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PW-C3 · Transmisión y por-unidad

Caída de tensión y pérdida: sube la tensión, recorta la pérdida

Cuando la corriente recorre la impedancia de la línea, la tensión en el extremo receptor baja y la resistencia de la línea pierde potencia en forma de calor. Pero si la misma potencia se envía a mayor tensión, la corriente disminuye en proporción inversa, así que la caída de tensión baja como 1/V y las pérdidas como 1/V²; arrastra tú mismo la tensión y comprueba por qué las pérdidas caen tan deprisa.

Arrastra la tensión de transmisión y observa las pérdidas

Se envía la misma potencia por la misma línea. Al arrastrar la manija sube la tensión de transmisión: la barra de corriente se reduce como 1/V, pero la de pérdidas va como 1/V² y se encoge mucho más deprisa, y al subir la tensión 2 veces la corriente se reduce a la mitad y las pérdidas a 1/4.

Arrastra la manija a izquierda y derecha para fijar la tensión de transmisión entre 0,5 y 4 veces la de referencia. Las pérdidas se toman como un 10% a la tensión de referencia, así que al subir la tensión 2 veces bajan al 2,5%, y con 4 veces a algo más del 0,6%.
Corriente y pérdida (vs tensión de referencia = 1)
P_loss ≈ 10.0% η ≈ 90.9%
V × 1.0 I × 1.00 (P_loss × 1/V²)

Fluye corriente, cae la tensión

Cuando la corriente recorre la línea Z = R + jX, la tensión en el extremo receptor es menor que en el emisor. La caída de tensión aproximada por fase es e ≈ I(R cosφ + X sinφ), así que depende no solo de la corriente sino del factor de potencia de la carga, y como X es grande en las líneas de alta tensión, con factor de potencia en retraso el término X sinφ agranda la caída. Si la tensión en el extremo receptor baja demasiado, los equipos no funcionan bien, así que la caída de tensión es una magnitud que se vigila siempre en la transmisión.

La pérdida va con el cuadrado de la corriente

La potencia que se pierde en la resistencia de la línea es P_loss = 3 I²R en trifásico. La clave es que va con el cuadrado de la corriente: una pequeña reducción de corriente reduce las pérdidas en su cuadrado, y un aumento de corriente las dispara. Por eso, al enviar potencia lejos, la manera de contener las pérdidas es, ante todo, reducir la propia corriente.

ObservaPloss = 3 I² R
Las pérdidas trifásicas de la línea son 3 I²R: el cuadrado de la corriente por la resistencia.
EligePloss → 1 / ?
A igual potencia, la pérdida es inversa a la tensión al cuadrado.
Completae ≈ I(R cosφ + X ?)
El término reactivo de la caída es X por sinφ.
Por tu cuentaV × 2 → Ploss × ?
Con la tensión ×2, las pérdidas ×1/4.

Sube la tensión, baja la corriente

Al enviar la misma potencia P = √3 V_L I_L cosφ, la corriente es I = P/(√3 V cosφ), inversamente proporcional a la tensión. Por eso, al subir la tensión la caída de tensión baja como 1/V, y las pérdidas, que van con el cuadrado de la corriente, como 1/V², de modo que subir la tensión 2 veces reduce las pérdidas a 1/4. Medida como fracción de la tensión del extremo emisor, la caída de tensión porcentual también baja como 1/V². Justo por eso la potencia se eleva a muy alta tensión cuanto más lejos se envía, y la corrección del factor de potencia (B2) también reduce las pérdidas al bajar la corriente para la misma potencia.

De vuelta a la primera pantalla

Al subir la tensión, la barra de corriente se reducía como 1/V, pero la de pérdidas iba como 1/V² y se desplomaba mucho más deprisa. Enviar la misma potencia reduciendo solo la corriente hace que las pérdidas bajen con su cuadrado, y la caída de tensión también disminuyó junto con la corriente. Elevar la transmisión a muy alta tensión, de cientos de miles de voltios, y corregir el factor de potencia para quitar corriente reactiva se reducen a lo mismo: contener las pérdidas reduciendo la corriente que circula por la línea.

Caída de tensión y pérdidas de potencia: cuando la corriente recorre una línea Z = R + jX, la tensión en el extremo receptor baja. Caída de tensión aproximada e ≈ I(R cosφ + X sinφ), pérdidas de la línea Ploss = 3 I²R. Para la misma potencia la corriente es I = P/(√3 V cosφ), así que al subir la tensión la caída baja como 1/V y las pérdidas como 1/V² (tensión ×2 → pérdidas 1/4). La transmisión a muy alta tensión y la corrección del factor de potencia son caminos para contener las pérdidas reduciendo la corriente.
El siguiente paso

La caída de tensión oscila con la carga. Con poca carga de madrugada la tensión en el extremo receptor es alta, y con mucha carga a mediodía baja de golpe, así que la siguiente unidad (PW-C4) estudia la regulación de tensión: cómo, cambiando las tomas del transformador o ajustando la reactiva con equipos de compensación como condensadores y reactores, se mantiene la tensión del extremo receptor dentro del rango establecido cambie como cambie la carga.