¿Qué significa que la potencia reactiva se entregue / consuma?

El poder real tiene sentido ya que existe un consumo real, pero con respecto al poder reactivo; ¿Qué se consume / entrega? ¿Y cómo cambia el circuito una vez que esto sucede?

Para responder a la pregunta: un circuito consume energía real. La potencia reactiva se transfiere entre el circuito y la fuente.

La potencia real en W (P) es la potencia útil. Algo que podemos sacar del circuito. Calor, luz, potencia mecánica. Potencia que se consume en resistencias o motores.

La potencia aparente en VA (S) es lo que la fuente pone en un circuito. El impacto total que tiene el circuito en la fuente.

Entonces el factor de potencia es un tipo de eficiencia pf = P / S para un circuito. Cuanto más cerca esté de 1, mejor.

La potencia reactiva en VAR (Volt Amps Reactive) (Q) es la potencia que circula entre la fuente y la carga. Potencia que se almacena en condensadores o inductores. Pero es necesario. Por ejemplo, la potencia reactiva inductiva en motores eléctricos forma los campos magnéticos para hacer girar el motor. Sin él, el motor no funcionaría, por lo que es peligroso considerar que está malgastado, pero es así.

Los condensadores e inductores son reactivos. Almacenan energía en sus campos (eléctricos y magnéticos). Para 1/4 de la forma de onda de CA, el dispositivo reactivo consume energía a medida que se forma el campo. Pero en el siguiente cuarto de onda, el campo eléctrico o magnético colapsa y la energía regresa a la fuente. Lo mismo para los últimos dos trimestres, pero con polaridad opuesta.

Para verlo animado, ver circuitos en serie de corriente alterna . Muestra los 6 circuitos de la serie (R, L, C, RL, RC y RLC). Encienda el poder instantáneo. Cuando p es positivo, la fuente proporciona energía. Cuando p es negativo, se envía energía a la fuente.

Para una R, se consume energía. Para una L o C, la energía fluye entre la fuente y el dispositivo. Para un RL o RC, estas dos relaciones se combinan. La resistencia consume y el dispositivo reactivo almacena / envía energía a la fuente.

El verdadero beneficio es cuando un inductor Y un condensador están en el circuito. La potencia reactiva capacitiva principal es opuesta en polaridad a la potencia reactiva inductiva rezagada. El condensador suministra energía al inductor disminuyendo la potencia reactiva que la fuente tiene que proporcionar. La base para la corrección del factor de potencia.

Seleccione RLC en la referencia. Observe que la fuente de voltaje (hipoteneusa) se forma a partir de y . Es menor que si se forma a partir de yV R V L - V C V R V $V_S$$V_R$$V_L - V_C$$V_R$$V_L$

Si el condensador suministra toda la potencia del inductor, la carga se vuelve resistiva y P = S y pf = 1. El triángulo de potencia desaparece. La fuente de corriente requerida es menor, lo que significa que el cableado y la protección del circuito pueden ser menores. Dentro del motor, existe el triángulo de potencia no corregido, con corriente adicional proveniente del condensador.

La referencia muestra los circuitos en serie, pero cualquier C suministrará energía a cualquier L en el circuito de CA disminuyendo la potencia aparente que debe proporcionar la fuente.

Tomemos un ejemplo. P = motor de 1kW a 0.707 pf de retraso con fuente de 120V.

Antes de la corrección del factor de potencia: y (línea discontinua) como en I lags en 45 °. S 1 = 1.42 k V $Q_L = 1kVAR$$S_1 = 1.42kVA$$Θ_1 = 45° lagging$$V_S$$I_1 = 11.8A$

Aumente el factor de potencia a 0.95 de retraso agregando condensador en paralelo con la carga.

Después de la corrección del factor: P y todavía existen. El condensador agrega . Esto disminuye la fuente de potencia reactiva que debe proporcionar, por lo que la potencia reactiva neta es . e Un 25.8% de ahorro en corriente. Todo en el triángulo de poder existe excepto .$Q_L$$Q_C = 671VAR$$Q_T = 329VAR$$S_2 = 1.053kVA$$I_2 = 8.8A$$S_1$

El condensador suministra 671VAR de potencia reactiva principal a la potencia reactiva retrasada del motor, disminuyendo la potencia reactiva neta a 329VAR. El condensador actúa como fuente del inductor (bobinas del motor).

