¿Hay cosas tales como real y energías reactivas como la potencia real y reactiva? Si es así, ¿cómo se disipa la energía reactiva?
¿Hay cosas tales como real y energías reactivas como la potencia real y reactiva? Si es así, ¿cómo se disipa la energía reactiva?
La energía es solo energía integrada a lo largo del tiempo, por lo que existe energía real y reactiva o no solo como potencia real y reactiva, respectivamente.
En cuanto al poder, el poder real existe y poder reactivo es una conveniencia matemática para simplificar la expresión de ciertas cosas. Al usar el método abreviado mental de imaginar el poder imaginario, podemos simplificar los cálculos y explicar los parámetros reales observados más fácilmente que sin ellos.
El poder imaginario no existe, pero sus efectos proyectados hacia el poder real son reales. Los productores y consumidores de redes eléctricas a gran escala a menudo son calificados tanto en el poder real instantáneo como en el imaginario que producen o consumen. Sin embargo, las mismas características observables reales pueden explicarse de otras maneras. Explicarlos en términos de poder imaginario es simplemente una conveniencia mental y matemática.
En primer lugar, recuerde que en el contexto del análisis de CA (fasor), la potencia real y reactiva, a diferencia del voltaje y la corriente, no son fasores , es decir, no representan la amplitud y la fase de un sinusoide en el dominio del tiempo. Por lo tanto, no podemos "abordar" la dependencia del tiempo y tomar las partes reales e imaginarias para calcular las energías asociadas en el dominio del tiempo.
A veces es útil "volver a lo básico" para obtener información sobre un problema. Este es un caso así. El poder reactivo es un concepto útil en el análisis de CA, pero lo que representa físicamente se ve mejor en el dominio del tiempo.
Primero, considere una fuente de voltaje sinusoidal \ $ v_s (t) = V \ cos \ omega t \ $ manejando una resistencia R. La potencia entregada a la resistencia es:
$$ p_R = \ dfrac {v ^ 2_s (t)} {R} = \ dfrac {V ^ 2 \ cos ^ 2 \ omega t} {R} = \ dfrac {V ^ 2} {2R} ( 1 + \ cos2 \ omega t) $$
La observación clave aquí es que la potencia nunca es negativa, es decir, el flujo de energía es de la fuente a la resistencia siempre . Por lo tanto, la energía suministrada por la fuente aumenta con el tiempo.
La energía suministrada por la fuente durante un período \ $ \ dfrac {\ pi} {\ omega} \ $ es:
$$ W_R = \ dfrac {\ pi V ^ 2} {2 \ omega R} $$
Ahora, reemplace la resistencia con un capacitor. La potencia entregada al capacitor es:
$$ p_C = v_s (t) \ cdot i_C = V \ cos \ omega t \ cdot (- \ omega C) V \ sin \ omega t = - \ dfrac {CV ^ 2} {2} \ sin2 \ omega t $$
La energía suministrada por la fuente durante un período \ $ \ dfrac {\ pi} {\ omega} \ $ es:
$$ W_C = 0 $$
La observación clave aquí es que la potencia es alternativamente e igualmente positiva y negativa, es decir, el flujo de energía es de ida y vuelta entre la fuente y el condensador. Por lo tanto, la energía suministrada por la fuente durante un período es cero .
Pero, como sabemos, la potencia asociada con un condensador es una potencia reactiva en el análisis de fasores, y ahora podemos responder a su pregunta:
¿Existe algo así como energías reales y reactivas
Hemos demostrado que la potencia reactiva está asociada con un flujo de energía alterna entre la fuente y la carga que es cero durante un período. En otras palabras, se asocia con la energía que "salpica" entre la fuente y la carga sin ninguna disipación.
¿Cómo se disipa la energía reactiva?
La energía reactiva no tiene una definición que yo sepa, pero podría entenderse como las interacciones de energía entre una fuente de energía y un componente reactivo. Si esa fuente de energía es un voltaje de CA sinusoidal y un inductor está conectado a esa fuente, la energía fluye hacia el inductor y luego sale del inductor a medida que se alterna la forma de onda de CA. La energía promedio es cero, es decir, los mismos flujos "en" que fluyen "hacia afuera" pero, si se insertara una pequeña resistencia en serie con el inductor, tanto la energía hacia adelante (hacia el inductor) como la energía inversa (hacia atrás del inductor) causarán cierta de esa energía para disiparse como calor en la resistencia.
¿Hay algo más en el poder reactivo que una conveniencia matemática?
Poder reactivo en las noticias (New York Times, 26 de septiembre de 2003):
“Los expertos ahora piensan que el 14 de agosto, el norte de Ohio tuvo una grave escasez de poder reactivo, que en última instancia causó fallas en la planta de energía y la línea de transmisión que puso el apagón en movimiento. Demanda de reactivos El poder era inusualmente alto debido a un gran volumen de Transmisiones de larga distancia transmitidas a través de Ohio a Áreas, incluido Canadá, que las necesarias para importar energía. para satisfacer la demanda local. Pero el suministro de energía reactiva. fue baja porque algunas plantas estaban fuera de servicio y, Posiblemente, porque otras plantas no estaban produciendo. suficiente de eso ".
Recursos: