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Máster Universitario
en Profesorado
Complementos para la formación disciplinar
en Tecnología y procesos industriales
Aspectos básicos de la Tecnología Eléctrica
Departamento de Ingeniería Eléctrica
Contenido (III)
TERCERA PARTE: corriente alterna.
- Potencia compleja.
- Factor de potencia y su corrección.
- Circuitos trifásicos.
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Potencia en corriente alterna
Tomaremos la tensión como origen de fases:
Si ϕ>0 à la intensidad está retrasada respecto a la tensión
(carga inductiva)
Si ϕ<0 à la intensidad está adelantada respecto a la tensión
(carga capacitiva)
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Potencia instantánea
Puede verse que la potencia instantánea está compuesta por un
término constante y un término variable (que depende del
tiempo y además va a doble frecuencia que las ondas de tensión
e intensidad originales)
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Potencia instantánea
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Potencia instantánea
Existe un término constante que indica la potencia que absorbe o
que cede el circuito eléctrico considerado. Cuando el desfase ϕ esté
entre -90° y +90° se tratará de un circuito receptor.
El término fluctuante se trata de una potencia que no se absorbe ni
se cede sino que está en “movimiento” alternando entre valores
positivos y negativos. Podría verse como una energía que se toma y
que luego se devuelve.
¿Cómo puede ocurrir eso?
Las bobinas y los condensadores son elementos que almacenan
energía y que devuelven a la fuente. En general, habrá pérdida de
energía en forma de calor.
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Potencia instantánea
Signo de la potencia:
Por tanto, la potencia instantánea puede expresarse como suma
de una potencia media y una fluctuante:
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Potencia instantánea
Potencia media:
El valor medio de la potencia fluctuante es cero ya que los
valores positivos se compensan con otros valores del mismo
módulo pero con signo opuesto.
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Potencia activa y reactiva
El término de potencia fluctuante puede descomponerse aún
más como suma de otros dos:
Ello permite definir los conceptos de potencia activa y de
potencia reactiva.
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Potencia activa y reactiva
P = potencia activa
Q = potencia reactiva
Finalmente, la potencia instantánea absorbida o generada por un
circuito consta de:
- Un término constante, igual a la potencia media.
- Dos términos oscilantes de amplitudes P y Q y pulsación 2ω.
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Potencia aparente
P = potencia activa
Q = potencia reactiva
A la amplitud de la parte fluctuante, se le llama potencia
aparente:
Se denomina factor de potencia al cociente entre la potencia
activa y la potencia aparente:
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Potencia en una resistencia
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Potencia en una resistencia
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Potencia en una bobina
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Potencia en una bobina
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Potencia en un condensador
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Potencia en un condensador
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Conclusión P y Q
P representa el consumo de energía en las resistencias siendo
también el valor medio de potencia disipada.
Q representa un intercambio de energía entre ciertos elementos
de los circuitos (bobinas y condensadores) y la fuente siendo
también la amplitud de la energía intercambiada.
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Potencia compleja
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Triángulo de potencias
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Factor de potencia: cosϕ
Se ha visto que la potencia media representa el consumo de energía
en una resistencia mientras que la potencia reactiva es debida a
fluctuaciones de energía entre la carga y la fuente, es decir, carga y
descarga de bobinas y condensadores.
La potencia reactiva no requiere, por tanto, aportación de energía
por parte de la fuente (su balance neto es nulo). Sin embargo, sí
hace circular corriente por las líneas.
La circulación de corriente provoca pérdidas de energía y por ello
en ciertas ocasiones es necesario limitar el consumo de energía
reactiva.
Interesa que el factor de potencia sea lo más alto posible.
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Factor de potencia: cosϕ
Cuanto mayor es el factor de potencia de la carga:
- Menor es la intensidad de corriente en la línea de alimentación.
- Se reducen las pérdidas en las líneas (en consonancia con lo
anterior).
- Son necesarias menores tensiones en generación y una menor
potencia aparente.
- Hay que pagar menos a la compañía suministradora de la
energía eléctrica.
- Se mejora el rendimiento y la vida útil de las instalaciones.
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Compensación del fdp
Es conveniente trabajar con factores de potencia lo más cercanos
a la unidad.
Las cargas, en muchas ocasiones son de tipo inductivo
(alimentación de un motor) por lo que requerirán potencia
reactiva para funcionar.
Para compensar el consumo de potencia reactiva se hace uso de
baterías de condensadores.
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Compensación del fdp
Si se pone una batería de condensadores de capacidad C en
paralelo con la carga que se alimenta, el factor de potencia
aumenta y el consumo de reactiva se reduce en una magnitud
igual a la proporcionada por los condensadores.
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Compensación del fdp
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Circuitos trifásicos
Un sistema trifásico está constituido por tres tensiones de las
mismas características. Se denomina fase a cada una de las
partes en que se genera, transmite o se usa cada una de las
tensiones del sistema.
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Sistema trifásico equilibrado
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Representación fasorial
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Configuraciones
Pueden obtenerse diversas configuraciones dependiendo de
cómo se conecten el generador y las cargas. La conexión en
generación y en consumo pueden ser en estrella o en triángulo.
- Estrella (Y)
- Triángulo (Δ)
Configuraciones (generador-carga)
1) Y-Y
2) Y-Δ
3) Δ-Y
4) Δ-Δ
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Tensión de fase
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Tensión de línea
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Relación entre tensiones de fase y
de línea
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Tensiones para generador en
triángulo
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