Los voltajes de CA (V) y las corrientes (I) varían sinusoidalmente en el tiempo y tienen tres propiedades básicas: fuerza (magnitud RMS, V en voltios, I en amperios); frecuencia (por ejemplo, 60 Hz); y fase. La fase implica dos cantidades (V e I, en este caso).
Se dice que V y yo estamos “en fase”, si ambos alcanzan su punto máximo en el mismo instante; son cero en el mismo instante; polaridad / dirección inversa en el mismo instante; etc.
Se dice que V y yo estamos “fuera de fase”, si cuando V alcanza su punto máximo, I es cero, y viceversa. Más precisamente, deberíamos decir “V y yo estamos 90 grados fuera de fase”. [un “ciclo” de ac V o I es 360 grados; por lo tanto, 90 grados es equivalente a ¼ de ciclo, por lo que también sería correcto decir “V e I están ¼ de ciclo fuera de fase”].
Ahora en general, V y yo no estamos en fase o 90 grados fuera de fase, sino en algún punto intermedio. Es posible dividir la corriente (I) en dos componentes:
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el componente en fase o “corriente activa” (IA) y
el componente desfasado (90 grados) o “corriente reactiva” (IR)
En consecuencia, hay dos tipos de poder:
Potencia activa (P) = V * IA, que decimos se mide en vatios
Potencia reactiva (Q) = V * IR, que decimos se mide en voltios-amperios reactivos, o “vars”
También hay un tercer tipo de potencia en los circuitos de CA:
Potencia aparente (S) = V * I, que decimos se mide en voltios-amperios, o “VA”.
Estos tres están relacionados: S = sqrt [sqr (P) + sqr (Q)] como son las corrientes.
I = sqrt [sqr (IA) + sqr (IR)]
Cuánto de “I” es “IA” se comunica a través de algo llamado factor de potencia (pf), de modo que
IA = I * pf y P = S * pf
Un ejemplo: una fuente de CA de 120 V suministra 10 A a un pf = 0.8 de retraso. El término retraso significa que la corriente sigue el voltaje a tiempo. Encuentra S, P y Q.
S = V * I = 120 (10) = 1200 VA
P = S * pf = 1200 (0.8) = 960 W
Q = sqrt (1200 ^ 2-960 ^ 2) = 720 var
I = 10 A
IA = I * pf = 10 (0.8) = 8 A
IR = sqrt (10 ^ 2-80 ^ 2) = 6 A
Ahora que sabemos qué es Q, al menos en términos de V, I y fase, ¿qué es físicamente?
Hay tres elementos de circuito pasivo: R, L, C
R, y solo R, disipa la potencia activa (P).
L y C se denominan “elementos reactivos” en el sentido de que no disipan energía, sino que la almacenan en un campo magnético interno (L) o campo eléctrico (C). Esta energía de campo ”fluye constantemente dentro y fuera de L y C y la fuente, y durante un ciclo de CA, promedios a cero. Este intercambio de energía requiere un componente de corriente que está necesariamente desfasado 90 grados con el voltaje (IR) y, por lo tanto, un componente de potencia correspondiente Q = V * IR.