¿Qué es un triángulo de potencia: ecuación, triángulo de potencia complejo, problemas?

El tema de discusión: Power Triangle y factor de potencia

El triángulo de poder | Triángulo de corriente de voltaje de potencia

Un triángulo de potencia es simplemente un triángulo de ángulo recto con un lado que representa la potencia activa, la potencia reactiva y la potencia aparente. El componente base simboliza la potencia activa, el componente perpendicular denota la potencia reactiva y la hipotenusa simboliza la potencia aparente.

¿Qué es el triángulo de poder?

Definir triángulo de poder | Definición de triángulo de poder

Un triángulo de potencia es la presentación gráfica de la potencia real o activa, la potencia reactiva y la potencia aparente en un triángulo rectángulo.

Ecuación del triángulo de potencia | Triángulo de poder PQS

Triángulo de poder

Cálculo de la fórmula del triángulo de poder | Ecuación del triángulo de poder

En una triángulo de poder, la potencia activa P, la potencia reactiva Q y la potencia aparente S forman un triángulo rectángulo. Por lo tanto,

hipotenusa2 = base2 + perpendicular2

S2 = P2 + Q2

Aquí, la potencia aparente (S) se mide en voltios-amperios (VA).

La potencia activa (P) se mide en vatios (W).

La potencia reactiva (Q) se mide en voltios-amperios reactivos (VAR).

Triángulo de poder: conclusiones clave

  • Un triángulo de potencia es la presentación gráfica de la potencia real o activa, la potencia reactiva y la potencia aparente en un triángulo rectángulo.
  • La potencia activa o verdadera se refiere a la cantidad total de potencia disipada en un circuito eléctrico. Se mide en Watt (W) o KiloWatt (KW) y se representa con P y el valor medio de la potencia activa P.
  • La potencia reactiva o potencia imaginaria es la potencia que no hace ningún trabajo real y provoca una disipación de potencia nula. T también se conoce como potencia sin vatios. Esta es la potencia derivada de elementos reactivos como la carga inductiva y la carga capacitiva. La potencia reactiva se calcula en kilovoltios amperios reactivos (KVAR) y se indica con Q.
  • La potencia total en el circuito, tanto absorbida como disipada, se conoce como potencia aparente. La potencia aparente se calcula multiplicando el voltaje rms con la corriente rms sin ninguna cantidad de ángulo de fase.
  • La ley de Ohm siempre funciona con circuitos de CC, pero en el caso de CA, solo funciona cuando el circuito es puramente resistivo, es decir, el circuito no tiene ninguna carga inductiva o capacitiva. Pero, la mayoría de los circuitos de CA constan de una combinación en serie o en paralelo de RLC. Debido a esto, el voltaje y la corriente se desfasan y se introduce una cantidad compleja.
  • La potencia del sistema trifásico es = √3 x factor de potencia x voltaje x corriente.

Triángulo de potencia para circuito en serie RLC | Circuitos de triángulo de potencia

Consideremos un circuito RLC conectado en serie como arriba.

Donde, una resistencia con resistencia R.

 un inductor con inductancia L.

un condensador con capacitancia C.

Una fuente de voltaje CA Vmse aplica sin⍵t.

V es el valor rms del voltaje aplicado e I es el valor rms de la corriente total en el circuito. El inductor y el condensador produce XL y XC oposiciones, respectivamente, en el circuito. Ahora, puede haber tres casos:

Caso 1: XL > XC

Caso 2: XL <XC

El triángulo de potencia se obtiene del diagrama fasorial, si multiplicamos cada uno de los fasores de voltaje por I, obtenemos tres componentes de potencia.

Del triángulo fasorial, podemos obtener rápidamente el triángulo de potencia multiplicando los voltajes por I. La potencia real se multiplica por VR, que es igual a yo2R. La potencia reactiva es I multiplicado por (VC - VL), que es igual a I2(XC - XL). La potencia aparente V = I2Z se calcula a partir de la potencia activa y la potencia reactiva para ambos casos. Aquí tomamos en consideración otra cantidad, la potencia compleja. La potencia compleja es la suma de la potencia activa y la potencia reactiva representadas en forma compleja, es decir, con la cantidad 'j'.

