LA POTENCIA ELÉCTRICA:
El circuito ideal serìa aquel que aprovechara toda la energìa que produce la fuente, o sea, no habrìa pérdida, pero en la práctica esto no es posible. Parte de la energía producida se pierde en los conductores en la misma fuente. En lo posible se trata de minimizar este consumo inutil. La mayor parte de la potencia se pierde en forma de calor.
Cuando los conductores son muy largos, por ejemplo, desde la fuente de energìa hasta los hogares, ocasiona una considerable pèrdida de energìa o potencia elèctrica. Como se ha mencionado anteriormente, cuando se hablo sobre los conductores, se dijo que cuanto màs grueso es cun conductor, aparte de soportar mayor amperaje opone menor resistencia a la corriente elèctrica, pero cuanto màs largo sea, su resistencia aumenta. En estos casos el alambre de plata serìa el ideal, pero su costo muy alto. Aquí surge una pregunta, ¿como es posible llevar esta energìa y recorres grandes distancias sin que se generan grandes pérdidas?, con la corriente directa esto no es posible, pero la corriente alterna se presta para lograr reducir la pèrdida.
Bien, cuando se conduce la energìa elèctrica, una parte se convierte en calor en los cables de transmisión, la pèrdida en forma de calor es directamente proporcional a la resistencia y al cuadrado de la corriente, veamos la fórmula para la pérdida de potencia: P = I2R (I al cuadrado). Se puede reducir las pérdidas en forma de calor si se reduce la corriente o la resistencia del conductor, o ambas. Pero la resistencia tiene menos efecto en la pérdida(de potencia) que la corriente, dado que la corriente está elevada al cuadrado.
POTENCIA DE CORRIENTE ALTERNA
En el caso de un circuito de corriente continua, la potencia se calcula con la expresión P = VI y se mide en watts. Sin embargo al tratarse de circuitos de corriente alterna, la potencia eléctrica consumida es igual al producto del voltaje por la corriente instantánea.
Pero como a veces ambos tienen un valor igual a cero, quiere decir que la potencia está variando en cada ciclo, por ello se debe calcular un promedio de la potencia. Por definición: potencia media consumida en cualquier circuito de corriente alterna es igual al voltaje medio cuadrático multiplicado por la corriente eléctrica media cuadrática y por el coseno del ángulo de retraso entre ellas. Matemáticamente se expresa:
P = VI cos θ
Donde P = Potencia media consumida en un circuito de CA expresada en watts.
V = fem o voltaje suministrado al circuito medido en volts.
I = intensidad de la corriente total que circula por el circuito calculada en amperes (A).
cos θ = factor de potencia del circuito.
Como observamos, la cantidad representada por cos θ se llama factor de potencia, ya que es el factor por el cual debe multiplicarse VI para obtener la potencia media consumida por el circuito. Recuerde que un voltaje medio cuadrático representa el voltaje efectivo del circuito.
En los circuitos de corriente alterna se debe evitar que el valor del factor de potencia sea pequeño, pues esto significará que para un voltaje V suministrado, se requerirá de una corriente para que se transmita una energía eléctrica apreciable. También debe procurarse que las pérdidas por calor I2R en las líneas sean mínimas, para ello, el valor del factor de potencia cos θ deberá tender a la unidad, y por consiguiente, θ se aproximará a cero, pues si θ = 0 el factor de potencia cos
θ = 1.
Con el propósito de comprender mejor el concepto de factor de potencia, recordemos que los componentes de los circuitos de corriente alterna no aprovechan toda la energía eléctrica suministrada debido al desfasamiento entre el voltaje y la intensidad. Por lo tanto, el factor de potencia cos θ es la relación entre la potencia real que aprovecha o consume el circuito y la potencia teórica o total suministrada por la fuente de voltaje, por lo que este valor se considera igual al 100%.
donde:
cos θ = Potencia real = Factor de potencia.
El factor de potencia también se puede calcular mediante la relación entre la resistencia R y la impedancia Z la cual al multiplicarse por cien se expresa en por ciento:
cos Ɵ = R/Z X 100
Cuando en un circuito de CA sólo existe un resistor, el valor del factor de potencia es uno; mientras su valor es igual a cero para un inductor o un capacitor solo. Por lo tanto no hay pérdidas de potencia para estos.
La potencia consumida en un circuito con inductancia y capacitancia se mide mediante el empleo de un aparato llamado wattímetro. Dicho aparato, al tomar en cuenta la fuerza electromotriz (fem), la corriente y el factor de potencia, ofrece lecturas directas. Si se cuenta con un wattímetro y un amperímetro, podemos calcular el factor de potencia con la siguiente expresión:
cos θ = P/ VI
Ejercicios
1.- Un generador de CA que produce una fem de 110 V, se conecta en serie a una resistencia de 80 Ω, y a una intensidad de corriente de 0.82 Amperes. Si la impedancia del circuito es de 133.4 Ω, y la reactancia es de 106.8 Ω, calcular a) el ángulo de fase de la corriente b) el factor de potencia c) la potencia real consumida por el circuito d) la potencia total o teórica que suministra la fuente.
Datos Fórmula
V = 110 V Tan θ = X
R
R = 80 Ω a) Tan θ = 106.8 Ω = 1.335 θ = tan-1 1.335 = 53°.
80 Ω
I = 0.82 A b) Cos θ = cos 53° = 0.6
Z = 133.4 Ω
X = 106.8 Ω c) Potencia real = Potencia total x cos θ
a) θ = ? Potencia total = P = VI cos θ = 110 V x 0.82 A x 0.6= 54.12 Watts.
b) Potencia total = Potencia real = 54.12 Watts = 90.2 Watts.
cos θ 0.6
Datos Fórmulas
V = 110 V Tan θ = X
R
a) Tan θ = 22.4 Ω/ 90 Ω = 14°
R = 90 Ω b) cos 14° = 0.97
I = 1.19 A
Z = 92.7 Ω c) P = VI cos θ = 110 V x 1.19 A x 0.97 = 127 Watts.
X = 22.4 Ω
A) θ = ?
B) factor de potencia d) Potencia total = Potencia real = 127 Watts = 131 Watts
cos θ 0.97
C) Preal = ?
D) Ptotal = ?
POTENCIA DE CORRIENTE DIRECTA
La rapidez
con la que la energía eléctrica se convierte en otra forma de energía mecánica, calor o luz se llama POTENCIA
ELECTRICA la potencia eléctrica es igual al producto de la corriente por el
voltaje:
Potencia = corriente X voltaje
Si el voltaje
se expresa en volts y la corriente en
ampere, la potencia se expresa en watts. Entonces en forma dimensional seria:
Watts = ampere X volts
Ejemplo:
Si una
bombilla de 120 watts funciona en un circuito de 120 volts; tomara una
corriente de 1 ampere (120 watts = 1 ampere X 120 VOLTS)
Cuando el dispositivo es una
resistencia una resistencia de valor Ro se puede calcular la resistencia
equivalente del dispositivo, la potencia también puede calcularse como:
P = R X I2
= V2/R
que libro fue ?
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