Physics">
Potencia Reactiva y Cómo Calcularla
Potencia Reactiva y Cómo Calcularla
Potencia Reactiva y Cómo Calcularla
POTENCIA EN UN CONDENSADOR
En un condensador tampoco se produce ningún consumo de energía calorífica. Este
hecho se debe a que en el primer cuarto de ciclo el condensador se carga de energía
eléctrica en forma de carga electrostática, por lo que la energía fluye del generador de
C.A. al condensador. En el siguiente cuarto de ciclo el condensador se descarga hacia
el generador, devolviendo al mismo la energía acumulada. Al igual que con la bobina,
el condensador no consume realmente la energía, simplemente la toma prestada
durante un cuarto de ciclo, para devolverla en el siguiente cuarto de ciclo. Por esta
razón el vatímetro, que indica el valor medio de la potencia instantánea, indica una
potencia igual a cero.
La potencia instantánea en un circuito capacitivo viene dada por:
En la representación gráfica de la potencia instantánea en función del tiempo se
observa que cuando la tensión y la intensidad tienen el mismo sentido la potencia es
positiva, lo que significa que el condensador almacena energía en su campo eléctrico
procedente de la que le suministra el generador o el resto del circuito. Por el contrario,
cuando u e i tienen sentidos contrarios el condensador cede energía al circuito. Y todo
esto va sucediendo alternativamente: durante un cuarto de período el condensador se
carga, y durante el cuarto de período siguiente va perdiendo su energía hasta quedar
descargado. Esta magnitud recibe el nombre de potencia reactiva de capacidad. Se
representa por la letra Q, y su unidad es el voltamperio reactivo (VAR). Aunque
físicamente no es una potencia lo mismo que en el caso de la autoinducción, se trata
de una magnitud que se puede medir y que resulta de gran utilidad en los cálculos
electrotécnicos
Inductores
INTRODUCCIÓN
Símbolos
Los inductores ideales no disipan energía como lo hacen los resistores. Pero en la
práctica, el inductor real presenta una resistencia de devanado que disipa energía. A
continuación figura un modelo práctico (simplificado) de inductor.
2. CLASIFICACIÓN
Solenoides:
Toroides:
donde:
0,001 n2 D2
n = número de espiras
L [mH] =
D = diámetro de la bobina en mm
l + 0,45 D
l = longitud del bobinado en mm
Para f hasta 50MHz se emplea hilo de cobre, y para frecuencias superiores cobre
plateado. En radiofrecuencia se utiliza el hilo de Litz. El hilo conductor utilizado en la
fabricación de inductores debe estar aislado con un barniz aislante o recubierto con un
aislamiento plástico para evitar cortocircuitos entre las espiras.
donde:
Cp [pF] = K D D = diámetro de la bobina en mm
K = depende de la relación l/D de la bobina
Nótese que K se minimiza (y por lo tanto también se minimiza Cp) para una relación 1
< l/D < 2.
Finalmente el valor de la inductancia se puede conocer aplicando la siguiente fórmula:
donde:
L L = inductancia calculada [mH]
L* [mH] = Cp = Capacidad distribuida de la bobina
1 - 10-6 (2 pi f)2 L Cp [pF]
f = frecuencia de trabajo [MHz]
donde:
mr = permeabilidad relativa del núcleo
N = número de vueltas
L [mH] = 0.0002 mr N2 h ln (dext /dint)
h = altura del toroide [mm]
dext = diámetro exterior
dint = diámetro interior
Para simplificar los cálculos, los fabricantes de material magnético toroidal proveen un
dato clave: el número "AL", que en general representa mH cada 1000 espiras o mH
cada 100 espiras. De esta manera:
L [mH] = AL (N/100)2
4. CODIFICACIÓN
Ejemplos:
5. VALORES ESTÁNDARES
Los valores más comunes de inductores moldeados corresponden a la serie E12 (10,
12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82).
6. CRITERIOS DE SELECCIÓN
A continuación se enumeran las características técnicas que hay que tener en cuenta
a la hora de seleccionar los inductores para determinada aplicación.
Valor inductivo
Tolerancia
Tamaño y requisitos de montaje
Margen de frecuencias o frecuencia central de trabajo
Capacidad parásita entre bornes: tiene influencia al trabajar en alta frecuencia
porque puede hacer que el inductor se comporte como un cortocircuito.
Resistencia de aislamiento entre espiras: si se supera el voltaje máximo entre
terminales, se perfora el aislante del hilo conductor.
Corriente admisible por el hilo conductor
Q (factor de calidad o de mérito): se define como la relación entre la reactancia
inductiva y la resistencia óhmica del inductor (Q=2*pi*f*L / R). Es deseable que
la resistencia sea baja y por ende que el Q sea alto. Según la fórmula, Q
tendría que aumentar con la frecuencia, sin embargo no es así porque también
aumenta la resistencia. Los fabricantes informan sobre el Q del inductor a la
frecuencia de trabajo o bien presentan curvas de Q(f). Los Q de inductores
para aplicaciones de radiofrecuencia oscilan entre 50 y 200.
Coeficiente de temperatura
7. CONSIDERACIONES PRÁCTICAS
7.1 Corriente máxima: dada por las limitaciones físicas del hilo conductor (resistencia
y máxima disipación de potencia).
7.3 Prueba: