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7.1: Introducción

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    Este capítulo introduce el concepto de formas de onda de potencia y potencia en sistemas de CA. Esta es una parte importante del análisis de circuitos de CA y resulta tener diferencias sorprendentes en comparación con la contraparte de CC. Si bien sigue siendo cierto que la potencia es producto de la corriente y el voltaje, una aplicación ingenua de esa definición puede llevar a conclusiones erróneas para el caso de CA. En el Capítulo 1, se definieron y explicaron los valores RMS (es decir, raíz cuadrática media). Como regla general, los valores RMS se utilizan para los cálculos de potencia, no los valores pico o pico a pico. Además, si bien las formas de onda complejas no sinusoidales son una posibilidad decidida en los sistemas electrónicos, nos limitaremos aquí a las sinusoides.

    Una de las herramientas que usaremos es el triángulo de poder. Se trata de un dispositivo trigonométrico simple diseñado para ilustrar las relaciones de potencia entre componentes resistivos y reactivos en una impedancia compleja. Uno de sus parámetros es el factor de potencia,\(PF\). Como veremos, ordinariamente nos gusta que el factor de poder sea la unidad ya que esto implica el mejor aprovechamiento de la corriente disponible. Resulta que este no es el caso en muchos sistemas. En consecuencia, también investigaremos un medio sencillo de compensar o desplazar el factor de potencia de nuevo a la unidad. Esto se conoce como corrección del factor de potencia.

    Como parte de nuestra discusión sobre el factor de potencia, examinaremos aplicaciones típicas como los motores. Aquí consideraremos el factor de potencia de un motor junto con su eficiencia. La eficiencia se define como la potencia de salida útil relativa a la potencia suministrada y siempre es inferior al 100%. Finalmente, consideraremos la corrección básica del factor de potencia para esta aplicación.

    Un elemento práctico para recordar aquí es que, si bien la potencia instantánea cambia con el tiempo debido al ciclo sinusoidal de la tensión y la corriente, lo que importa a la mayoría de los dispositivos eléctricos y electrónicos es la producción de calor interno. Dispositivos como resistencias, transistores, etc., tienen masa y, por lo tanto, exhiben una constante de tiempo térmica. Esa constante de tiempo tiende a ser mucho más larga que el periodo de la ola. El efecto es un promedio de la forma de onda de potencia. Es decir, los componentes no se calientan y se enfrían instantáneamente, más de lo que una sartén caliente bajaría a temperatura ambiente en el momento en que fuera sacada de su quemador.


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