Potencia en circuitos de corriente alterna

La expresión Electrónica de Potencia se utiliza para diferenciar el tipo de aplicación que se le da a dispositivos electrónicos, en este caso para transformar y controlar voltajes y corrientes de niveles significativos. Se diferencia así este tipo de aplicación de otras de la electrónica denominadas de baja potencia o también de corrientes débiles. De esta manera, la electrónica de potencia permite adaptar y transformar la energía eléctrica para distintos fines tales como alimentar controladamente otros equipos, transformar la energía eléctrica de contínua a alterna o viceversa, y controlar la velocidad y el funcionamiento de máquinas eléctricas, etc

POTENCIA ACTIVA

Es la potencia consumida en el circuito (por ejemplo, convertida en calor, energía mecánica, etc).

Es la potencia capaz de transformar la energía eléctrica en trabajo. Los diferentes dispositivos eléctricos existentes convierten la energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta potencia es, por lo tanto, la realmente consumida por los circuitos y, en consecuencia, cuando se habla de demanda eléctrica, es esta potencia la que se utiliza para determinar dicha demanda.

Se designa con la letra P y se mide en vatios -watt- (W) o kilovatios -kilowatt- (kW). De acuerdo con su expresión, la ley de ohm  y el triángulo de impedancias:

Resultado que indica que la potencia activa se debe a los elementos resistivos.

POTENCIA REACTIVA

La potencia asociada a circuitos puramente inductivos o capacitivos, se denomina

“Potencia reactiva”, cuya expresión para valores instantáneos está dada por:

Pr(t) = - U.I sen ϕ sen 2ωt

Siendo el valor medio en un periodo de la misma, igual a cero, pero para poder

dimensionar la misma se adopta:

Q = U.I sen ϕ Potencia reactiva

Tanto la potencia activa “P” como la potencia reactiva “Q”, tienen las mismas dimensiones,

pero a los efectos de distinguirlas, se utiliza para la potencia reactiva el termino VAr (Volt Amper

reactivo).

POTENCIA APARENTE

Todo aparato electrico esta disenado para soportar determinados valores de tension y de

corriente. Por tal motivo su dimensionamiento no está dado por la potencia activa (Que depende de

la diferencia de fase entre la tension y la corriente), sino por la “potencia aparente”, que esta

representada por el producto de los valores eficaces de la tension y de la corriente:

S = U.I

De aqui surge que la misma corresponde al valor maximo de la potencia activa.

Aunque la potencia aparente tiene las mismas dimensiones que las potencias activas y

reactiva, para diferenciarla se utiliza para su dimensionamiento el VA (Volt Amper).

A la corriente alterna monofásica la llamamos así por tener una sola fase, a diferencia de los sistemas polifásicos, que estudiaremos más adelante.

MEDIDA DE POTENCIA EN CORRIENTE ALTERNA MONOFÁSICA.

Aunque hay más aparatos de medida, vamos a realizar las medidas con tan sólo los tres más básicos: amperímetro, voltímetro y vatímetro. Los dos primeros sirven para medir intensidad y tensión, respectivamente, generalmente tanto en corriente continua como en corriente alterna, en este último caso el valor que dan es el eficaz. Internamente constan de una bobina, que se ha de conectaren serie con la intensidad a medir, en el caso del amperímetro, o en paralelo con la tensión, en el caso del voltímetro. El vatímetro consta de dos bobinas, una de tensión (que se conecta por tanto en paralelo) y otra de intensidad (que se conecta por tanto en serie), y como resultado da la potencia activa.

POTENCIA C.A. TRIFASICA

Definición de una red trifásica

ž  – 3 fuentes de voltage.

ž  – magnitudes iguales.

ž  – 120 º de diferencia entre fases.

Por que utilizar 3 fases AC?

ž  – AC permite una sencilla transformación de voltages.

ž  – Máquinas trifásicas tiene un par (torque) menos  ondulado que las monofásicas.

ž  – Mayor potencia de salida para una cantidad de cobre dada.

Introducción a los Sistemas Trifásicos

Las tres fuentes de Voltaje se conocen como FASES

Solo se necesita 1 conductor de retorno: El NEUTRO.

En un sistema Equilibrado:

Todos los voltajes son de igual magnitud

Todos los fasores están separados +/- 120°

APLICACIONES DE POTENCIA

Fuentes de alimentación: En la actualidad han cobrado gran importancia un subtipo de fuentes de alimentación electrónicas, denominadas fuentes de alimentación conmutadas.

Control de motores eléctricos: La utilización de convertidores electrónicos permite controlar parámetros tales como la posición, velocidad o par suministrado por un motor. Este tipo de control se utiliza en la actualidad en los sistemas de aire acondicionado.

Calentamiento por inducción: Consiste en el calentamiento de un material conductor a través del campo generado por un inductor..

Otras: Como se ha comentado anteriormente son innumerables las aplicaciones de la electrónica de potencia. Además de las ya comentadas destacan: sistemas de alimentación ininterrumpida, sistemas de control del factor de potencia, balastos electrónicos para iluminación a alta frecuencia, interfase entre fuentes de energía renovables y la red eléctrica, etc.

Las líneas de investigación actuales buscan la integración de dispositivos de potencia y control en un único chip, reduciendo costes y multiplicando sus potenciales aplicaciones. No obstante existen dificultades a salvar como el aislamiento entre zonas trabajando a altas tensiones y circuitería de control, así como la disipación  de la potencia perdida.