¿Qué significa que la potencia reactiva sea entregada / consumida?

Para responder a la pregunta: la potencia real es consumida por un circuito. La potencia reactiva se transfiere entre el circuito y la fuente.

La potencia real en W (P) es una 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 el circuito tiene 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 (voltios amperios reactivos) (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 se desperdicia, pero en cierto modo lo es.

Los condensadores e inductores son reactivos. Almacenan energía en sus campos (eléctricos y magnéticos). Para 1/4 de la forma de onda de corriente alterna, 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 dos últimos trimestres, pero con polaridad opuesta.

Para verlo animado, consulte Serie AC Circuits . Muestra los 6 circuitos de la serie (R, L, C, RL, RC y RLC). Enciende el poder instantáneo. Cuando p es positivo, la fuente proporciona poder. Cuando p es negativo, la potencia se envía 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. El resistor consume y el dispositivo reactivo almacena / envía energía a la fuente.

El beneficio real es cuando un inductor Y un capacitor están en el circuito. La potencia reactiva capacitiva líder es opuesta en polaridad a la potencia reactiva inductiva retrasada. El condensador suministra energía al inductor, lo que reduce la potencia reactiva que debe proporcionar la fuente. La base para la corrección del factor de potencia.

Selecciona RLC en la referencia. Observe que el voltaje de fuente \ $ V_S \ $ (hipotenusa) se forma a partir de \ $ V_R \ $ y \ $ V_L - V_C \ $. Es menor que si se formó a partir de \ $ V_R \ $ y \ $ 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 corriente de fuente 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 una corriente adicional proveniente del condensador.

La referencia muestra 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 retrasado con una fuente de 120V.

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

Aumente el factor de potencia a 0.95 retrasados agregando un capacitor en paralelo con la carga.

Después de la corrección del factor: P y \ $ Q_L \ $ todavía existen. El condensador agrega \ $ Q_C = 671VAR \ $. Esto reduce la fuente de alimentación reactiva que debe proporcionar, por lo que la potencia reactiva neta es \ $ Q_T = 329VAR \ $. \ $ S_2 = 1.053kVA \ $ y \ $ I_2 = 8.8A \ $ A 25.8% de ahorro en la corriente. Todo en el triángulo de poder existe excepto \ $ 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 una fuente para el inductor (bobinas del motor).

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

Ideal es cuando \ $ Q_L = Q_C \ $. El triángulo de poder desaparece. \ $ S_2 = P = 1kVA \ $ y \ $ 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 potencia real a esa carga. Lo que se entrega a la carga se denomina potencia reactiva.

Si la carga fuera una resistencia, la corriente y el voltaje serían exactamente en fase (según la ley de ohmios) y no se suministraría potencia reactiva; la potencia suministrada será potencia real y calentará la resistencia.

Entre estos dos límites, se puede suministrar tanto potencia reactiva como real. El coseno del ángulo de fase de la corriente en relación con el voltaje se denomina 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.

Lalíneadiagonal(roja)eneldibujodearribaesVA,esdecir,losvoltiosamperiosaplicadosalacarga,básicamente,eslatensiónRMSxlacorrienteRMS.VAsedenomina"potencia aparente" e igualaría 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 la reactiva es siempre de 90 grados. Luego de más comentarios, el diagrama a continuación debería ayudar a aclarar algunas cosas sobre el poder reactivo: -

Haycuatroescenarios,cargasresistivas,inductivas,capacitivasymixtas.Lacurvanegraenloscuatroes"poder", es decir, \ $ v \ cdot i \ $. Tenga en cuenta que para el inductor y el condensador, la potencia tiene un valor promedio de cero.

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, habrá una potencia reactiva necesaria para "mover" la energía activa a través de un circuito reactivo. Eso significa que necesitará cables más grandes para mover toda esta potencia (activo + reactivo).

Toma esta explicación humorística. El poder activo es como el dinero que gastas en los alimentos que comes. Todo esto va directamente a realizar la función requerida, que es satisfacer su hambre. El poder reactivo es como el dinero que gastas en una estufa, no puedes comerlo, pero lo necesitas para preparar tu comida. Puede seguir usando la estufa, no está agotada, pero aún no puede comerla.

En dispositivos como un transformador o un motor, se necesita potencia reactiva para configurar el campo magnético que se usa para la conversión de potencia de secundaria a primaria o la conversión de energía de energía eléctrica a mecánica. No puede realizar el trabajo directamente con él, pero es necesario que el trabajo se realice. También puede pensarlo 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 suelta.

El problema en un sistema eléctrico es que la potencia reactiva y la potencia activa son generadas 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 restante producida como energía activa. Aunque, hay algunos casos donde se prefiere la potencia reactiva