Potencia alterna promedio

1

"Para cada uno de los valores, calcule P y Q" (promedio)

V = 250 \ $ \ cos (\ omega t +45) \ $
I = 4 \ $ \ cos (\ omega t -30) \ $

La forma en que intentaría resolver esto sería mediante la conversión a fasores, tomando el producto y multiplicándolo por la mitad. Luego me quedaré con un fasor con cambio de fase de \ $ 15 \ $ grado. Pero resulta que el cambio de fase final es \ $ 75 \ $ deg. Asumí que esto puede ser como resultado de tomar el máximo actual en \ $ t = 0 \ $. De esa manera, simplemente cambiamos la corriente y el voltaje en \ $ 30 \ $ grados. Pero luego la siguiente pregunta ...

V = 18 \ $ \ cos (\ omega t -30) \ $
I = 5 \ $ \ cos (\ omega t - 75) \ $

Si ahora cambio en \ $ 75 \ $ grado, entonces \ $ - 30 + 75 = 45 \ $ grado y no \ $ 105 \ $ grado como se indica en la nota. ¿Qué está pasando?

    
pregunta Chris-Al

2 respuestas

1

Uso de la notación de fasor (Steinmetz ') con valores máximos (no RMS):

\ $ V = 250 \ ángulo {45 °} \ $ \ $ I = 4 \ ángulo {-30 °} \ $

El poder complejo es \ $ S = \ dfrac {1} {2} \; V \ cdot I ^ {*} \ $ donde asterisco significa "conjugado complejo", una operación que invierte el signo de la fase. Por lo tanto:

\ $ S = \ dfrac {1} {2} \; (250 \ angle {45 °}) \ cdot (4 \ angle {-30 °}) ^ {*} = \ dfrac {1} {2} \; (250 \ angle {45 °}) \ cdot (4 \ angle {30 °}) = 500 \ angle {75 °} \ $

Análogamente para el segundo ejemplo:

\ $ S = \ dfrac {1} {2} \; (18 \ angle {-30 °}) \ cdot (5 \ angle {-75 °}) ^ {*} = \ dfrac {1} {2} \; (18 \ ángulo {-30 °}) \ cdot (5 \ ángulo {75 °}) = 45 \ ángulo {45 °} \ $

Así que efectivamente parece que hay una incoherencia en alguna parte. Tal vez un error tipográfico? En el segundo caso, si V tuviera una fase de + 30 °, los resultados coincidirían.

EDIT

Solo para incorporar y expandir un poco de teoría, expliqué en un comentario al OP.

Consideremos una carga lineal impulsada por una corriente sinusoidal \ $ i (t) \ $ y que tiene el voltaje \ $ v (t) \ $ en sus terminales; Debido a la linealidad de la carga, el voltaje también es sinusoidal:

\ begin {align *}   v (t) & = V_m \; \ cos (\ omega t + \ phi_V)    & & \ Leftrightarrow    &erio; V & = V_m \, \ angle \ phi_V = V_m \, e ^ {j \ phi_V} \\   i (t) & = I_m \; \ cos (\ omega t + \ phi_I)    & & \ Leftrightarrow    &erio; I & = I_m \, \ angle \ phi_I = I_m \, e ^ {j \ phi_I} \\ \ end {align *}

Suponiendo que las direcciones de i y v están asociadas, la potencia instantánea absorbida por la carga es:

\ begin {align *}   p (t) & = v (t) \ cdot i (t)   = V_m \; \ cos (\ omega t + \ phi_V) \ cdot I_m \; \ cos (\ omega t + \ phi_I) = \\ [1em]   & = \ dfrac {1} {2} \, V_m \, I_m \;    \izquierda[{    \ cos (2 \ omega t + \ phi_V + \ phi_I) + \ cos (\ phi_V - \ phi_I)    }\Correcto] \ end {align *}

donde la fórmula trigonométrica \ $ \ quad \ cos (a) \ cos (b) = \ dfrac {1} {2} [cos (a + b) + cos (a-b)] \ quad \ $ fue utilizado.

La potencia promedio \ $ P \ $, dado que \ $ p (t) \ $ es periódica, puede calcularse promediando en un solo período, por lo tanto:

\ begin {align *}   P & = \ dfrac {1} {T} \ int_0 ^ T {p (t)} \, dt   = \ dfrac {1} {T} \ int_0 ^ T \ dfrac {1} {2} \, V_m \, I_m \;    \izquierda[{    \ cos (2 \ omega t + \ phi_V + \ phi_I) + \ cos (\ phi_V - \ phi_I)    } \ right] \, dt = \\ [1em]   & = \ dfrac {1} {T} \ int_0 ^ T \ dfrac {V_m \, I_m} {2} \ cos (2 \ omega t + \ phi_V + \ phi_I) \, dt    + \ dfrac {1} {T} \ int_0 ^ T \ dfrac {V_m \, I_m} {2} \ cos (\ phi_V - \ phi_I) \, dt \ end {align *}

La primera integral es cero, porque es la integral de una función sinusoidal durante su período, mientras que la segunda integral es el promedio de una constante, por lo que es esa constante. Por lo tanto la potencia media se convierte en:

\ begin {align *}   P = \ dfrac {V_m \, I_m} {2} \ cos (\ phi_V - \ phi_I) = \ dfrac {V_m \, I_m} {2} \ cos \ phi \ end {align *}

donde \ $ \ phi = \ phi_V - \ phi_I \ $ es la diferencia de fase entre el voltaje y la corriente.

Sin ingresar más detalles, la potencia promedio también se denomina potencia activa , mientras que la potencia reactiva se define como:

\ begin {align *}   Q = \ dfrac {V_m \, I_m} {2} \ sin \ phi \ end {align *}

Por otro lado, si definimos la potencia S compleja como:

\ begin {align *}   S = \ dfrac {1} {2} \, V \ cdot I ^ {*} \ end {align *}

obtenemos:

\ begin {align *}   S & = \ dfrac {1} {2} \, V_m \, e ^ {j \ phi_V} \ cdot (I_m \, e ^ {j \ phi_I}) ^ {*}   = \ dfrac {1} {2} \, V_m \, e ^ {j \ phi_V} \ cdot I_m \, e ^ {- j \ phi_I}   = \ dfrac {V_m \, I_m} {2} \, e ^ {j (\ phi_V - \ phi_I)}   = \ dfrac {V_m \, I_m} {2} \, e ^ {j \ phi} = \\ [1em]   & = \ dfrac {V_m \, I_m} {2} \ cos \ phi + j \, \ dfrac {V_m \, I_m} {2} \ sin \ phi   = P + j \, Q \ end {align *}

Por lo tanto, es fácil ver por qué P y Q son, respectivamente, la parte real y la parte imaginaria de S.

    
respondido por el Lorenzo Donati
0

Fondo: la potencia promedio de una carga de CA es V.I.Cos (ángulo)

Para el primer ejemplo: -

  • V = 250 V (pico) y
  • I = 4 A (pico)

Los RMS de cada uno son 176.78 V y 2.8284 A. El factor de potencia es el coseno del ángulo entre ellos. El ángulo entre ellos es de 75 grados.

Potencia (real) = V.I.Cos (ángulo) = 500 x 0.2588, es decir, la potencia real es de 129.41 vatios

Para el segundo ejemplo, V. I. Cos (45 grados) = 45 x 0.7071 = 31.82 vatios.

    
respondido por el Andy aka

Lea otras preguntas en las etiquetas