Por lo tanto, el poder complejo

S = P - jQ cuando XL <XC

S = P + jQ cuando XL > XC

Ahora, para el caso 1, la reactancia inductiva es menor que la reactancia capacitiva. Por lo tanto, la potencia reactiva es negativa y el ángulo ϕ también es negativo. Para el caso 2, el valor de reactancia inductiva es mayor que el valor de reactancia capacitiva, la potencia reactiva es + ve y el ángulo ϕ también es + ve.

Triángulo de potencia aparente reactiva activa | Triángulo de potencia voltios amperios

Triángulo de potencia activa y potencia reactiva.

Triángulo de poder verdadero.

La potencia activa o verdadera se refiere a la cantidad total de potencia disipada en un circuito eléctrico. Se mide en Watt (W) o KiloWatt (KW) y se representa con P y el valor promedio de la potencia activa P es,

P = VI = I2R

Triángulo de potencia reactiva

La potencia reactiva o potencia imaginaria es la potencia que no hace ningún trabajo real y provoca una disipación de potencia nula. También se conoce como menos vatios poder. Esta es la potencia derivada de elementos reactivos como la carga inductiva y la carga capacitiva. La potencia reactiva se calcula en kilovoltios amperios reactivos (KVAR) y se indica con Q.

Potencia reactiva Q = VIreactivo Yo os2X.

Triángulo de poder aparente

La potencia total en el circuito, tanto absorbida como disipada, se conoce como potencia aparente. La potencia aparente se calcula multiplicando el voltaje rms con la corriente rms sin ninguna cantidad de ángulo de fase.

Poder aparente S = V_ {rms} I_ {rms} = \ sqrt {(Activa \; potencia) ^ {2} + (Reactiva \; potencia) 2}

Para un circuito puramente resistivo, no hay potencia reactiva. Entonces, el poder aparente es igual al poder activo o verdadero.

Triángulo de potencia para circuito de CA | Triángulo de energía eléctrica

Los circuitos de CA pueden tener cualquier combinación de R, L y C y si queremos calcular la potencia total correctamente, tenemos que conocer la diferencia de fase entre I y V. La forma de onda de la corriente y el voltaje son sinusoidales. Como potencia = voltaje x corriente, la potencia máxima se obtiene cuando ambas formas de onda coinciden. En esta situación, las formas de onda se denominan "en fase" entre sí.

  • En un circuito de CA puramente resistivo, I y V se alinean perfectamente entre sí en términos de fase. Por lo tanto, con solo multiplicarlos, podemos obtener el poder.
  • Si el circuito tiene alguna carga inductiva o capacitiva, se crea una diferencia de fase. Incluso si la diferencia de fase es mínima, la energía de CA se divide en dos partes: una positiva y otra negativa. La potencia negativa no es una cantidad matemáticamente negativa; simplemente implica que se proporciona energía al sistema, pero no se produce ninguna transferencia de energía. Esta potencia se conoce como potencia reactiva. La cantidad positiva hace un trabajo real, por lo que se clasifica como potencia real o activa.
  • Otra porción de energía se proporciona al circuito desde la fuente. Se lo conoce como poder aparente. La potencia aparente se calcula multiplicando los valores rms de la corriente y la tensión.

Triángulo de poder de la Ley de Ohm | Triángulo de poder de Ohm

La ley de Ohm siempre funciona con circuitos de CC, pero en el caso de CA, solo funciona cuando el circuito es puramente resistivo, es decir, el circuito no tiene ninguna carga inductiva o capacitiva. Pero, la mayoría de los circuitos de CA constan de una combinación en serie o en paralelo de RLC. Debido a esto, el voltaje y la corriente se desfasan y se introduce una cantidad compleja. Necesitamos aplicar algunas fórmulas especiales para calcular la corriente alterna y los parámetros del triángulo de potencia.

Triángulo de potencia para carga capacitiva

Una carga capacitiva significa que el factor de potencia está adelantando como la corriente adelanta al voltaje por el ángulo de fase.

Triángulo de potencia para carga inductiva

Una carga inductiva representa que el factor de potencia se está retrasando porque I se retrasa V en el ángulo de fase.

Triángulo de poder complejo

El poder complejo no es más que la representación del poder utilizando números complejos. La parte real representa la potencia activa. La parte imaginaria representa la potencia reactiva.