El campo eléctrico del condensador se carga. A medida que se descarga el campo eléctrico, se forma el campo magnético de las bobinas. A medida que los campos magnéticos colapsan, el condensador se carga. Repetir. La energía va y viene entre el capacitor y el inductor.

Ideal es cuando . El triángulo de poder desaparece. e$Q_L = Q_C$$S_2 = P = 1kVA$$I_2 = 8.33A$

Si aplicó un suministro de voltaje de CA a una carga que comprendía solo capacitancia o inductancia, el ángulo de fase de la corriente en relación con el voltaje se desplaza 90 grados. Cuando el voltaje y la corriente se desplazan 90 grados, no se suministra energía real a esa carga. Lo que se entrega a la carga se llama potencia reactiva.

Si la carga fuera una resistencia, la corriente y el voltaje estarían exactamente en fase (según la ley de ohmios) y no se entregaría potencia reactiva: la potencia entregada será potencia real y calentará la resistencia.

Entre estos dos límites, se puede suministrar potencia reactiva y real. El coseno del ángulo de fase de la corriente en relación con el voltaje se llama factor de potencia; es posible que haya oído hablar de esto; cuando la fase es cero (carga resistiva) cos (cero) es 1. Cuando la fase es 90 (carga de impedancia reactiva) cos (90) es cero.

La línea diagonal (roja) en el dibujo de arriba es VA, es decir, los voltios-amperios aplicados a la carga, básicamente es voltaje RMS x corriente RMS. VA se llama "potencia aparente" y equivaldría a la potencia real / verdadera (verde) si la carga fuera totalmente resistiva.

Si la carga fuera puramente reactiva, "potencia aparente" = "potencia reactiva" (azul)

Tenga en cuenta que en el diagrama anterior, el ángulo entre la potencia real y reactiva es siempre de 90 grados. A raíz de otros comentarios, el siguiente diagrama debería ayudar a aclarar algunas cosas sobre la potencia reactiva:

Hay cuatro escenarios, cargas resistivas, inductivas, capacitivas y mixtas. La curva negra en los cuatro es "potencia", es decir, . Tenga en cuenta que para el inductor y el condensador, la potencia tiene un valor promedio de cero.$v\cdot i$

La potencia reactiva no se consume. La potencia reactiva es la consecuencia de la reactancia eléctrica del circuito, es decir, la diferencia de fase entre la fuente y la carga. Toda la potencia se entregará a la carga activa, pero como el circuito no está 100% activo, se necesitará una potencia reactiva para "mover" la energía activa a través de un circuito reactivo. Eso significa que necesitará cables más grandes para mover toda esta potencia (activa + reactiva).

Toma esta explicación humorística. El poder activo es como el efectivo que gastas en los alimentos que comes. Todo va directamente a realizar la función requerida, que es satisfacer su hambre. El poder reactivo es como el efectivo que gasta en una estufa, no puede comerlo, pero lo necesita para preparar su comida. Puede seguir usando la estufa, no está gastada, pero todavía no puede comerla.

En dispositivos como un transformador o motor, se necesita energía reactiva para configurar el campo magnético que se utiliza para la conversión de energía de secundaria a primaria o de energía eléctrica a mecánica. No puede realizar un trabajo directamente con él, pero es necesario que se realice el trabajo. También puedes pensar en ello como combustible y aceite en un automóvil. El aceite no hace funcionar el automóvil, pero sin él el motor no puede funcionar. Esta es una analogía floja.

El problema en un sistema eléctrico es que la potencia reactiva y la potencia activa son producidas por el generador a partir de la misma entrada de energía. (Al igual que en nuestra analogía con la estufa y los alimentos, todo el efectivo sale de su bolsillo). Por lo tanto, queremos tener solo la potencia reactiva mínima que nuestro sistema necesita absolutamente y luego tener toda la fuente de energía producida como energía activa. Aunque, hay algunos casos en los que se prefiere la potencia reactiva