electronica de potencia tema1

Electrónica de Potencia
UNIDAD Nº 0. INTRODUCCIÓN A LA ASIGNATURA

UNIDAD Nº 1. REPASO DE CONCEPTOS Y DISPOSITIVOS SEMICONDUCTORES
DE POTENCIA
UNIDAD Nº 2. AMPLIFICADORES DE POTENCIA
UNIDAD Nº 3. DISPOSITIVOS DE CUATRO CAPAS
UNIDAD Nº 4. CONVERTIDORES

Tema 1.- Repaso conceptos: Potencia eléctrica. Armónicos
Valor eficaz. Energía. Potencia media. Potencia aparente. Factor de potencia.Cálculo
de potencia en circuitos de alterna con señales sinusoidales. Cargas lineales y no
lineales. Cálculo para formas de onda periódicas no sinusoidales. Fourier. Fuente no
sinusoidal y carga lineal. Carga no lineal. Armónicos y análisis con Pspice. Efectos
de los Armónicos: Amenazas, normativa, soluciones
Tema 2.- Elementos semiconductores de potencia
Tema 3.- Disipación de potenciaProf. J.D. Aguilar Peña
Departamento de Electrónica. Universidad Jaén
jaguilar@ujaen.es
http://voltio.ujaen.es/jaguilar

1.1 Introducción

1

1.2 Conceptos básicos

1

1.2.1 Bobinas y condensadores

1

1.3 Potencia en circuitos de alterna con señales sinusoidales

2

1.3.1 Potencia instantánea y potencia media

3

1.3.2 Potencia reactiva
1.3.3 Potencia compleja
1.3.4Potencia aparente
1.3.5 Valor eficaz
1.3.6 Factor de potencia

3
4
5
5
6

1.4 Cargas lineales y no lineales

6

1.5 Cargas no lineales (descomposición armónica)

7

1.5.1 Definición de armónico
1.5.2 Orden del armónico
1.5.3 Espectro armónico
1.6 Series de Fourier
1.6.1 Análisis de Fourier
Distorsión armónica total “Total Harmonic Distortion(THD)”
Valor efectivo o valor rmsFactor de cresta
Valor promedio
Factor de potencia y cos φ
Factor de desclasificación K
1.6.2 Análisis de fourier usando pspice

7
7
8
9
10
15
16
16
17
17
18
19

1.7 Algunos equipos deformantes

20

1.8 Cálculos con ondas periódicas no sinusoidales

22

1.8.1 Fuente sinusoidal y carga lineal
1.8.2 Fuente sinusoidal y carga no lineal
1.9 Efectos de los armónicos
1.9.1.-Importancia del neutro

22
22
23
23

1.10 Legislación

25

1.11 Soluciones

28

TEMA1: POTENCIA Y ARMÓNICOS

1.1 Introducción
Los cálculos de potencia son esenciales para el análisis y diseño de los circuitos electrónicos de
potencia. En este tema vamos a revisar los conceptos básicos sobre potencia, prestando especial
atención a los cálculos de potencia en circuitos concorrientes y tensiones periódicas no sinusoidales.

1.2 Conceptos básicos
Potencia instantánea
La potencia instantánea de cualquier dispositivo se calcula a partir de la tensión en bornas del mismo
y de la corriente que le atraviesa.

p (t ) = v (t ) ⋅ i (t )

E 1. 1

La relación es válida para cualquier dispositivo o circuito.
Generalmente la potencia instantánea es una magnitud que varíacon el tiempo.
El dispositivo absorbe potencia si p(t) es positivo en un valor determinado de t y entrega potencia si
p(t) es negativa.

Energía
La energía o trabajo es la integral de la potencia instantánea.

W = ∫ p(t ) dt
t2

t1

E 1. 2

Si v(t) está expresada en voltios e i(t) en amperios, la potencia se expresará en vatios y la energía en
julios.

Potencia media
Las funcionesde tensión y corriente periódicas producen una función de potencia instantánea
periódica. La potencia media es el promedio a lo largo del tiempo de p(t) durante uno o más periodos.
Algunas veces también se denomina potencia activa o potencia real.

P=

1 t 0 +T
1 t 0 +T
∫t 0 p(t )dt = T ∫t 0 v(t )i(t )dt
T

E 1. 3

Donde T es el periodo de la forma de onda de potencia

1.2.1BOBINAS Y CONDENSADORES
Las bobinas y condensadores tienen las siguientes características para tensiones y corrientes
periódicas:

i(t + T ) = i(t )
v(t + T ) = v(t )

Bobina
En una bobina, la energía almacenada es:

© Universidad de Jaén. J. D. Aguilar; M. Olid

1

TEMA1: POTENCIA Y ARMÓNICOS

WL =

1 2
Li (t )
2

E 1. 4

Si la corriente de la bobina es periódica, la energía...