Potencia instantánea versus potencia media

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simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La pregunta anterior es la de un examen anterior. Tengo algunas preguntas con respecto a algunas de las teorías y cálculos detrás de esto. Mis cálculos fueron los siguientes: $$ v (t) = 311.13 \ ángulo 0 ^ \ circ $$ $$ Z_T = Z_C + Z_L \ paralelo Z_R $$ Si la frecuencia angular es 314.15 rad / s $$ Z_T = -jX_C + \ frac {Z_LZ_R} {Z_L + Z_R} $$ $$ Z_T = -j31.832 + \ frac {78.54 \ ángulo 90 ^ \ circ 100 \ ángulo 0 ^ \ circ} {100 + j78.54} $$ $$ Z_T = 41.66 \ ángulo 23.7 ^ \ circ $$ Realmente no entiendo la intuición detrás de los cálculos de potencia instantánea versus potencia promedio. Para la potencia instantánea en R, mi cálculo habitual es: $$ P_ \ text {inst} = i (t) v (t) = \ frac {v (t) ^ 2} {X_R} \ etiqueta 1 $$ ¿Puedo usar, digamos X_c o X_L en lugar de X_R aquí si quisiera encontrar la P instantánea a través de la C o la L? Pensé que la última parte de la ecuación anterior solo era válida para elementos resistivos, sin embargo, no sabría cómo encontrar \ $ P \ $ a través de \ $ C \ $ o \ $ L \ $ instantáneos.

Para el poder promedio, ha habido cierto debate entre mis compañeros de clase acerca de si el poder promedio está definido por: $$ P_ \ text {avg} = \ frac {1} {2} IV \ cos \ varphi \ tag 2 $$ o $$ P_ \ text {avg} = \ frac 1 T \ int_0 ^ T P_ \ text {inst} \ tag 3 $$ Sé que la ecuación (2) es el poder real disipado por el sistema, pero estoy confundido entre eso y el poder promedio disipado por el sistema. Además, soy consciente de que la ecuación (2) es una derivación de (3), sin embargo, no estoy seguro de si se puede aplicar (2) para cualquier P instantánea, o si hay casos en los que se debe usar (3).

Aprecio que esta es una pregunta larga, así que en resumen:

¿Se puede usar la reactancia de C o L en la ecuación (1)?

¿Cuáles son las diferencias esenciales entre el poder real y el poder promedio? ¿Se puede usar la ecuación (2) en lugar de (3)?

    
pregunta user120568

1 respuesta

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En tu ecuación (1), la inst. potencia en la resistencia \ $ P = v_r (t) i_r (t) \ $, por lo que es la tensión sobre la resistencia, no la tensión de las fuentes.

Si está considerando la potencia instantánea, debe tratar con la corriente y el voltaje instantáneos, que son sinusoidales. Para resistencias, esto debería ser

\ $ P = v_r (t) i_r (t) \ $

pero con la ley de ohmios

\ $ v_r (t) = R i_r (t) \ $

entonces obtenemos

\ $ P = \ frac {v_r (t) ^ {2}} {R} = \ frac {| V_r | ^ 2 cos (wt + \ angle V_r) ^ 2} {R} \ $

\ $ | V_r | \ angle V_r \ $ es la magnitud y el ángulo del fasor que obtienes con tus cálculos de fasor.

Tengaencuentaqueestaesunaseñaldondelamediaesigualalaamplitud.Estosiempreesciertocuandoconsideramoselpoderactivo.Entonces,lapotenciapromedio=mediadelapotenciainstantánea=amplituddelaondasinusoidal=\$\frac{V_r^2}{R}\$.

Sihaceslomismoconalgoreactivopuro,digamosuncondensador,obtienes

\$P=v_c(t)i_c(t)\$

entoncessabemosque,parauncapacitor(oinductor),lacorrienteestará90fueradefaseconelvoltaje.Siconsideramoselvoltajecomounseno,entonceslacorrienteseríauncosenoenlapotenciainstantánea:

\$P=v_c(t)i_c(t)=Vsin(wt)cos(wt)\$

Elresultadoesunapotenciaquetieneunpromedioigualacero:

Yloquellamamospotenciareactivaeslaamplituddeestaondasinusoidaldemediacero.Essolounapotenciainstantáneaquevieneyviene,porloquenohace,enunciclo,ningúntrabajodered.

Demodoquelapotenciarealsiempreseráelpromediodelapotenciainstantánea.

Cuandotieneunpocodeactividadactivayreactiva(líneadiscontinuaenlasiguientefigura),siemprepuededescomponerlaformadelaondadepotenciainstantáneadosseñalessinusoidales:unaquesiempreespositiva(comolaresistencia),dondelamediaylaamplitudesigualalapotenciaactivayotraconmediacero,conamplitudigualalapotenciareactiva.Puedesverlosenlaimagen.

Tengaencuentaqueelpromediodelainst.generallapotenciaesigualalamediadelaparte"similar a la resistencia" (señal siempre positiva).

A tus preguntas:

1- Para encontrar energía instantánea, siempre tienes que pasar del voltaje y la corriente instantáneos como lo he hecho. Esta fórmula en (1) que usted presentó solo es válida para resistencias. Y note nuevamente que debería ser el voltaje sobre la resistencia.

2- (2) y (3) son equivalentes para sistemas sinusoidales puros (sin distorsión armónica)

    
respondido por el SuperGeo

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