Cómo encontrar la potencia en un circuito de CA

La alimentación de CA no es lo mismo que la alimentación de CC. Todo el mundo sabe que la corriente continua es capaz de calentar una carga activa R. Y si comienzas a energizar un circuito que contiene un capacitor C con corriente continua, tan pronto como se cargue, este capacitor no pasará más corriente a través del circuito.

La bobina L en un circuito de CC normalmente puede comportarse como un imán, especialmente si contiene un núcleo ferromagnético. En este caso, el cable de la bobina que tiene una resistencia activa no será diferente de la resistencia R conectada en serie con la bobina (y del mismo valor nominal que la resistencia óhmica del cable de la bobina).

De cualquier manera, en un circuito de CC donde la carga consta solo de elementos pasivos, procesos transitorios terminan casi tan pronto como comienza a alimentarse y ya no se muestran.

Corriente alterna y elementos reactivos

En cuanto a un circuito de corriente alterna, en él los transitorios son de la más importante, si no decisiva, importancia, y cualquier elemento de tal circuito capaz no sólo de disipar energía en forma de calor o trabajo mecánico, sino también capaz de la menor acumular energía en forma de campo eléctrico o magnético afectará a la corriente, provocando una especie de respuesta no lineal, dependiendo no solo de la amplitud del voltaje aplicado, sino también de la frecuencia de la corriente que pasa.

Por lo tanto, con la corriente alterna, la energía no solo se disipa en forma de calor en los elementos activos, sino que parte de la energía se acumula sucesivamente y luego regresa a la fuente de energía. Esto significa que los elementos capacitivos e inductivos resisten el paso de la corriente alterna.

en el circuito corriente alterna sinusoidal El condensador se carga primero durante la mitad del período, y durante el siguiente medio período se descarga, devolviendo la carga a la red, y así sucesivamente cada medio período de la onda sinusoidal de la red. Un inductor en un circuito de CA crea un campo magnético durante el primer cuarto de un período, y durante el próximo cuarto de ese campo magnético disminuye, la energía en forma de corriente regresa a la fuente. Así es como se comportan las cargas puramente capacitivas y puramente inductivas.

Con una carga puramente capacitiva, la corriente se adelanta al voltaje en una cuarta parte del período de la onda sinusoidal de la red, es decir, en 90 grados, si se ve trigonométricamente (cuando el voltaje en el capacitor alcanza un máximo, la corriente a través de él es cero , y cuando el voltaje comience a pasar por cero, la corriente en el circuito de carga será máxima).

Con una carga puramente inductiva, la corriente se retrasa 90 grados con respecto al voltaje, es decir, se retrasa una cuarta parte del período sinusoidal (cuando el voltaje aplicado a la inductancia es máximo, la corriente solo comienza a aumentar). Para una carga puramente activa, la corriente y el voltaje no se retrasan entre sí en ningún momento, es decir, están estrictamente en fase.

Potencia total, reactiva y activa, factor de potencia

Resulta que si la carga en el circuito de corriente alterna no es perfectamente activa, entonces los componentes reactivos están necesariamente presentes en él: aquellos con un componente inductivo de los devanados de transformadores y máquinas eléctricas, condensadores y otros elementos capacitivos con un componente capacitivo, incluso solo la inductancia de los cables, etc. .n.

Como resultado, en un circuito de CA, el voltaje y la corriente están desfasados ​​(no en la misma fase, lo que significa que sus máximos y mínimos no coinciden exactamente con el máximo, con el máximo y el mínimo con el mínimo) y siempre hay cierto retraso entre la corriente y el voltaje en un cierto ángulo, que generalmente se llama phi. Y la magnitud del coseno phi se llama Factor de potencia, ya que el coseno phi es en realidad la relación entre la potencia activa R, irremediablemente consumida en el circuito de carga, y la potencia total S que necesariamente pasa a través de la carga.

La fuente de voltaje ca suministra la potencia total S al circuito de carga, una parte de esta potencia total regresa cada cuarto del período a la fuente (la parte que regresa y se desplaza de un lado a otro se llama componente reactivo Q), y una parte se consume en forma de potencia activa P — en forma de calor o trabajo mecánico.

Para que una carga que contiene elementos reactivos funcione según lo previsto, debe ser alimentada por una fuente de energía eléctrica a plena potencia.

Cómo calcular la potencia aparente en un circuito de CA

Para medir la potencia total S de la carga en el circuito de corriente alterna, basta con multiplicar la corriente I y la tensión U, o más bien sus valores medios (efectivos), que son fáciles de medir con un voltímetro y un amperímetro de corriente alterna ( estos dispositivos muestran exactamente el valor efectivo promedio, que para una red monofásica de dos hilos es menor que la amplitud 1.414 veces). De esta manera, sabrás cuánta energía pasa de la fuente al receptor. Los valores medios se toman porque en una red convencional la corriente es sinusoidal y necesitamos sacar el valor exacto de la energía consumida cada segundo.

Cómo calcular la potencia activa en un circuito de CA

Si la carga es de naturaleza puramente activa, por ejemplo, es una bobina de calentamiento hecha de nicromo o una lámpara incandescente, simplemente puede multiplicar las lecturas del amperímetro y el voltímetro, este será el consumo de energía activa P. Pero si la carga tiene una naturaleza activa-reactiva, entonces el cálculo necesitará conocer el coseno phi, es decir, el factor de potencia.

Dispositivo especial de medición eléctrica — medidor de fase, te permitirá medir directamente el coseno phi, es decir, obtener el valor numérico del factor de potencia. Conociendo el coseno phi, queda multiplicarlo por la potencia total S, cuyo método de cálculo se describe en el párrafo anterior. Esta será la potencia activa, el componente activo de la energía consumida por la red.

Cómo calcular la potencia reactiva

Para encontrar la potencia reactiva, basta con utilizar el corolario del teorema de Pitágoras, estableciendo el triángulo de potencia o simplemente multiplicando la potencia total por la sinusoide.