Potencia En Circuitos De Corriente Alterna

Potencia en circuitos de corriente alterna

Abstract— In this report we will analyze the different behavior of resistors, capacitors and inductors when they are connected in series and in parallel to each other and individually.

Índice de Términos—Resistencias, capacitores, inductores, factor de potencia, potencia promedio, potencia aparente, corrección del factor de potencia.

I. INTRODUCCIÓN

La energía es una propiedad que tiene un mecanismo para realizar un trabajo, existen diferentes tipos de energías, pero en este caso nos centraremos en la energía eléctrica.

La energía eléctrica es un fenómeno físico, un tipo fundamental de energía que la humanidad ha aprendido a crear y controlar a su beneficio. La electricidad es siempre la energía producida por el proceso de transformar alguna otra forma de energía (por ejemplo: el calor, el movimiento mecánico, la luz solar, o moviendo el viento, etc.) en la energía eléctrica.

En el campo de la electricidad, existen dos ítems indispensables para la misma, la corriente, o la cantidad de flujo eléctrico, y la tensión, o la presión que mueve el flujo eléctrico. Juntos, la tensión y la corriente determinan el término conocido como potencia eléctrica o la rata con la cual puede producirse electricidad.

En este informe, analizamos circuitos en AC, para estudiar el comportamiento de los mismos en un ambiente real vs ideal, de esta forma podemos comprobar los conceptos estudiados, introducimos los conceptos de potencia activa y reactiva y observamos su comportamiento según las diferentes situaciones a trabajar.

II. MARCO TEORICO

El término conocido como Potencia eléctrica, es el índice o parámetro que nos indica con que variación en el tiempo se produce el paso de energía solicitada por un elemento eléctrico. Esta potencia, indica la velocidad con la que se produce un trabajo en un sistema, y se representa con un sistema de unidades llamado WATTS que no es más que un (J/s) joule por unidad de tiempo.

Dependiendo de la magnitud de la potencia requerida por un elemento de un circuito cualquiera, esta definirá la cantidad de Watts de energía eléctrica que estamos consumiendo.

Para calcular este valor tan importante en el análisis de circuitos, hacemos el producto de la Tensión (Voltios) por la Intensidad de corriente (Amperes), de esta forma surge la ecuación P=V.I, sin embargo esta es una formula muy general que aún no tiene en cuenta las propiedades del circuito (DC o AC).

Existe potencia activa (P) y potencia reactiva (Q), La potencia activa son los Watts consumidos por las cargas que contienen una parte resistiva (Parte Real de una impedancia) que es la más común, y la potencia Reactiva, son los Var consumidos por las cargas inductivas o capacitivas (parte imaginaria de la impedancia). Al analizar estas dos potencias se produce el concepto de la potencia compleja que no es más que la suma de las mismas y se denota como Ṡ.

Existe una relación entre la potencia activa y la reactiva en un circuito eléctrico, que nos indica la naturaleza del mismo, esta herramienta se llama Factor de potencia, y se denota como Cos (φv - φi) siendo φ el ángulo de fase de la Tensión y de la Corriente respectivamente. Al saber este valor podemos deducir en qué cantidad un circuito es capacitivo, inductivo o en caso de que sea 1 si es un circuito netamente Resistivo.

III. PROCEDIMIENTOS

Práctica No 1. Consumo de potencia en un circuito AC

A) Potencia de un Circuito Resistivo

Según lo estudiado en clase, la potencia de un circuito completamente resistivo resulta ser puramente activa, es decir que idealmente la potencia reactiva del circuitaje será Q=0.

Para la corroboración de esta práctica se fijó inicialmente, en la fuente de tensión DL 1013M3 del laboratorio, una tensión de 120 Vrms a una frecuencia de 60 Hz como alimentación a una carga resistiva de 246.3ubicada en un modulo de resistencias. Simultáneamente, se conectó un vatímetro digital al circuito de una manera en específico, con el fin de obtener valores de potencia, tensión y de la corriente.

Y también para comprobar el comportamiento de la potencia y la corriente dependiendo de la tensión, graduamos la tensión en intervalos de 20V desde 0V hasta 120V.

Como resultado a todo este procedimiento se consignaron estas tablas:

Calculado Medido Error

I [A] 0,487 0,489 0,40%

P [ W] 58,46 58,6 0,23%

Tabla 1. Datos medidos y calculados en circuito resistivo.

Tensión [V] 20 40 60 80 100 120

I medida [A] 0,081 0,162 0,244 0,324 0,407 0,487

S medida [VA] 1,612 6,5 14,9 25,9 40,6 58,4

fpmedida 1 1 1 1 1 1

Tabla 2. Valores I y S bajo diferentes tipos de tensión.

Si observamos la Tabla 1, notamos que la teoría va conforme a la práctica ya que la taza de error no cubre ni el 0.5%, por lo que podemos confirmar el comportamiento de un circuito resistivo en CA.

Si observamos la Tabla 2, podemos notar que a pesar de la corriente, la potencia siempre será netamente activa la cual mantendrá la relación de S=VI, y para la relación I/V se puede observar que 1/pendiente de la función lineal será igual a la resistencia.

Y aquí se muestran las gráficas correspondientes:

Figura 1. Gráfica de I/V en un circuito resistivo

Figura 2. Gráfica de S/V en un circuito resistivo

B) Potencia de un circuito capacitivo.

Según lo discutido en clase, en un circuito puramente capacitivo, sucede todo lo contrario a un circuito resistivo en términos de potencia, ya que toda la potencia consumida será netamente reactiva, en otras palabras, la potencia activa de este montaje será igual a 0.

Para la demostración de está practica se hace análogamente la misma conexión de tensión que en el circuito resistivo, y la del vatímetro digital, solo en esta parte la impedancia a utilizar será un capacitor de 1,57µF obtenida

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