Lib Cap 11 Sadik

8/15/2019 Lib Cap 11 Sadik

1/12

490 Capítulo 11 Análisis de potencia de ca

Preguntas de repaso

11.1 La potencia promedio absorbida por un inductor es de

cero.

a) Cierto b) Falso

11.2La impedancia de Thévenin de una red vista desde lasterminales de la carga es Para la máxima

transferencia de potencia, la impedancia de carga debe ser:

a) b)

c) d )

11.3 La amplitud de la tensión disponible en el tomacorriente

a 60 Hz y 120 V del domicilio de usted es de:

a) 110 V b) 120 V

c) 170 V d ) 210 V

11.4 Si la impedancia de carga es el factor de

potencia es de:

a) b) 0 c) 1

d ) 0.7071 e) ninguno de los anteriores

11.5 Una cantidad que contiene toda la información de potencia

sobre una carga dada es:

a) el factor de potencia b) la potencia reactiva

c) la potencia aparente d ) la potencia compleja

e) la potencia promedio

11.6 La potencia reactiva se mide en:

a) watts b) VA

c) VAR d ) ninguno de los anteriores

11.7 En el triángulo de potencia que aparece en la figura

11.34a), la potencia reactiva es de:a) 1 000 VAR adelantada b) 1 000 VAR atrasada

c) 866 VAR adelantada d ) 866 VAR atrasada

l 45

20 j20,

80 j55 80 j55

80 j55 80 j55

80 j55 .

a) b)

60°

500 W

30°

1 000 VAR

Figura 11.34Para las preguntas de repaso 11.7 y 11.8.

11.8 En relación con el triángulo de potencia de la figura

11.34b), la potencia aparente es de:

a) 2 000 VA b) 1 000 VAR

c) 866 VAR d ) 500 VAR

11.9 Una fuente se conecta a tres cargas y en para-

lelo. ¿Cuál de los siguientes enunciados no es cierto?

a) b)

c) d )

11.10 El instrumento para medir la potencia promedio es el:

a) voltímetro b) amperímetro

c) wattímetro d ) varsmetro

e) watthorímetro

Respuestas: 11.1a, 11.2c, 11.3c, 11.4d, 11.5e, 11.6c, 11.7d,

11.8a, 11.9c, 11.10c.

S S1 S2 S3S S 1 S 2 S 3

Q Q1 Q2 Q3P P1 P2 P3

Z3Z1, Z2

Problemas

Sección 11.2 Potencia instantánea y promedio

11.1 Si e

calcule la potencia

instantánea y la potencia promedio.

11.2 Dado el circuito de la figura 11.35, halle la potencia

promedio suministrada o absorbida por cada elemento.

20 sen(50t 30) A,

i(t ) v(t ) 160 cos 50t V

11.3 Una carga consta de un resistor de en paralelo con

un capacitor de . Si la carga está conectada a una

fuente de tensión vs(t ) 40 cos 2 000t , halle la potencia

promedio suministrada a la carga.

11.4 Halle la potencia promedio disipada por las resistencias

del circuito de la figura 11.36. Después, verifique la con-

servación de la potencia.

90-mF

60-

j4 Ω

j1 Ω

5 Ω2 0° Α

Figura 11.35Para el problema 11.2.


5 Ω

− j6 Ω

8 Ω j4 Ω+

−20 30° V


2/12

11.5 Suponiendo que en el circuito

de la figura 11.37, halle la potencia promedio provista a

cada uno de los elementos pasivos.

vs 8 cos(2t 40) V 11.9 En referencia al circuito del amplificador operacional de

la figura 11.41, Halle la potencia

promedio absorbida por el resistor de .20-k

Vs 10l 30 V rms.

Problemas 491


11.6 En referencia al circuito de la figura 11.38,

Halle la potencia promedio absorbida

por el resistor de .50-

is 6 cos 103t A.


