Analisis De Circuitos Monofasicos Y Trifasicos

Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica. [IE]

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POTENCIA Y ENERGÍA EN CIRCUITOS MONOFÁSICOS (1 ) Y TRIFÁSICOS (3 ) DE CA.
Tovar Barragán Olivier
e-mail: olivierto_@live.com RESUMEN: En este reporte se considera la potencia en el caso particular en que la tensión y corriente son funciones senoidales y los circuitos o sistemas se encuentran en régimen permanente. En general laexpresión potencia instantánea en CA, será una función variable en el tiempo, la cual se vera afectada por un ángulo de fase, el cual determina la cuadratura de la tensión y corriente dependiendo del tipo de carga (inductiva o capacitiva), cabe mencionar que este fenómeno de desfasamiento aplica en sistemas monofásicos (1 ) y trifásicos (3 ), en este ultimo se consideran los efectos en la tensión ycorriente dependiendo del tipo de conexión (Y ó ), así como también se conoce la relación de las potencias Real, Reactiva y Aparente.
Por lo tanto se dice que: Una carga capacitiva, es negativo y la corriente se adelanta entre 0 y 90°, con respecto ala tensión. Una carga inductiva es positivo y la corriente se atrasa entre 0 y 90°, con respecto ala tensión.

1 INTRODUCCIÓN
En general se puedeanalizar un Sistema Eléctrico de Potencia (SEP) a partir de la teoría de sistemas trifásicos, y el dominio de las condiciones de operación de un SEP, en el cual la potencia generada esta en función de la potencia demandada, el balance de estas magnitudes recae en estudios de sensibilidad donde se requiere un equilibrio de las potencias reactivas. Por lo cual se considera importante tenerconceptos claros sobre la relación entre la Potencia Real, Reactiva y Aparente, así como el análisis de su comportamiento en circuitos monofásicos y sistemas trifásicos.

Fig. 1. Angulo de fase , entre y ; para un circuito de CA (carga inductiva). Considerando que los parámetros instantáneos de variables en el tiempo, tenemos: e ,

e

Por lo tanto la Potencia instantánea es: (1) Done, es el ángulode la impedancia de la carga.

2 POTENCIA REAL, REACTIVA Y APARETNTE EN CIRCUITOS 1 DE CA.
2.1 ANALOGÍA DE POTENCIA EN CIRCUITOS DE CC. Y CA.

Es importante distinguir entre potencia instantánea y potencia media, esta última se define como:

Donde T, es el periodo característico de la CA. En un circuito de CC; la Potencia suministrada a una carga (resistiva), es simplemente el producto de lacaída de tensión y la corriente a través de la carga, es decir: Observe que e son los valores o eficaz de tensión y corriente respectivamente. Utilizando las siguientes identidades trigonométricas: Suma y diferencia de ángulos: En circuitos de CA (senoidales); existe una diferencia entre la tensión y la corriente instantáneas que se suministran ala carga, aunque sigue siendo el producto de estas,se verán afectadas por el ángulo de fase entre la y . Considere que en CA las cargas son Resistivas con reactancias denominadas como inductivas o capacitivas .

Ángulos Dobles:

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Al aplicar las identidades trigonométricas a la ecuación (1) obtenemos: Por lo tanto tenemos: , es positiva para una carga inductiva,esto implica que el ángulo de la impedancia de carga también será positivo. , es negativa para una carga capacitiva, esto implica que el ángulo de la impedancia de carga también será negativo. De esta manera, podemos definir la potencia Aparente , como aquella donde no se consideran la diferencia de ángulo entre la corriente y tensión, es decir: (4) La unidad de medición para , son los VA(volt-ampers), donde .

Analizando la expresión anterior, tenemos que el 1er termino representa la energía suministrada ala carga, cuando la corriente esta en fase con la tensión (carga puramente resistiva), por lo cual la potencia nunca será negativa. En contraste, el 2do término representa la energía que es transferida de la carga a la fuente y la corriente esta fuera de fase con respecto ala tensión...