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Voltio-amperio

El voltamperio ( símbolo SI : VA , [1] a veces V⋅A o V A ) es la unidad de medida de potencia aparente en un circuito eléctrico . Es el producto de la raíz cuadrada media del voltaje (en voltios ) y la raíz cuadrada media de la corriente (en amperios ). [2] Los voltamperios se utilizan generalmente para analizar circuitos de corriente alterna (CA). En circuitos de corriente continua (CC), este producto es igual a la potencia real , medida en vatios . [3] El voltamperio es dimensionalmente equivalente al vatio : en unidades SI , 1 V⋅A = 1 W. La clasificación VA se utiliza más para generadores y transformadores, y otros equipos de manejo de energía, donde las cargas pueden ser reactivas (inductivas o capacitivas).

Formulación

En un circuito eléctrico sencillo que funciona con corriente continua , la corriente eléctrica y el voltaje son constantes. En ese caso, la potencia real ( P , medida en vatios ) es el producto de la corriente ( I , medida en amperios ) y el voltaje de un lado del circuito al otro ( V , medido en voltios ):

En el caso de la corriente alterna , tanto el voltaje como la corriente oscilan. La potencia instantánea sigue siendo el producto de la corriente instantánea y el voltaje instantáneo, pero si ambas son ondas sinusoidales ideales que impulsan una carga puramente resistiva (como una bombilla incandescente), la potencia promedio se convierte en (con subíndices que designan promedio (av), amplitud pico (pk) y raíz cuadrada media (rms)):

De manera más general, cuando la tensión y la corriente no están en fase, estos productos ya no representan una potencia media sino una nueva potencia aparente ( S ), medida en voltamperios:

Uso

La relación entre la potencia real y la potencia aparente se describe mediante el factor de potencia . Con una carga puramente resistiva, son iguales: la potencia aparente es igual a la potencia real. Cuando hay un componente reactivo (capacitivo o inductivo) en la carga, la potencia aparente es mayor que la potencia real, ya que la tensión y la corriente ya no están en fase. En el caso límite de una carga puramente reactiva, se consume corriente pero no se disipa potencia en la carga.

Algunos dispositivos, incluidos los sistemas de alimentación ininterrumpida (SAI), tienen valores nominales tanto para los voltamperios máximos como para los vatios máximos. Una unidad derivada común con prefijo es el "kilovoltio-amperio" (símbolo kVA). El valor nominal en VA está limitado por la corriente máxima permitida, y el valor nominal en vatios por la capacidad de manejo de potencia del dispositivo. Cuando un SAI alimenta un equipo que presenta una carga reactiva con un factor de potencia bajo, no se puede superar ninguno de los límites de forma segura. [4] Por ejemplo, un sistema SAI (grande) con capacidad nominal para suministrar 400.000 voltamperios (400 kVA) a 220 voltios puede suministrar una corriente de 1818 amperios (estos son valores RMS).

Las clasificaciones VA también se utilizan a menudo para transformadores; la corriente de salida máxima es entonces la clasificación VA dividida por el voltaje de salida nominal. [5] Los transformadores con el mismo tamaño de núcleo generalmente tienen la misma clasificación VA.

La convención de utilizar el voltio-amperio para distinguir la potencia aparente de la potencia real está permitida por el estándar SI. [6] [ página necesaria ]

Voltio-amperio reactivo

En transmisión y distribución de energía eléctrica , el voltamperio reactivo ( var ) es una unidad de medida de potencia reactiva . La potencia reactiva existe en un circuito de CA cuando la corriente y el voltaje no están en fase. El término var fue propuesto por el ingeniero eléctrico rumano Constantin Budeanu e introducido en 1930 por la IEC en Estocolmo , que lo adoptó como unidad de potencia reactiva .

Existen instrumentos especiales llamados varmetros para medir la potencia reactiva en un circuito. [7]

El Sistema Internacional de Unidades (SI) permite el uso de la unidad "var" a pesar de que representa una forma de potencia. [8] Según la directiva 80/181/EEC de la UE (la "directiva métrica"), el símbolo correcto es "var" en minúscula, [1] aunque las grafías "Var" y "VAr" son comunes y "VAR" se usa ampliamente en toda la industria energética.

Referencias

  1. ^ ab Directiva del Consejo sobre unidades de medida 80/181/CEE Capítulo 1.2.3., p. 6: "Nombres especiales de la unidad de potencia: el nombre voltio-amperio (símbolo 'VA') cuando se utiliza para expresar la potencia aparente de la corriente eléctrica alterna, y var (símbolo 'var') cuando se utiliza para expresar la potencia eléctrica reactiva".
  2. ^ Ciletti, MD, Irwin, JD, Kraus, AD, Balabanian, N., Bickard, TA y Chan, SP (1993). Análisis de circuitos lineales. En Electrical Engineering Handbook, editado por RC Dorf. Boca Raton: CRC Press. (pp.82–87)
  3. ^ IEEE 100: el diccionario autorizado de términos de estándares IEEE.-7.ª ed. ISBN  0-7381-2601-2 , página 14
  4. ^ Las clasificaciones de vatios difieren de las clasificaciones de voltios y amperios APC
  5. ^ "Transformadores y clasificaciones VA". 27 de junio de 2012. Consultado el 13 de diciembre de 2016 .
  6. ^ "Folleto SI" (PDF) (8.ª ed.). Archivado desde el original el 29 de marzo de 2019.
  7. ^ Wildi, Theodore (2002). Máquinas eléctricas, accionamientos y sistemas de potencia . Pearson. pág. 137. ISBN. 978-0-13-093083-5.
  8. ^ Folleto SI, 8.a ed.