Supongamos que la corriente y el voltaje en un circuito capacitivo son I y V, respectivamente. Sabemos que, para carga capacitiva, I adelanta a V en un ángulo de fase. Tomemos este ángulo como ϕ.

Digamos que el voltaje a través de la carga, V = ve y actual I = iej(Ɵ + ϕ).

Sabemos que la potencia es el voltaje multiplicado por la corriente conjugada.

Entonces el poder complejo S = VI * = ve x es decir-j (Ɵ + ϕ)= vie-jϕ

S = vi (cosϕ - jsinϕ) = vicosϕ - jvisinϕ = P - jQ [conocemos la potencia activa P = vicosϕ y la potencia reactiva Q = visinϕ]

Para la carga capacitiva, I se retrasa V en el ángulo de fase. Entonces, el voltaje a través de la carga, V = ve y actual I = es decirj (Ɵ-ϕ).

Poder tan complejo

S = VI * = ve x ie-j(Ɵ-ϕ)= vie

S = vi (cosϕ + jsinϕ) = vicosϕ + jvisinϕ = P + jQ

Triángulo de potencia trifásico

La corriente alterna puede ser monofásica o trifásica. La variación de la amplitud de la corriente da como resultado la generación de ondas sinusoidales. Para un suministro monofásico, solo hay una ola. Los sistemas trifásicos dividen la corriente en tres partes. Los tres componentes actuales están desfasados ​​en un tercio de ciclo cada uno. Cada componente de corriente es igual en tamaño pero opuesto en dirección a los otros dos conjuntivos.

La potencia del sistema trifásico es = √3 x factor de potencia x voltaje x corriente.

Triángulo de impedancia y triángulo de potencia

Factor de potencia del triángulo de impedancia

En los circuitos de CC, solo la resistencia es responsable de oponerse a la corriente. Pero en los circuitos de CA, una cantidad llamada reactancia también se opone a la corriente. La reactancia puede ser cualquier combinación de inductancia y capacitancia. Pero tanto la inductancia como la capacitancia difieren de la resistencia con un ángulo de fase (retrasado o adelantado). Entonces, no podemos sumarlos aritméticamente. Entonces, construimos un triángulo de impedancia con hipotenusa Z (impedancia), base R (resistencia) y reactancia X (reactancia inductiva o capacitiva o ambas).

Z = \ sqrt {R ^ {2} + X ^ {2}}

El factor de potencia = \ frac {R} {Z}

Factor de potencia del triángulo de potencia

El factor de potencia en el triángulo de potencia se conoce como la relación entre la potencia activa y la potencia aparente, definida como el coseno del ángulo fasorial.

Triángulo de corrección del factor de potencia

La corrección del factor de potencia es un método para aumentar la eficiencia de un circuito eléctrico al reducir la potencia reactiva. La corrección del factor de potencia se logra a través de capacitores conectados en paralelo que se oponen a los efectos causados ​​por los elementos inductivos y disminuyen el cambio de fase.

Fórmula del triángulo del factor de potencia

El factor de potencia para carga capacitiva o inductiva. = \ frac {R} {Z}

El factor de potencia = \ frac {Real \; poder} {Aparente \; poder}

Triángulo de energía de poder

La energía eléctrica se define como la potencia del sistema multiplicada por el tiempo total que se utiliza la potencia.

Energía E = P x T

¿Cómo dibujar un triángulo de poder?

Generador de triángulo de poder

El triángulo de potencia se construye tomando la potencia activa como base, la potencia reactiva como perpendicular y la potencia aparente como hipotenusa.

Triángulos metálicos en líneas eléctricas

A menudo vemos algunos bucles triangulares que cuelgan de las líneas eléctricas. Se utilizan para proporcionar estabilidad a las líneas con viento fuerte. Estas aletas triangulares evitan que las líneas reboten demasiado cerca unas de otras y aseguran que no se suelten de los aislantes.

Cálculos de triángulo de potencia eléctrica | Calculadora de triángulo de poder

Q. Una bobina inductora de 120 mH y una resistencia de 70 ohmios están conectadas en serie con un suministro de 220 voltios y 50 Hz. Calcula la potencia aparente.

