Reactancia inductiva
En un circuito AC puramente resistivo, la resistencia es la única oposición al flujo de corriente. En un circuito de ca con solo inductancia, capacitancia, o ambas inductancia y capaci, pero sin resistencia, la oposición al flujo de corriente se llama reactancia, designada por el símbolo X. La oposición Total al flujo de corriente en un circuito de ca que contiene tanto reactancia como resistencia se llama imped, designada por el símbolo Z. al igual que la resistencia, la reactancia y la impedse expresan en ohms.
La inductancia sólo afecta al flujo de corriente cuando la corriente está cambiando, pero, en un circuito de ca, la corriente está cambiando constantemente. La inductancia en un circuito de ca, por lo tanto, causa una oposición continua al flujo de corriente que se llama reactancia inductiva. La reactancia inductiva es proporcional tanto a la inductancia como a la frecuencia aplicada.
Fase de corriente y tensión - circuitos resistivos e inductivos
En un circuito puramente resistivo, la corriente y la tensión suben y bajan al mismo tiempo. Se dice que están "en fase". Para el circuito en la ilustración superior, No hay inductancia. Por lo tanto, resistencia e impedson lo mismo.
En un circuito puramente inductivo, el voltaconduce la corriente en 90 grados. Se dice que la corriente y el voltavoltaestán "fuera de fase". Para el circuito en la ilustración del medio, la impedy la reactancia inductiva son iguales.
Todos los circuitos tienen alguna resistencia, sin embargo, y en un circuito de ca con resistencia y reactancia inductiva, el voltaconduce la corriente en más de 0 grados y menos de 90 grados. Para el circuito en la ilustración inferior, la resistencia y la reactancia inductiva son iguales y la corriente de voltaconduce en 45 grados.
Otra forma de decir esto es que la corriente va a la zaga de la tensión en un circuito con resistencia e inductancia. La cantidad exacta de retardo depende de las cantidades relativas de resistencia y reactancia inductiva. Cuanto más resistivo es un circuito, más cerca está de estar en fase. Cuanto más reactivo es un circuito, más fuera de fase está.
Capacitancia y condensadores
La capacitancia es una medida de un circuito#39;s capacidad de almacenar una carga eléctrica. Un dispositivo fabricado para tener una cantidad específica de capacitancia se llama un condensador.
Un condensse compone de un par de placas conductoras separadas por una fina capa de material aislante. Otro nombre para el material aisles es material dieléctrico.
Cuando se aplica un voltavoltaa las placas, los electrones son forzados sobre una placa. Esa placa tiene un exceso de electrones mientras que la otra placa tiene una deficiencia de electrones. La placa con un exceso de electrones está cargada negativamente. La placa con una deficiencia de electrones está cargada positivamente.
La corriente continua no puede fluir a través del material dieléctrico porque es un aislante; Sin embargo, el campo eléctrico creado cuando el condensestá cargado es sentido a través del dieléctrico. Los condensadores son calificados por la cantidad de carga que ellos pueden sostener.
La capacitancia de un condensdepende del área de las placas, la distancia entre las placas, y el tipo de material dieléctrico usado. La unidad de medida para la capacitancia es el Farad (F). Sin embargo, debido a que el Farad es una unidad grande, los condensadores son a menudo clasificados en microfarads o picofarads.
Reactancia de la reacción
Los condensadores también se oponen al flujo de corriente en un circuito de ca. Esta oposición se llama reactancia capaci. La reactancia capacitiva es inversamente proporcional a la frecuencia y la capacitancia. Por lo tanto, cuanto más grande es el condenso o cuanto más alta es la frecuencia, más pequeña es la reactancia capacitiva.
Fases de corriente y tensión - circuitos capacitivos
Para circuitos capacitivos, la relación de fase entre corriente y voltaes opuesta a la relación de fase para un circuito inductivo. En un circuito puramente capacitivo, la corriente conduce un voltade 90 grados.
En un circuito de ca con resistencia y reactancia capaci, la corriente conduce voltaen más de 0 grados y menos de 90 grados. La cantidad exacta de plomo depende de las cantidades relativas de resistencia y reactancia capacitiva. Cuanto más resistivo es un circuito, más cerca está de estar en fase. Cuanto más reactivo es un circuito, más fuera de fase está.
En la ilustración inferior, la resistencia y la reactancia capacison iguales y la corriente conduce voltaen 45 grados.
impedimpedimped
La imped(Z) es la oposición total al flujo de corriente en un circuito de ca. La impedse representa a menudo como un vector. Un vector es una cantidad que tiene magnitud y dirección.
Un diagrama de vectores de impedmuestra los vectores de reactancia y resistencia en ángeles derechos entre sí con el vector de impedtrazado en algún ángulo entre los vectores de reactancia y resistencia. La resistencia se traza a 0 grados, la reactancia inductiva a 90 grados, y la reactancia capacia 90 grados.
La ilustración adjunta muestra dos circuitos con valores iguales de resistencia y reactancia. El circuito superior tiene reactancia inductiva y resistencia y el circuito inferior tiene reactancia capacitiva y resistencia.
Como se muestra en la ilustración que acompaña, la magnitud de los vectores de impedse puede determinar tomando la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de los vectores de reactancia y resistencia.
Aunque la magnitud del vector de imped(141,4 ohmios) es la misma para ambos circuitos, los ángulos de los vectores de impedson diferentes. Para el circuito superior, el vector de impedtiene un ángulo de +45 grados, pero para el circuito inferior, el ángulo es -45 grados. Tenga en cuenta la relación entre el ángulo del vector de impedy la relación de fase entre tensión y corriente para cada circuito.
