sistema eléctrico para realizar un trabajo.

Potencia Activa, Potencia Aparente y Factor de Potencia

Como se determinò en el punto anterior, la potencia activa es la misma potencia promedio, expresada en terminos de valores eficaces (rms).

La potencia activa tambien se puede evaluar como la potencia promedio absorbida por un elemento resistor R, en tal sentido:

Potencia Activa

La potencia activa es igual a la potencia aparente multiplicada por el factor de Potencia, esta se denota por P y se expresa en Vatios (W). Adicionalmente Es la potencia capaz de transformar la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos y, en consecuencia, cuando se habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha demanda.

Se designa con la letra P y se mide en vatios -watt- (W) o kilovatios -kilowatt- (kW). De acuerdo con su expresión, la ley de Ohm y el triángulo de impedancias:

Resultado que indica que la potencia activa se debe a los elementos resistivos.

Potencia Aparente

La

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