11.7 Dado el circuito de la figura 11.39 halle la potencia pro-

medio absorbida por el resistor de .10-


11.8 En el circuito de la figura 11.40 determine la potencia

promedio absorbida por el resistor de .40-


1 Ω 2 Ω

+− 3 H 0.25 Fvs

20i x

20 mH

10 Ω40 F

is

+ −

50 Ω

i x

+−

10 Ω+−

Io

8 20° V 0.1Vo

4 Ω

j5 Ω

− j5 Ω

8Io

+

−

Vo

Io

6 0° A j10 Ω 0.5Io 40 Ω

− j20 Ω

j4 k Ω j12 k Ω

10 k Ω

2 k Ω 20 k Ω

j6 k Ω

–+

V s +−


11.10 En el circuito del amplificador operacional de la figura

11.42, halle la potencia promedio total absorbida por los

resistores.

+

−

R

R

RV o cos t V

+

−

+−


11.11 En relación con la red de la figura 11.43 suponga que la

impedancia de puerto es

Halle la potencia promedio consumida por la red

cuando R 10 k , C 200 nF e

i 2 sen(377t 22) mA.

Zab R

2 1 2 R2C 2 l tan1 RC


Sección 11.3 Máxima transferencia de potencia

promedio

11.12 En referencia al circuito que se muestra en la figura

11.44, determine la impedancia de carga Z para la

máxima transferencia de potencia (hacia Z). Calcule

la máxima potencia absorbida por la carga.

v

i

+

−

Red

lineal

a

b


3/12

11.13 La impedancia de Thévenin de una fuente es

mientras que la tensión pico de Thévenin

es Determine la máxima potencia

promedio disponible de la fuente.

11.14 Se desea transferir la máxima potencia a la carga Z en el

circuito de la figura 11.45. Halle Z y la máxima potencia.

Sea is 5 cos 40t A.

VTh 110 j0 V.120 j60 ,

ZTh

11.17 Calcule el valor de en el circuito de la figura 11.48 con

objeto de que reciba la potencia máxima promedio.

¿Cuál es la potencia máxima promedio recibida por Z L ?

Z L

Z L


j3 Ω4 Ω

j2 Ω

5 Ω Z L+−40 0° V


is

40 mF

12 Ω7.5 mH

8 Ω

Z


11.15 En el circuito de la figura 11.46 halle el valor de

que absorberá la máxima potencia y el valor

de ésta.

Z L


j1 Ω

1 Ω − j1 Ω

12 0° V +−

+

−

Vo 2Vo Z L

11.16 En referencia al circuito de la figura 11.47 halle la

máxima potencia suministrada a la carga .Z L

2 Ω

10 cos 4t V

4 Ω

0.5 vo

1 H Z LF120

+

–vo

+−



11.18 Halle el valor de en el circuito de la figura 11.49 para

la transferencia de la potencia máxima.

Z L


11.19 La resistencia variable R del circuito de la figura 11.50 se

ajusta hasta que absorbe la máxima potencia promedio.

Halle R y la máxima potencia promedio absorbida.


11.20 La resistencia de carga de la figura 11.51 se ajusta

hasta que absorbe la máxima potencia promedio. Calcule

el valor de y la máxima potencia máxima promedio. R L

R L


− j10 Ω

j20 Ω

30 Ω

40 Ω

5 90° AZ L

40 Ω

40 Ω − j10 Ω

j20 Ω

+−

80 Ω

60 0° V

5 0° A Z L

j1 Ω

− j2 Ω3 Ω

6 Ω4 0° A R

− j10 Ω− j10 Ω+−

Io

120 0° V

40 Ω

j20 Ω

4Io

R L

+ −


4/12

11.21 Suponiendo que la impedancia de carga debe ser

puramente resistiva, ¿qué carga debería conectarse a las

terminales a-b del circuito de la figura 11.52 de manera

que se transfiera a la carga la máxima potencia?

11.25 Halle el valor rms de la señal que se muestra en la figura

11.56.

Problemas 493


Sección 11.4 Valor eficaz o rms

11.22 Halle el valor rms de la onda senoidal rectificada que

aparece en la figura 11.53.


11.23 Determine el valor rms de la tensión que se muestra en

la figura 11.54.


11.24 Determine el valor rms de la onda de la

figura 11.55.


100 Ω

40 Ω

− j10 Ω

j30 Ω

50 Ω+−120 60° V 2 90° A

a

b

i(t )

t

4

0 2 3

v(t )

10

3 4210 t

10

2 3 4 t

5

−5

v(t )


11.26 Halle el valor eficaz de la onda de tensión mostrada en la

figura 11.57.


11.27 Calcule el valor rms de la onda de corriente mostrada en

la figura 11.58.


