ELECTRICIDAD BASICA Potencia

Tipos de Potencia Todas las máquinas eléctricas (motores, transformadores …) se alimentan, en corriente alterna, para dos formas de consumo, el que transforman en potencia activa (trabajo útil), con las correspondientes pérdidas por efecto Joule (calentamiento), y el correspondiente a la creación de los campos magnéticos y eléctricos, que denominamos potencia reactiva.

Tipos de Potencia En circuitos de corriente alterna se distinguen tres tipos de potencia: TipoSímboloOrigenUnidadFórmula ActivaPresistenciaswatt (W) V I cos  ReactivaQbobinas y condensadores voltamperio reactivo (VAR) V I sen  AparenteSresultantevoltamperio (VA)V I

Instalaciones monofásicas de varios receptores Instalaciones monofásicas de varios receptores

a)Potencia total de la instalación y FP b)Intensidad de corriente por la línea general c)Características de la línea de condensadores para corregir el FP hasta 0,95

1.- A una línea eléctrica de corriente alterna senoidal de 220 V, 50 Hz, se conecta una estufa de 2 kW y un motor que consume 0,75 kW con factor de potencia (coseno del ángulo de desfase entre la intensidad de corriente y la tensión ) de 0,8 inductivo. Calcular: a) Potencia activa total. b) Potencia reactiva total. c) Potencia aparente total. d) Intensidad total. e) Factor de potencia total. 2.- Dos receptores están conectados en paralelo a una línea de tensión alterna senoidal de 220 V, 50 Hz. Uno de ellos consume 2 kW con factor de potencia 0,8 inductivo y el otro consume 1 kW con factor de potencia 0,85 inductivo. Calcular: a) Potencia activa total. b) Potencia reactiva total. c) Potencia aparente total. d) Intensidad total. e) Factor de potencia total.

Circuitos Trifásicos La potencia eléctrica se genera, transmite y distribuye casi universalmente a través de circuitos trifásicos de corriente alterna. Un sistema trifásico de potencia está constituido por: Generadores trifásicos, Transformadores y líneas de transmisión y Cargas trifásicas.

Circuitos Trifásicos Generadores de voltaje alterno MonofásicoTrifásico

Generación Trifásica:

Voltajes y Corrientes Trifásicos Un generador trifásico elemental consiste de tres generadores monofásicos, cuyos voltajes son iguales en magnitud pero difieren entre sí en un ángulo de fase de 120º.

En la siguiente figura las tensiones inducidas en las tres bobinas igualmente espaciadas presentan un desfasaje de 120º. La tensión en la bobina A alcanza el máximo en primer término, luego lo alcanza B y después C; dando lugar a la secuencia ABC. Voltajes y Corrientes Trifásicos

Secuencia de fases. El orden en que estas tensiones se suceden recibe el nombre de secuencia de fases. Si fijamos un eje de referencia que pase por el origen de coordenadas y los vectores representativos de las tensiones, al girar en sentido antihorario, van pasando por dicho eje en el orden 1, 2, 3,

Esta secuencia es evidente a partir del diagrama fasorial con su rotación positiva en sentido antihorario, ya que los fasores pasarán por un punto fijo en el orden A-B-C-A-B- C... Voltajes y Corrientes Trifásicos

La norma DIN contiene información sobre la caracterización de los diferentes conductores y puntos de un sistema trifásico. La tabla 1 es un extracto de dicha norma. El orden o numeración de las letras indica la sucesión de las fases.

Estrella (Y) CONFIGURACIONES DE LOS VOLTAJES DE SALIDA DE UN GENERADOR TRIFÁSICO

Conexión en estrella.(Y) Se obtiene uniendo los terminales a', b' y c' de polaridad de referencia negativa de las tres bobinas en un punto común N, llamado punto neutro, que se suele conectar a tierra, como medida de protección; mientras que los terminales positivos se conectan a los conductores de la línea de distribución.

Las tres fuentes de voltaje se conocen como FASES, 3 conductores distintos (R,S,T). Solo se necesita 1 conductor de retorno NEUTRO (N). En los sistemas trifásicos se dan dos valores de tensión distintos: el existente entre una cualquiera de las fases y el neutro (tensión de fase/simple 220V) y el que hay entre dos fases cualquiera (tensión de línea/compuesta 381V).

Triángulo (  ) CONFIGURACIONES DE LOS VOLTAJES DE SALIDA DE UN GENERADOR TRIFÁSICO

Conexión en triángulo (  ) Se realiza uniendo el final de una bobina con el comienzo de la siguiente, formando un sistema cerrado. Lógicamente, en este tipo de conexión no existe punto neutro. De los vértices del triángulo parten los conductores correspondientes, que constituyen las fases. Su representación usual es la de la figura b).