Reactancia inductiva X_ {L} = 2 \ pi fL = 2 \ times 3.14 \ times 50 \ times 0.12 = 37.68 \: \ Omega

Impedancia del inductor Z = \ sqrt {(70) ^ {2} + (37.68) ^ {2}} = 79.5 \: \ Omega

Entonces, la corriente consumida por el inductor = \ frac {V} {Z} = \ frac {220} {79.5} = 2.77 \: A

Por lo tanto, el ángulo de fase \ phi = cos ^ {- 1} (\ frac {R} {Z}) = cos ^ {- 1} (\ frac {70} {79.5}) = 28.36 ^ {\ circ} \: rezagado

Poder activo P = VIcos \ phi = 220 \ times 2.77 \ times cos (28.36 ^ {\ circ}) = 536.27 \: W

Poder reactivo Q = VIsin \ phi = 220 \ times 2.77 \ times sin (28.36 ^ {\ circ}) = 289.47 \: W

Poder aparente S = \ sqrt {(P) ^ {2} + Q ^ {2}} = \ sqrt {(536.27) ^ {2} + (289.47) ^ {2}} = 608.95 \: W

Q. Calcule el factor de potencia del circuito RLC en serie con carga inductiva de 23 ohmios, carga capacitiva de 18 ohmios y carga resistiva de 12 ohmios conectada con una tensión de alimentación de 100 voltios y 60 Hz.

Dado:

Reactancia inductiva XL = 23 ohm

Reactancia capacitiva XC = 18 ohm

Resistencia = 12 ohmios

Impedancia total del circuito Z = \ sqrt {(R) ^ {2} + (X_ {L} -X_ {C}) ^ {2}} = \ sqrt {(12) ^ {2} + (5) ^ {2}} = 13 \: \ Omega

Factor de potencia del circuito = R / Z = 12/13 = 0.92

Ejemplo de triángulo de poder

P. Una carga de 20 kW tiene un factor de potencia de 0.8 rezagado. Encuentre la clasificación del condensador para que pueda aumentar el valor del factor de potencia a 0.95.

Aquí, la potencia real P = 20 KW

Factor de potencia cosϕ1 = 0.8

Sabemos, la potencia reactiva debe reducirse para obtener un factor de potencia aumentado. Por lo tanto, el ángulo de fase también disminuirá. Supongamos que inicialmente, el ángulo de fase era ϕ1, y después de reducir la potencia reactiva, el ángulo de fase es ϕ2. Entonces, el triángulo de poder parece-

Podemos ver en el diagrama que la potencia reactiva ha disminuido a AB desde AC. Entonces, necesitamos calcular la diferencia de AC y AB, y esta cantidad es la clasificación requerida del capacitor.

Aquí, OA = 20 KW

cosϕ1 = 0.8

cosϕ2 = 0.95

Lo sabemos, cosϕ1 = OA / OC  

Entonces, OC = 20 / 0.8 = 25 KVA

AC = √ (OC2 - OA2) = 15 KVAR

Porque2 = OA / OB

Entonces, OB = 20 / 0.95 = 21 KVA

AB = √ (OB2 - OA2) = 6.4 KVAR

Por lo tanto, BC = AC - AB = (15 - 6.4) = 8.6 KVAR

Preguntas Frecuentes

¿Cuántos tipos de potencias hay en el triángulo de potencia?

El triángulo de poder consta de tres tipos de poder

  • - Poder verdadero o activo.
  • - Poder reactivo.
  • - poder aparente.

Lo que is triángulo de poder? Explique activo,potencia reactiva y aparente con un ejemplar.

El triángulo de potencia es la representación triangular de la relación entre la potencia verdadera, la potencia reactiva y la potencia aparente.

Por ejemplo, en cualquier aparato eléctrico, la potencia total generada son las partes de la potencia activa y reactiva.

¿Cuál es el triángulo de potencia de un circuito de CA?

El triángulo de potencia de un circuito de CA puede ser resistivo, capacitivo o inductivo y el triángulo consta de tres tipos de potencias, y la potencia aparente se calcula con la ayuda de la potencia activa y la potencia reactiva.

¿Cuál es el triángulo de potencia de un circuito RL?