11.28 Halle el valor rms de la señal de tensión de la figura

11.59 así como la potencia promedio absorbida por

un resistor de cuando esa tensión se aplica en el

resistor.

2-


f (t )4

–4

–1 5 t 0 1 2 3 4

20 4 6 8 10 t

5

10

v(t )

50 10 15 20 25 t

5

i(t )

20 5 7 10 12 t

8

v(t )


5/12

11.29 Calcule el valor eficaz de la onda de corriente de la

figura 11.60 y la potencia promedio suministrada a

un resistor de cuando esa corriente circula por el

resistor.

12-

11.33 Determine el valor rms de la señal de la

figura 11.64.



11.30 Calcule el valor rms de la onda que se presenta en la

figura 11.61.


11.31 Halle el valor rms de la señal que aparece en la

figura 11.62.


11.32 Obtenga el valor rms de la onda de corriente que se

muestra en la figura 11.63.


50

15 25 t

10

−10

i(t )

10 20 30

2−1

04 6 8 10 t

2

v (t )

v(t )2

0

–4

1 2 3 4 5 t

10 2 3 4 5 t

10

i(t )

10t 2


11.34 Halle el valor eficaz de f (t ) definida en la figura 11.65.


11.35 Un ciclo de la onda periódica de tensión se representa

gráficamente en la figura 11.66. Halle el valor eficaz de

la tensión. Note que el ciclo empieza en y termina

en t 6 s.

t 0


11.36 Calcule el valor rms de cada una de las siguientes

funciones:

a) b)

c) d )

11.37 Calcule el valor rms de la suma de estas trescorrientes:

i1 8, i2 4 sen(t 10°), i3 6 cos(2t 30°) A

Sección 11.5 Potencia aparente y factor de potencia

11.38 En relación con el sistema de potencia de la figura

11.67, halle: a) la potencia promedio, b) la potencia

reactiva, c) el factor de potencia. Tome en cuenta que

220 V es un valor rms.

v(t ) 5 sen t 4 cos t Vi(t ) 8 6 sen 2t A

v(t ) 4 3 cos 5t Vi(t ) 10 A

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

i(t )

5

t

f (t )6

–1 0 1 2 3 4 5 t

10 2 3 4 65 t

10

20

30

v(t )


6/12

11.39 Un motor de ca con impedancia se

alimenta con una fuente de 220 V a 60 Hz. a) Halle fp, P

y Q. b) Determine el capacitor requerido para conectarse

en paralelo con el motor de manera que el factor de po-

tencia se corrija y se iguale a la unidad.

11.40 Una carga que consta de motores de inducción toma 80

kW de una línea de potencia de 220 V a 60 Hz con fp

atrasado de 0.72. Halle el valor del capacitor requerido

para elevar el fp a 0.92.

11.41 Obtenga el factor de potencia de cada uno de los

circuitos de la figura 11.68. Especifique si cada factor

de potencia está adelantado o atrasado.

Z L 4.2 j3.6

11.43 La tensión aplicada a un resistor de es

a) Calcule el valor rms de la tensión.

b) Determine la potencia promedio disipada en

el resistor.

11.44 Halle la potencia compleja provista por a la red de lafigura 11.69. Sea vs 100 cos 2 000t V.

vs

v(t ) 5 3 cos(t 10) cos(2t 30) V

10-

Problemas 495


+

−

220 V, 60 Hz

20 − j25 Ω

90 + j80 Ω

124 0° Ω

− j2 Ω

j2 Ω j1 Ω

− j1 Ω

1 Ω

− j2 Ω

a)

4 Ω

b)

j5 Ω4 Ω


Sección 11.6 Potencia compleja

11.42 Una fuente de 110 V (rms) a 60 Hz se aplica a una

impedancia de carga Z. La potencia aparente que entraa la carga es de 120 VA con factor de potencia atrasado

de 0.707.

a) Calcule la potencia compleja.

b) Encontrar la corriente rms suministrada a la carga.

c) Determine Z.

d ) Suponiendo que Z R j L halle los valores de

R y L.