Potencia en Circuitos Trifásicos Cuando se trata de circuitos trifásicos con igual impedancia por fase se debe calcular la potencia de cada de fase (con las fórmulas para potencia monofásica) y sumarlas para obtener la potencia total: P T = 3V F I F cos  Q T = 3V F I F sen  S T = 3V F I F Otra manera es usando las siguientes fórmulas:

Como se explico en los apartados anteriores para este tipo de sistema los módulos de las corrientes de fase son iguales (lo mismo con las corrientes de línea) por lo que la potencia consumida por una fase es un tercio de la potencia total. Para fijar ideas supóngase el caso de una carga conectada en estrella:

Para una carga conectada en triángulo se llega al mismo resultado, por lo que:

Ventajas del Sistema Trifásico Un sistema trifásico está constituido por un sistema de tres voltajes alternos monofásicos y en lugar de usar seis (6) conductores para conducir la energía eléctrica sólo bastan 3 ó 4 conductores. En las redes trifásicas se pueden disponer de múltiples niveles de voltaje, tanto monofásicos como trifásicos. Por consiguiente, se pueden distribuir adecuadamente las cargas (equipos eléctricos), sin sobrecargar (corriente eléctrica elevada) los conductores, como sería el caso de una red monofásica.

El sistema trifásico produce un campo magnético giratorio que permite construir motores sencillos (motores de inducción), que consumen menor corriente eléctrica que sus similares monofásicos y además están disponibles en potencias elevadas. Por ejemplo un motor monofásico de 1 HP y 220 V consume una corriente promedio de 6,8 A. En cambio, un motor trifásico de la misma potencia y voltaje consume 3,5 A. Ventajas del Sistema Trifásico

El hecho de consumir menor corriente eléctrica permite usar conductores con menor calibre, o tener capacidad disponible para transporte de corriente eléctrica en los mismos. De otro lado, la caída de tensión, que es el voltaje que se pierde en los conductores debido a la impedancia de éstos (V = IZ), disminuye al disminuir la corriente eléctrica. También disminuye la potencia activa que se pierde en la resistencia de los conductores (P = I 2 R). Ventajas del Sistema Trifásico

26 Un motor trifásico posee sus bobinas conectadas en estrella. Determinar la corriente eléctrica q absorberá de la línea si al conectarlo a la red de 400v desarrolla una potencia de 10Kw con un fp 0,8. hallar la potencia reactiva y aparente

27 Se conecta en estrella tres bobina iguales a una red trifásica con una tensión de línea 230 v, 50 Hz. Cada bobina posee una resistencia de 10 Ω de resistencia óhmica, y 30 Ω de reactancia inductiva. Hallar IL, cos φ, P,Q y S

28 Un motor trifásico posee sus bobinas conectadas en triangulo. Determinar la corriente eléctrica que absorberá de la línea si al conectarlo a la red de 400v desarrolla una potencia de 15Kw con un fp 0,7. hallar la potencia reactiva y aparente

29 Se desea conectar a una red trifásica, con neutro y con una tensión de línea de 400V, 30 lámparas fluorescentes de 40W, 230V, cos φ =0.6. Mostrar la conexión de las lámparas para conseguir que la carga esté equilibrada y averiguar la corriente por la línea que las alimenta, así como la potencia del conjunto y por fase.

31 A una línea trifásica de 380 V con conductor neutro, se conectan en estrella tres radiadores de 1000 W cada uno y factor de potencia unidad. Se conecta también un motor trifásico que consume 10,5 kW con factor de potencia 0,7 inductivo (véase esquema en la figura adjunta). Calcule: Potencias activa, reactiva y aparente demandadas por el conjunto. Intensidad total en cada uno de los conductores de la línea.

32 La instalación eléctrica de un pequeño taller consta de los siguientes receptores, conectados a una línea trifásica de 400v de tensión de línea, 50 Hz.: (1) motor trifásico de 10kw, cos φ=0,75 (2) horno trifásico consistente en tres resistencias de 50Ω conectadas en triángulo (3) 30 lámparas de vapor de mercurio de 500w, 230v, cos φ=0,6 conectadas equitativamente entre cada fase y neutro (4) 3 motores monofásicos de 2kw, 400v, cos φ=0,7 conectados entre fases. Averiguar: Potencia total de la instalación y el FP.