En los circuitos eléctricos, algunos conceptos erróneos comunes pueden hacer que la potencia reactiva sea bastante confusa. Antes de continuar, primero tenemos que arreglar nuestras ideas fundamentales. Por ejemplo:
Con AC, la energía fluye de un lado a otro? Incorrecto. Solo las cargas eléctricas fluyen de un lado a otro, mientras que la energía idealmente va en una sola dirección.
La electricidad es una forma de energía? Mal, los coulombs de la electricidad no son julios de energía. La electricidad y la energía son dos cosas completamente diferentes; dos tipos de flujo separados, y un amperio no es un vatio.
¿La electricidad viaja a la velocidad de la luz dentro de los cables? Incorrecto. Es solo la energía que viaja a casi la velocidad de la luz. Al mismo tiempo, la electricidad circula muy lentamente. O con AC, la electricidad se mueve de un lado a otro. La electricidad es el medio, y la energía eléctrica son las ondas.
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¿La energía sale del generador, fluye a través del filamento de la bombilla y luego regresa al generador? No, solo la electricidad hace eso; fluye en un círculo cerrado sin pérdida. La energía se comporta de manera muy diferente. En cambio, la energía sale del generador, viaja rápidamente a lo largo de ambas mitades del circuito, luego es absorbida por el filamento de la bombilla. La energía va en un sentido, desde la fuente hasta la carga, mientras que la electricidad viaja en un circuito completo y regresa a su punto de partida.
OK, entonces, ¿qué es el poder reactivo?
Sencillo. ¡El poder reactivo es cuando * la ENERGÍA * vibra de un lado a otro! ¡Ajá!
🙂
¿Ves por qué esto puede ser confuso? Por lo general, la electricidad se mueve, mientras que la energía avanza suavemente. Si imaginamos erróneamente que la electricidad era una forma de energía, o que la energía siempre está “alternando” en un sistema de CA, entonces nuestros conceptos están profundamente distorsionados. Nunca podremos comprender el concepto de potencia reactiva. Primero debemos lograr una comprensión clara de los dos tipos de flujos: la carga versus la energía, y también entender cómo se mueven los vatios, versus los amperios. Los amplificadores se mueven lentamente en un círculo completo, mientras que los vatios viajan rápidamente por ambos cables en la misma dirección, yendo a casi la velocidad de la luz. (Mire la lámpara de su escritorio de CA y visualice que la energía fluye a lo largo de ambos cables, yendo desde la toma de corriente a la bombilla).
¿Qué sucede cuando la energía comienza a ir y venir? Esto solo significa que la energía eléctrica está “chapoteando” de un lado a otro entre el generador de CA y las cargas distantes. Normalmente, la energía fluye suavemente en una sola dirección, pasando de la empresa de servicios públicos a su lavadora. Pero, en cambio, si rebota hacia adelante y hacia atrás entre los extremos de la red eléctrica, eso significa que no estás usando esa energía. En cambio, lo está enviando de vuelta al generador. Este efecto de derroche de energía se mide en vatios de potencia reactiva.
Los condensadores pueden configurar esta situación de “derroche de energía”.
Los condensadores idealmente solo consumen potencia reactiva. No absorben constantemente la energía eléctrica como con calentadores y motores. En su lugar, cargan y luego descargan. Devuelven la energía a la fuente. Los inductores hacen lo mismo. Si conectamos un condensador a una toma de corriente, entonces, idealmente, toda la energía eléctrica que entra en el condensador … vuelve a salir y vuelve al generador distante. Entonces repite. (Esto ocurre dos veces por ciclo completo de CA, donde la energía se reduce a 120Hz en lugar de 60Hz).
Una bobina ideal hace lo mismo, primero se “carga” con una gran corriente y campo magnético, luego se “descarga” nuevamente, donde el campo colapsa y la energía se envía de vuelta a la dinamo de la compañía de servicios públicos.
Por otro lado, “Poder real” significa que la energía va en un solo sentido, desde la fuente hasta la carga. “Poder reactivo” significa que la energía va y viene, sin que ninguna sea absorbida. El “Poder complejo” es solo la suma de los dos efectos, con algo de energía realmente absorbida por la carga, pero parte de ella se devuelve al generador nuevamente.
OK, ¿dónde aparecen estos efectos en las matemáticas AC? Al trazar ondas sinusoidales de voltaje y corriente, ¿cuándo vemos este efecto de “pérdida de energía”? La respuesta es directa.
En una línea de transmisión de 2 hilos, si el voltaje y la corriente están sincronizados (diferencia de fase cero), la energía eléctrica viaja en una sola dirección, llámela de derecha a izquierda. Si, en cambio, la corriente está desfasada 180 grados, entonces la energía sigue viajando en una sola dirección, pero se invierte. Fluye de izquierda a derecha. Estos cambios de 0 grados a 180 grados están invirtiendo la dirección del flujo de energía.
¿Qué pasaría si el retardo de fase entre voltios y amperios no fuera cero y tampoco fuera 180 grados? Sí, lo has adivinado. Ahí es cuando la energía comienza a moverse de un lado a otro. Para cada medio ciclo, la dirección de los vatios se invierte dos veces, primero hacia adelante y luego hacia atrás. Y, por último, si el retraso de fase es exactamente 90 grados, o exactamente -90 grados (270 grados), eso significa que tenemos “puramente chapoteo” sin flujo de energía neta en absoluto. Con esos valores de retraso de fase, cada bit de la energía que viaja de derecha a izquierda se envía de nuevo, de izquierda a derecha. Estos ángulos especiales se crean cuando usamos condensadores ideales e inductores ideales. Ninguno de estos componentes utiliza energía neta. Pero seguro que hacen “derramar” energía alrededor, primero una “carga” y luego una “descarga”. Bobinas y condensadores … ¡es casi como si fueran el mismo componente! Uno almacena energía como campos e, el otro almacena energía como campos b. En uno, la energía almacenada está relacionada con el voltaje, en el otro está relacionada con la corriente. Uno causa un avance de fase de 90 grados, el otro un retraso de fase de 90 grados. (Condensadores, ¡son solo bobinas que de alguna manera se han vuelto del revés! )