30 Ω40 F

+−

20 Ω

60 mHvs

i x

+−

4i x


11.45 La tensión entre los extremos de una carga y la corriente

a través de ella están dadas por

Halle:

a) los valores rms de la tensión y de la corriente

b) la potencia promedio disipada en la carga

11.46 En relación con los siguientes fasores de tensión y

corriente, calcule la potencia compleja, la potencia

aparente, la potencia real y la potencia reactiva.

Especifique si el fp está adelantado o atrasado.

a)

b)

c)

d )

11.47 En cada uno de los siguientes casos, halle la potencia

compleja, la potencia promedio y la potencia reactiva:

a)

b)

c)

d )

11.48 Determine la potencia compleja en los siguientes casos:

a)

b) Q 2 000 VAR, fp 0.9 (adelantado)

c)

d )

0Z 0 40 (inductiva)V rms 220 V, P 1 kW,

S 600 VA, Q 450 VAR (inductiva)

P 269 W, Q 150 VAR (capacitiva)

I 10l 60 A rms, Z 100l 45 V 80

l 60 V rms, Z 50

l 30

i(t ) 4 cos(377t 45) A

v(t ) 160 cos 377t V,

i(t ) 4 cos(t 50) A

v(t ) 112 cos(t 10) V,

V 160l 45 V rms, I 8.5l 90 A rmsV 120l 0 V rms, I 2.4l 15 A rms

I 6.2l 25 A rmsV 250l 10 V rms,V 220l 30 V rms, I 0.5l 60 A rms

i(t ) 1 0.5 sen 100t A

v(t ) 20 60 cos 100t V


7/12

11.49 Halle la potencia compleja en los siguientes casos:

a) P 4 kW, fp 0.86 (atrasado)

b)

c)

d )

11.50Obtenga la impedancia total en los siguientes casos:a) P 1 000 W, fp 0.8 (adelantado),

b) P 1 500 W, Q 2 000 VAR (inductiva),

c)

11.51 Para el circuito completo de la figura 11.70, calcule:

a) el factor de potencia

b) la potencia promedio provista por la fuente

c) la potencia reactiva

d ) la potencia aparente

e) la potencia compleja

S 4500l 60 VA, V 120l 45 V I rms 12 A

V rms 220 V

Vrms 120l 30 V, Z 40 j60 Vrms 208l 20 V, Irms 6.5l 50 AS 2 kVA, P 1.6 kW (capacitiva)

Sección 11.7 Conservación de la potencia de ca

11.54 En la red de la figura 11.73 halle la potencia compleja

absorbida por cada elemento.


2 Ω

10 Ω

+−

− j5 Ω j6 Ω

8 Ω

16 45° V


11.52 En el circuito de la figura 11.71, el dispositivo A recibe

2 kW con fp atrasado de 0.8, el dispositivo B recibe 3

kVA con fp adelantado de 0.4, mientras que el dispositivo

C es inductivo y consume 1 kW y recibe 500 VAR.

a) Determine el factor de potencia del sistema completo.

b) Halle I dado que Vs 120l 45 V rms.

B

I

Vs C

A+

–


11.53 En el circuito de la figura 11.72, la carga A recibe 4 kVA

con fp adelantado de 0.8. La carga B recibe 2.4 kVA con

fp atrasado de 0.6. El bloque C es una carga inductiva

que consume 1 kW y recibe 500 VAR.

a) Determine I.

b) Calcule el factor de potencia de la combinación.

120 30° V

+

–

I A

C B


Figura 11.73

Para el problema 11.54.

11.55 Halle la potencia compleja absorbida por cada uno de

los cinco elementos del circuito de la figura 11.74.


11.56 Obtenga la potencia compleja provista por la fuentedel circuito de la figura 11.75.


4 Ω+−

− j3 Ω

j5 Ω8 −20° V

+−

+−20 Ω40 0° V rms

j10 Ω− j20 Ω

50 90° V rms

− j2 Ω

j4 Ω

5 Ω

3 Ω

2 30° Α 6 Ω

11.57 En el circuito de la figura 11.76 halle las potencias

promedio, reactiva y compleja suministradas por la

fuente dependiente de corriente.

4 Ω

1 Ω

− j1 Ω

j2 Ω24 0° V

2 Ω

+−

2Vo

+

−

Vo


S 4 500


8/12

11.58 Obtenga la potencia compleja suministrada a la resisten-

cia de 10 k en la figura 11.77, abajo.

Problemas 497

11.59 Calcule la potencia reactiva en el inductor y el capacitor

del circuito de la figura 11.78.

11.60 En alusión al circuito de la figura 11.79 halle y el

factor de potencia de entrada.

Vo



11.61 Dado el circuito de la figura 11.80 halle y la potencia

compleja total suministrada.

Io



11.62 En relación con el circuito de la figura 11.81 halle .Vs

+−

10 k Ω

Io

0.2 0° V rms

500 Ω − j3 k Ω j1 k Ω

20Io 4 k Ω


− j20 Ω

j30 Ω50 Ω

240 0° V 4 0° A 40 Ω+−

6 0° A rms

+

−

Vo20 kW

fp atrasado 0.8

16 kW

fp atrasado 0.9

100 90° V 2 kVA

fp adelantado 0.707

1.2 kW

0.8 kVAR (cap)

4 kW

fp atrasado 0.9

Io

+−

Vs

+

−

120 V rms10 W

fp atrasado 0.9

15 W

fp adelantado 0.8

0.2 Ω 0.3 Ω j0.04 Ω j0.15 Ω

+−

11.63 Halle en el circuito de la figura 11.82.Io

220 0° V12 kW

fp adelantado 0.866

20 kVAR

fp atrasado 0.6

16 kW

fp atrasado 0.85

I

o

+−



9/12

11.64 Determine en el circuito de la figura 11.83 si la

fuente de tensión suministra 2.5 kW y 0.4 kVAR

(adelantada).

Is 11.68 Calcule la potencia compleja suministrada por la fuente

de corriente en el circuito RLC en serie de la figura 11.87.



8 Ω

j12 Ω

120 0° V+−Is

11.65 En el circuito de amplificador operacional de la figura

11.84, Halle la potencia promedio

suministrada al resistor de 50 k .

vs 4 cos 104t V.

+

−

100 k Ω

+−

vs 50 k Ω1 nF



11.66 Obtenga la potencia promedio absorbida por el resistor

de 6 k en el circuito del amplificador operacional de la

figura 11.85.

+−

4 k Ω j3 k Ω

− j2 k Ω

j4 k Ω

+−

6 k Ω

2 k Ω

4 45° V

11.67 En relación con el circuito de amplificador operacional

de la figura 11.86, calcule:

a) la potencia compleja provista por la fuente de tensión

b) la potencia promedio en el resistor de 12

8 Ω 3 H

10 Ω

12 Ω+−0.6 sen(2t + 20°) V

0.1 F

+

−



Sección 11.8 Corrección del factor de potencia

11.69 En el circuito de la figura 11.88.

a) ¿Cuál es el factor de potencia?

b) ¿Cuál es la potencia promedio disipada?

c) ¿Cuál es el valor de la capacitancia que dará por

resultado un factor de potencia unitario al conectarse

a la carga?


11.70 Una carga de 880 VA a 220 V y 50 Hz tiene un factor de

potencia atrasado de 0.8. ¿Qué valor de capacitancia en

paralelo corregirá el factor de potencia de la carga para

acercarlo a la unidad?

11.71 Tres cargas se conectan en paralelo con una fuente. La carga 1 absorbe 60 kVAR con fp

atrasado = 0.85, la carga 2 absorbe 90 kW y 50 kVAR

adelantada y la carga 3 absorbe 100 kW con fp = 1.

a) Halle la impedancia equivalente. b) Calcule el factor

de potencia de la combinación en paralelo. c) Determine

la corriente suministrada por la fuente.

11.72 Dos cargas conectadas en paralelo toman un total de 2.4

kW, con fp atrasado de 0.8, de una línea a 120 V rms y

60 Hz. Una de las cargas absorbe 1.5 kW con fp atrasado

de 0.707. Determine: a) el fp de la segunda carga, b) el

elemento en paralelo requerido para corregir el fp de las

dos cargas y convertirlo en atrasado de 0.9.

11.73 Una alimentación de 240 V rms a 60 Hz abastece a unacarga de 10 kW (resistiva), 15 kVAR (capacitiva) y 22

kVAR (inductiva). Halle:

a) la potencia aparente

b) la corriente tomada de la alimentación

c) la capacidad nominal de kVAR y la capacitancia

requeridas para mejorar el factor de potencia a

atrasado de 0.96

d ) la corriente tomada de la alimentación en las nuevas

condiciones de factor de potencia

120l 0 V rms

L R

I o cos t C

Z = 10 + j12 Ω+− C 120 V rms

60 Hz


10/12

11.74 Una fuente de 120 V rms a 60 Hz alimenta a dos

cargas conectadas en paralelo, como se observa en

la figura 11.89.

a) Halle el factor de potencia de la combinación en

paralelo.

b) Calcule el valor de la capacitancia conectada en

paralelo que elevará el factor de potencia a la unidad.

11.78 Halle la lectura del wattímetro del circuito que aparece

en la figura 11.93.

Problemas 499

Carga 1

24 kW

fp atrasado

= 0.8

Carga 2

40 kW

fp atrasado

= 0.95


11.75 Considere el sistema de potencia que se muestra en la

figura 11.90. Calcule:

a) la potencia compleja total

b) el factor de potencia


Sección 11.9 Aplicaciones

11.76 Obtenga la lectura del wattímetro del circuito de la

figura 11.91.


11.77 ¿Cuál es la lectura del wattímetro en la red de la figura

11.92?

+

−

240 V rms, 50 Hz

80 − j50 Ω

120 + j70 Ω

60 + j0

4 Ω − j3 Ω

j2 Ω 8 Ω+−12 0° V 3 30° A

±

±

6 Ω 4 H

15 Ω0.1 F+−120 cos 2t V

±

±


10 Ω

4 Ω+−

5 Ω 1 H

20 cos 4t V

±

±

F1

12


11.79 Determine la lectura del wattímetro del circuito de la

figura 11.94.

20 Ω

40 Ω

+−

i

2 i10 cos100t

10 mH

500 F

±

±


11.80 El circuito de la figura 11.95 representa un wattímetro

conectado a una red de ca.

a) Halle la corriente de carga.

b) Calcule la lectura del wattímetro.

Z L = 6.4 Ω

fp = 0.825+−

110 V

WM



11/12

11.81 Una secadora de cabello eléctrica de 120 V rms a 60 Hz

consume 600 W con fp atrasado de 0.92. Calcule el valor

rms de la corriente que toma la secadora.

11.82 Una fuente de 240 V rms a 60 Hz alimenta a una

combinación en paralelo de un calentador de 5 kW

y un motor de inducción de 30 kVA cuyo factor de

potencia es de 0.82. Determine:a) la potencia aparente del sistema

b) la potencia reactiva del sistema

c) la capacidad nominal de kVA de un capacitor

requerida para ajustar el factor de potencia del

sistema a atrasado de 0.9

d ) el valor del capacitor requerido

11.83 Las mediciones de un osciloscopio indican que la

tensión entre los extremos de una carga y la corriente

a través de ella son, respectivamente, y

. Determine:

a) la potencia real

b) la potencia aparente

c) la potencia reactiva

d ) el factor de potencia

11.84 Un consumidor tiene un consumo anual de 1 200 MWh

con una demanda máxima de 2.4 MVA. El cargo por de-

manda máxima es de $30 por kVA al año, y el

cargo de energía por kWh es de 4 centavos.

8l 25 A210l 60 V

a) Determine el costo anual de energía.

b) Calcule el cargo por kWh con una tarifa uniforme si

los ingresos de la compañía suministradora de energía

deben ser los mismos que en el caso de una tarifa en

dos partes.

11.85 Un sistema doméstico de un circuito monofásico de tres

hilos permite la operación de aparatos tanto de 120 Vcomo de 240 V a 60 Hz. Este circuito doméstico se

modela como se indica en la figura 11.96. Calcule:

a) las corrientes I1, I2 e In

b) la potencia compleja total suministrada

c) el factor de potencia total del circuito


I2

I1

In

10 Ω

30 Ω

10 Ω

+−

+−

15 mH

120 0° V Lámpara

Refrigerador

Estufa

120 0° V


Problemas de mayor extensión

11.86 Un transmisor suministra potencia máxima a una antenacuando ésta se ajusta para representar una carga de una

resistencia de 75 en serie con una inductancia de

Si el transmisor opera a 4.12 MHz, halle su impedancia

interna.

11.87 En un transmisor de televisión, un circuito en serie tiene

una impedancia de y una corriente total de 50 mA.

Si la tensión en la resistencia es de 80 V, ¿cuál es el factor

de potencia del circuito?

11.88 Cierto circuito electrónico se conecta a una línea de

ca de 110 V. El valor cuadrático medio de la corriente

tomada es de 2 A, con un ángulo de fase de

a) Halle la verdadera potencia que toma el circuito.

b) Calcule la potencia aparente.

11.89 Un calefactor industrial tiene una etiqueta en la que se

lee: 210 V 60 Hz 12 kVA fp atrasado 0.78.

Determine:

a) las potencias aparente y compleja

b) la impedancia del calentador

*11.90 Un turbogenerador de 2 000 kW con factor de potencia

de 0.85 opera en la carga nominal. Se agrega una carga

adicional de 300 kW con factor de potencia de 0.8. ¿Qué

55.

3 k

4 mH.

kVAR de capacitores se requiere para operar elturbogenerador pero evitando que se sobrecargue?

11.91 La etiqueta de un motor eléctrico contiene la siguiente

información:

Tensión de línea: 220 V rms

Corriente de línea: 15 A rms

Frecuencia de línea: 60 Hz

Potencia: 2 700 W

Determine el factor de potencia (atrasado) del motor.

Halle el valor de la capacitancia C que debe conectarse

a través del motor para elevar el fp a la unidad.

11.92 Como se muestra en la figura 11.97, una línea

alimentadora de 550 V abastece a una planta industrialcompuesta por un motor que toma 60 kW con fp

(inductivo) de 0.75, un capacitor con capacidad nominal

de 20 kVAR y una iluminación que toma 20 kW.

a) Calcule la potencia reactiva y la potencia aparente

totales absorbidas por la planta.

b) Determine el fp total.

c) Halle la corriente en la línea alimentadora.

* Un asterico indica un problema difícil.


12/12

11.96 Un amplificador de potencia tiene una impedancia de

salida de Produce una tensión de salida sin

carga de 146 V a 300 Hz.

a) Determine la impedancia de la carga que logra la

transferencia de potencia máxima.

b) Calcule la potencia de la carga en esta condición de

equilibrio.

11.97 Un sistema de transmisión de potencia se modela como

se muestra en la figura 11.99. Si halle

la potencia promedio absorbida por la carga.

Vs 240l 0 rms,

40 j8 .

Problemas de mayor extensión 501

60 kW

pf = 0.75550 V 20 kVAR 20 kW+

−


11.93 Una fábrica tiene las siguientes cuatro cargas principales:

• Un motor con capacidad nominal de 5 hp, fp

atrasado de 0.8 (1 hp 0.7457 kW)

• Un calefactor con capacidad nominal de 1.2 kW, fp

de 1.0.

• Diez focos de 120 W.

• Un motor síncrono con capacidad nominal de 1.6

kVAR, fp adelantado de 0.6.

a) Calcule las potencias real y reactiva totales.

b) Halle el factor de potencia total.

11.94 Una subestación de 1 MVA opera en plena carga con

un factor de potencia de 0.7. Se desea elevar éste a

0.95 instalando capacitores. Suponga que las nuevas

instalaciones de subestación y distribución tienen un

costo de $120 por kVA instalado, y que los capacitores

tienen un costo de $30 por kVA instalado.

a) Calcule el costo de los capacitores necesarios.

b) Halle los ahorros en capacidad liberada de la

subestación.

c) ¿Son convenientes económicamente los capacitores

para incrementar implícitamente de la capacidad de

la subestación?

11.95 Un capacitor acoplador se utiliza para bloquear la corriente

de cd de un amplificador, como se advierte en la figura

11.98a). El amplificador y el capacitor actúan como la

fuente, mientras que el altavoz es la carga, como se indica

en la figura 11.98b).

a) ¿A qué frecuencia se transfiere la potencia máxima al

altavoz?

b) Si ¿cuánta potencia se suministra al

altavoz a esa frecuencia?

V s 4.6 V rms,

Amplificador

Vent Altavoz

Capacitor de acoplo

a)

10 Ω 40 nF

80 mH

4 Ω

vs

Amplificador Altavoz

b)


0.1 Ω

0.1 Ω

j1 Ω

j1 Ω

+−

j20 Ω

100 Ω

Vs

Fuente Línea Carga


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