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Potencia en circuitos de Corriente Alterna
(C.A.)
Cuando se hizo el análisis de la
potencia que consumía una resistencia
(La ley de Joule), cuando era atravesada por una
corriente continua,
sólo era necesario multiplicar la corriente por el voltaje entre los
terminales. (P = V x I)
Lo anterior también es cierto en el caso en que se utilice
corriente
alterna en una resistencia o resistor, porque en estos casos la
corriente y el voltaje están en "fase". Esto significa que la corriente
y el voltaje tienen sus valores máximos y mínimos simultáneamente (las
formas de onda son iguales. Sólo podrían diferenciarse en su amplitud)
Pero que sucedería en un circuito que tenga "reactancia"? En este caso
la corriente se adelantaría o atrasaría con respecto al voltaje y sus
valores máximos y mínimos ya no coincidirían. La potencia que se obtiene
de la multiplicación del voltaje con la corriente (P= I x V) es lo que
se llama una potencia aparente. La verdadera potencia consumida
dependerá en este caso de la diferencia de ángulo entre el voltaje y la
corriente. Este ángulo se representa como
Θ.
Un circuito que tenga reactancia significa que tiene un
capacitor
(condensador), una bobina (inductor) o ambos.
Si el circuito tiene un capacitor:
- Cuando la tensión de la fuente va de 0 voltios a un valor
máximo, la fuente entrega energía al capacitor, y la tensión entre los
terminales de éste, aumenta hasta un máximo. La energía se almacena en
el capacitor en forma de campo eléctrico.
- Cuando la tensión de la fuente va de su valor máximo a 0 voltios, es el capacitor el que entrega energía de regreso a la fuente.
Si el circuito tiene un inductor:
- Cuando la corriente va de 0 amperios a un valor máximo, la
fuente entrega energía al inductor. Esta energía se almacena en forma de
campo magnético.
- Cuando la corriente va de su valor máximo a 0 amperios, es el inductor
el que entrega energía de regreso a la fuente.
Se puede ver que, la fuente en estos casos tiene un consumo de energía
igual a "0", pues la energía que entrega la fuente después regresa a
ella. La potencia que regresa a la fuente es la llamada "potencia
reactiva"
Entonces en un circuito totalmente resistivo no hay regreso de energía a
la fuente, en cambio en un circuito totalmente reactivo toda la energía
regresa a ella.
Ahora es de suponer que en un circuito que tenga los dos tipos de
elementos (reactivo y resistivo), parte de la potencia se consumirá (en la
resistencia) y parte se regresará a la fuente (por las bobinas y
condensadores)
El siguiente gráfico muestra la relación entre el voltaje la corriente y
la potencia
La potencia que se obtiene de la multiplicación de la corriente y el
voltaje en cualquier momento es la potencia instantánea en ese momento
- Cuando el voltaje y la corriente son positivos: La fuente está
entregando energía al circuito
- Cuando el voltaje y la corriente son opuestos (uno es positivo y el otro
es negativo), la potencia es negativa y en este caso el circuito le está
entregando energía a la fuente
Se puede ver que la potencia real consumida por el circuito, será la
potencia total que se obtiene con la fórmula P = I x V, (potencia
entregada por la fuente, llamada potencia aparente) menos la potencia
que el circuito le devuelve (potencia reactiva).
Nota: Es una resta fasorial, no aritmética.
La potencia real se puede calcular con la siguiente fórmula:
P = I2R
donde:
- P es el valor de la potencia real en watts (vatios)
- I es la corriente que atraviesa la resistencia en amperios
- R es el valor de la resistencia en ohmios
¿Cómo se obtiene la corriente en un circuito que
tiene resistencia y reactancia?
Se utiliza el concepto de
impedancia.
En este caso la Impedancia de este circuito es: Z = R + jX
donde:
- R = resistencia
- X = la reactancia = XC - XL ( reactancia capacitiva - reactancia
inductiva)
Entonces:
- Z = (R2 + X2)1/2
(ver Impedancia)
- I = E / Z (Tensión entregada por la fuente entre la reactancia
total)
Donde:
- I = corriente en amperios
- E = tensión de la fuente
- Z = Impedancia calculada anteriormente
Enlaces relacionados
-
Definición de unidades comunes
- Factor de
potencia
-
Corrección del factor de potencia
en cargas inductivas
-
Adaptación de impedancias para
máxima transferencia de potencia
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