Alimentación en un circuito de ca
En circuitos resistivos, la energía se disipa en calor. Esto se llama poder verdadero o poder efectivo porque es la tasa a la que se utiliza la energía. El verdadero poder es igual al actual cuadrado de la resistencia. La unidad para la potencia verdadera es el vati.
Aunque los componentes reactivos no consumen energía, aumentan la cantidad de energía que debe ser generada para hacer la misma cantidad de trabajo. La velocidad a la que debe generarse esta energía inactiva se denomina potencia reactiva. La unidad para la potencia reactiva var (o var), que significa volt-amperireactive.
El vector suma de potencia verdadera y potencia reactiva se llama potencia aparente. La potencia aparente también es igual a la corriente total multiplicada por el voltaaplicado (P = IE). La unidad para la potencia aparente es el volt-amperi(VA).
Factor de potencia
El factor de potencia es la relación entre potencia verdadera y potencia aparente en un circuito de ca. Esta relación es también el coseno del ángulo de fase.
En un circuito puramente resistivo, la corriente y el voltaestán en fase. Esto significa que no hay ángulo de desplazamiento entre corriente y tensión. El coseno de un ángulo de grado cero es uno. Por lo tanto, el factor de potencia es uno. Esto significa que toda la energía entregada por la fuente es consumida por el circuito y disipada en forma de calor.
En un circuito puramente reactivo, la tensión y la corriente están separadas por 90 grados. El coseno de un ángulo de 90 grados es cero. Por lo tanto, el factor de potencia es cero. Esto significa que toda la energía que el circuito recibe de la fuente es devuela a la fuente.
Para el circuito en la ilustración adjunta, el factor de potencia es 0,8. Esto significa que el circuito utiliza el 80 por ciento de la energía suministrada por la fuente y devuelve el 20 por ciento a la fuente.
Otra forma de expresar el verdadero poder es como el poder aparente multiplicado por el factor de poder. Esto también es igual a la corriente (I) por el volta(E) por el coseno del ángulo de fase.
Variaciones de tensión
Incluso los mejores sistemas de distribución están sujetos a cambios periódicos en la tensión del sistema. Los cambios de voltapueden variar desde pequeñas fluctuaciones de voltade corta duración hasta una interrupción completa por un período prolongado de tiempo. Los siguientes términos industriales se utilizan para describir diversas condiciones de tensión.
Las caídas y subtensiones pueden resultar cuando se arrancan altas cargas de corriente, como grandes motores. La subtensión también es comúnmente causada por transformadores sobrecargados o conductores de tamaño inadecuado. La subtensión también puede ocurrir cuando una compañía eléctrica reduce el nivel de voltapara conservar energía durante el uso máximo.
Las olas y la sobretensión pueden resultar cuando se desconectan las cargas de alta corriente, como cuando la maquinaria se apaga. La sobretensión puede ocurrir en cargas localizadas cerca del comienzo de un sistema de distribución de energía o donde hay conexiones de tensión mal configuradas en un transformador secundario.
Variaciones de corta duración, caídas y mareas, por lo general duran menos de 1 minuto; Mientras que, las subtensiones y sobretensiones son más largas en duración. Caídas y mareas comunes se producen por fallas, arranque del motor, o la operación de la compañía de energía#Equipos de protección individual.
Desequilibrio de tensión
El desequilibrio de voltaocurre cuando los voltajes de fase en un sistema trifásico no son iguales. Una posible causa del desequilibrio de tensión es la distribución desigual de cargas monofásicas.
En la ilustración que ves cuando tu ratón no está sobre el rectángulo rojo, las cargas están equilibradas. Pase el ratón sobre el rectángulo para ver un ejemplo de un sistema con carga desequilibr. En este ejemplo, iluminación adicional y pequeñas cargas de aparatos están conectados a la fase C. esto ha causado que el voltaen la fase C sea menor.
Debido a que un pequeño desequilibrio en el voltapuede causar un alto desequilibrio de corriente, en este ejemplo, se ha producido un sobrecalentamiento en el bobde fase C del motor trifásico. Además, los motores monofásicos conectados a la fase C funcionan con una tensión reducida. Estas cargas también pueden experimentar problemas de sobrecalentamiento.
Importancia del Factor de potencia
Al igual que los problemas de calidad de energía discutidos en las páginas anteriores, el factor de energía también afecta el costo de hacer negocios. En el caso del factor de potencia, sin embargo, el impacto es inmediato. Cuanto menor sea el factor de potencia para una company's sistema de distribución de energía, más electricidad que la empresa tiene que comprar, todas las demás cosas siendo iguales.
Por ejemplo, como muestra el gráfico adjunto, si un sistema de distribución de energía tiene un factor de potencia de 0,7, requiere casi 29% más potencia por cada unidad de potencia verdadera que si tuviera un factor de potencia de 0,9.
Además, un sistema de distribución de energía tiene que ser capaz de manejar mayor corriente si tiene un factor de potencia bajo que si tiene un factor de potencia más alto. Esto significa que si el factor de potencia cae, se ejerce una mayor presión sobre una company's sistema de distribución de energía. Esto a menudo resulta en un aumento del costo de mantenimiento.
Debido a que el factor de potencia depende de los equipos y procesos en operación en un momento específico, el factor de potencia debe ser constantemente monitoreado y controlado para controlar los costos operativos del negocio.
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