Hoy en día existe una amplia gama de aparatos electrónicos de medida para la medición digital de magnitudes de potencia. Una comparación entre los distintos fabricantes muestra que pueden producirse resultados de medición diferentes, especialmente en el caso de la medición de potencia reactiva con una forma sinusoidal distorsionada y/o redes trifásicas con una carga claramente desequilibrada.
Esto puede causar problemas en el diseño y el funcionamiento de las instalaciones, hasta sobrecargas y averías. La medición de potencia en circuitos multifilares se define en las normas DIN 40110-2 (Alemania) e IEEE 1459 (Internacional). Estos fundamentos sirven de base para los cálculos de potencia en los instrumentos de medida modernos.
Todos los aparatos de la gama de productos de A. Eberle utilizan el método de cálculo según DIN 40110-2. A continuación, se describen primero las definiciones básicas de potencia activa, aparente y reactiva y, a continuación, se ilustran con ejemplos de los distintos tipos de potencia reactiva. En este contexto, se comentan las diferencias entre la medición de potencia en el sistema monofásico y multifásico, así como las características especiales en la red de 4 ó 3 hilos.
Definición de potencia
La potencia activa es la única que puede calcularse directamente a partir de los valores instantáneos de tensión (𝑢(𝑡)) e intensidad (𝑖(𝑡)). La potencia instantánea (𝑝(𝑡)) para cada punto de muestreo 𝑡 se calcula como el producto de la tensión y la corriente.
p(t) = u(t) * i(t)
Mediante la integración de la potencia instantánea (𝑝(𝑡)) en el intervalo de tiempo 𝑇 = 𝑡₂ - 𝑡₁ se calcula la energía total 𝐸. El intervalo de tiempo 𝑇 se puede seleccionar libremente y, por ejemplo, se puede ajustar a medio periodo de frecuencia neta (para registros de fallos TRMS) o a 15 minutos (para medición de energía).
E = \int^{t_{2}}_{t_{1}}p(t) dtSi la energía se transporta de una fuente a un consumidor (por ejemplo, una bombilla, un motor) y se absorbe allí, se habla de energía activa. En caso de almacenamiento de energía en el consumidor (por ejemplo, en condensadores) y posterior transporte de vuelta a la fuente, la energía se denomina energía reactiva.
Por lo tanto, la potencia se define como el transporte de energía por tiempo desde una fuente a una carga. La parte de la potencia que se devuelve a la fuente en el intervalo de tiempo considerado se denomina potencia reactiva, mientras que la parte de la potencia que se convierte en la carga en otras formas de potencia (por ejemplo, potencia térmica, luminosa o mecánica) se denomina potencia activa. Este examen muestra claramente que el valor calculado para la potencia activa y reactiva no sólo depende de la curva de tensión e intensidad, sino también del intervalo de tiempo considerado.
Potencia aparente
La potencia aparente se utiliza a menudo para el diseño de equipos eléctricos y puede obtenerse a partir de los valores TRMS1 de la tensión y la corriente en sistemas monofásicos, por lo que no tiene signo
S = U_{trms}* I_{trms}La potencia aparente colectiva 𝑆Σ de un sistema trifásico se calcula a partir de los valores de tensión colectiva 𝑈Σ e intensidad colectiva 𝐼Σ, que se definen en la norma DIN 40110-2.
El significado de estas variables se explica con más detalle en el apartado "Potencia reactiva en el sistema trifásico".
S_{Σ} =U_{Σ}* I_{Σ}Potencia activa
Como ya se ha mencionado, la potencia activa 𝑃 representa la parte de la potencia que se transporta a la carga dentro del intervalo de tiempo considerado 𝑇 = 𝑡₂ - 𝑡₁ y no vuelve a la fuente. La potencia activa se define como el valor medio de la potencia instantánea (𝑝(𝑡)) y tiene un signo algebraico, que indica la dirección del flujo de energía en función del sistema de flechas de conteo.
P = \frac{1}{t_{2}-t_{1}} \int^{t_{2}}_{t_{1}}p(t) dt = \frac{E}{T}A diferencia de la potencia aparente, la potencia activa representa un valor medio temporal, lo que permite calcular la potencia activa colectiva 𝑃Σ de un sistema de tres hilos como la suma de las potencias activas de las fases individuales.
P_{Σ} =P_{1}+P_{2}+P_{3}Potencia reactiva
La potencia reactiva representa la parte de la potencia que se transfiere de la fuente a la carga y viceversa dentro del intervalo considerado 𝑇 y se deriva generalmente de la relación:
Q = \sqrt{S^{2}-P^{2}}La potencia reactiva representa una cantidad derivada de la potencia aparente y activa y nunca se calcula directamente
La potencia reactiva total de un sistema de energía eléctrica 𝑄Σ se compone de 5 tipos diferentes de potencia reactiva, que pueden resumirse mediante la suma cuadrada:
Q_{Σ} =\sqrt{Q_{h1}^{2}+Q_{hn}^{2}+Q_{d}^{2}+Q_{m}^{2}+Q_{u}^{2}}Para el cálculo de la potencia reactiva, hay que hacer una distinción general entre sistemas monofásicos y trifásicos.