El circuito RL tiene un triángulo de potencia con la potencia activa = I2R, la potencia reactiva = I2XL, y el poder aparente = yo2Z, donde XL es la reactancia inductiva y Z es la impedancia total del circuito.

¿Cuál es la relación entre KVA, KW y KVAr?

KVA es la unidad de potencia aparente, mientras que KW y KVAR son las unidades de potencia real y potencia reactiva, respectivamente. Por lo tanto, del concepto de triángulo de potencia, podemos concluir que KVA2 = KW2 + KVAR2.

¿Cuál es el significado del factor de potencia?

Para cargas inductivas y capacitivas, el factor de potencia juega un papel vital en el cálculo de la potencia reactiva. La potencia reactiva es la parte de la potencia activa que disminuye y el factor de potencia es la relación entre la potencia real y la potencia aparente. El factor de potencia unitario indica que el circuito es de naturaleza completamente resistiva.

¿Cuántos vatios son 6 KVA?

6 KVA = 6000 VA

Con factor de potencia unitario 6 KVA = 1 x 6000 = 6000 Watts

Si el factor de potencia es diferente, 6 KVA = 6 x (factor de potencia) vatios

¿Cómo convertir KWH a KVAH?

KWH = KVAH X factor de potencia

Por lo tanto, KVAH = KWH / factor de potencia

¿A cuántos vatios equivale 1 kVA?

Para una carga puramente resistiva, no hay potencia reactiva. Entonces el factor de potencia es 1. Aquí 1 kVA = 1 Watt

Si la carga es capacitiva o inductiva, la potencia resistiva no es 0, ya que el factor de potencia es la resistencia / impedancia. Aquí 1 kVA = factor de potencia x 1 KW

¿Por qué las torres eléctricas tienen formas triangulares?

Por las siguientes razones, las torres eléctricas son triangulares.

  • ‌Los triángulos tienen un área de base mayor que les permite ser muy rígidos. Esta rigidez ayuda a soportar cargas laterales.
  • ‌ Los triángulos tienen menos área que cualquier cuadrilátero. Si la forma fuera cuadrilátera, el costo habría sido mayor. La forma triangular reduce el costo al eliminar un lado adicional.

¿Cuál es el factor de potencia de un transformador?

El factor de potencia de un transformador depende de las características de la carga.

‌Si la carga es puramente resistiva, el factor de potencia es Unity o 1.

‌Si la carga es capacitiva, es decir, XC > XL, el factor de potencia se conoce como líder.

‌Si la carga es inductiva, es decir, XL > XC, el factor de potencia se conoce como retraso.

¿Cuál es la diferencia entre KVA KWH KVAH y KVAR? | Triángulo de potencia KW KVA KVAR

KVA son las siglas de Kilo Volt Ampere. Esta es la unidad de potencia real o activa.

KWH son las siglas de Kilo Watt Hour. Se utiliza para medir cuánta energía (en kilovatios) se consume en una hora.

KVAH son las siglas de Kilo Volt Ampere Hour. KVAH es la potencia aparente, mientras que KWH es la potencia activa. KVAH = KWH / factor de potencia

KVAR son las siglas de Kilo Volt Ampere reactivo. Se utiliza para medir la potencia reactiva.

¿Cuál es el factor de potencia de un circuito LR?

La impedancia de un circuito LR es Z = R + j \ omega L].

Sabemos, factor de potencia = cos \ phi = \ frac {Resistencia} {Impedancia} = \ frac {R} {Z} = \ frac {R} {\ sqrt {R ^ {2} + \ omega ^ {2} L ^ {2}}}

cos \ phi = \ frac {1} {\ sqrt {1 + (\ frac {\ omega L} {R}) ^ {2}}}

¿Cuál es la unidad del factor de potencia?

El factor de potencia es la relación entre la potencia activa (KW) y la potencia aparente (KVA) ya que tanto el numerador como el denominador son potencias, el factor de potencia es una unidad menos cantidad.

 

Sobre Kaushikee Banerjee

Soy un entusiasta de la electrónica y actualmente me dedico al campo de la Electrónica y las Comunicaciones. Mi interés radica en explorar las tecnologías de vanguardia. Soy un aprendiz entusiasta y jugueteo con la electrónica de código abierto.
ID de LinkedIn: https://www.linkedin.com/in/kaushikee-banerjee-538321175

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