Pre- Informe N°4 de Laboratorio de Circuitos Electricos 2

CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFÁSICOS

I.- OBJETIVO.-

Analizar y evaluar en forma experimental experimental la secuencia secuencia de fases fases de un sistema sistema trifásico utilizando diferentes métodos.

II.-CIRCUITO ELECTECTRICO.-

III.-CALCULOS ELECTRICOS.-

DESARROLLO DESARROLLO TEORICO DEL CIRCUITO

IT

IM IC

220 0

Z M

- j XC

Sea Z M   la impedancia del motor.

220

I M =

0

I M =

ZM

I C =

220

0

XC

- 90

 220 ZM

I C  = 220 w C

Debido a que: Xc = 1 / w C

Sabemos que:

I T  =

I T =

I T = I

 220

Z

M

+ I C

+ 220 w C

ZM

 220

M

Cos

 - j

 220 Z

M

90

Sen

+  j 220 w C

90

I T = 220

(

Cos  Z M

2

)

+

(w C -

2

)

Sen  Z M

arc tg

(

w C Z M  - Sen Cos

Llamemos, al ángulo del fasor corriente total y trabajemos con su módulo. El módulo de la corriente total será:

I T

=

220  Z

M

2

1 + (w C Z M ) - 2 ( w C ZM Sen

IV.-ELEMENTOS A UTILIZAR.-

1 Transformador 250V - 6amp.  1 Vatímetro de bajo factor de potencia(f.p. =0.2, 220v  – 5 amp.)  1 Cosfímetro (f.p.= 2 a 1)(Fluke 39)  1 Condensador variable de 0 30uF  1 Motor monofasico de inducción 220V- 0.9 Amp  1 Multimetro. 

V.-FUNDAMENTO TEORICO.-

Factor de Potencia:

)

)

Denominamos factor de potencia al cociente entre la potencia activa y la potencia aparente, que es coincidente con el coseno del ángulo entre la tensión y la corriente cuando la forma de onda es sinusoidal pura, etc. Cuando están presentes cargas reactivas, tales como  bobinas o condensadores, el almacenamiento de energía en estas cargas da lugar a diferencias entre las formas de onda de la corriente y el voltaje. La potencia activa (P), medida en vatios (W), representa la capacidad del circuito para realizar un trabajo en un tiempo dado. Debido a los elementos reactivos de la carga, la potencia aparente (S), medida en voltamperios (VA), producto de la tensión por la intensidad, será igual o mayor que la potencia activa. La potencia reactiva (Q), medida en voltamperios reactivos (VAR), es una medida de la energía almacenada que es reflejada hacia la fuente durante cada ciclo de la corriente alterna. Es aconsejable que en una instalación eléctrica el factor de potencia sea alto y algunas   empresas de servicio electro energético exigen valores de 0,8 a más. O es simplemente el nombre dado a la relación de la potencia activa usada en un circuito, expresada en vatios o kilovatios (KW), a la potencia aparente que se obtiene de las líneas de alimentación,  expresada en voltio-amperios o kilovoltio-amperios (KVA).Cargas inductivas, tales como transformadores, motores de inducción y en general cualquier tipo de inductancia (tal como las que acompañan a las lámparas fluorescentes generan potencia reactiva con la intensidad de corriente retrasada respecto a la tensión.

Cargas capacitivas, tales como bancos de condensadores o cables enterrados generan potencia reactiva

con

la

intensidad

adelantada

respecto

a

la

tensión.

Ambos tipos de cargas absorberán energía durante parte del ciclo de corriente alterna y solamente devolverán energía a la fuente durante el resto del ciclo. Las cargas industriales en su naturaleza eléctrica son de carácter reactivo a causa de la presencia principalmente de equipos de refrigeración, motores, etc. Este carácter reactivo obliga que junto al consumo de potencia activa (KW) se sume el de una potencia llamada reactiva (KVAR), las cuales en su conjunto determinan el comportamiento operacional de dichos equipos y motores. Esta potencia reactiva ha sido tradicionalmente suministrada por las empresas de electricidad, aunque puede ser suministrada por las propias industrias. Al ser suministradas por las empresas de  electricidad deberá ser producida y transportada por las redes, ocasionando necesidades de inversión en capacidades mayores de los equipos y redes de transmisión y distribución.  Todas estas cargas industriales

necesitan de corrientes reactivas para su operación. La potencia reactiva, la cual no produce un trabajo físico directo en los equipos, es necesaria para producir el flujo electromagnético que pone en funcionamiento elementos tales como: motores, transformadores,  lámparas fluorescentes, equipos de refrigeración y otros similares. Cuando la cantidad de estos equipos es apreciable los requerimientos de potencia reactiva también se hacen significativos, lo cual produce una disminución exagerada del factor de potencia. Un alto consumo de energía reactiva puede producirse como consecuencia principalmente de: 

Un gran número de motores.



Presencia de equipos de refrigeración y aire acondicionado.



Una sub-utilización de la capacidad instalada en equipos electromecánicos, por una mala planificación y operación en el sistema eléctrico de la industria.



Un mal estado físico de la red eléctrica y de los equipos de la  industria.

Cargas puramente resistivas, tales como alumbrado incandescente, resistencias de calentamiento, etc. no causan este tipo de problema ya que no necesitan de la corriente reactiva.

Corrección del factor de potencia

Mejorar el factor de potencia resulta práctico y económico, por medio de la instalación de un banco de capacitores eléctricos estáticos, o utilizando motores sincrónicos disponibles en la industria (algo menos económico si no se dispone de ellos).La corrección del factor de potencia debe ser realizada de una forma cuidadosa con objeto de mantenerlo lo más alto posible, pero sin llegar nunca a la unidad, ya que en este caso se produce el fenómeno de la resonancia que puede dar lugar a la aparición de tensiones o intensidades peligrosas para la red. Es por ello que en los casos de grandes variaciones en la composición de la carga es preferible que la corrección se realice por medios automáticos.

Donde: - φ es el ángulo de desfasaje de la corriente del motor (Im) con respecto al eje x - Q es una corriente reactiva que produce pérdidas y no es deseable, por lo tanto hay que minimizarla.

VI.-SIMULACION DEL CIRCUITO.-

Con datos Aproximados para el circuito

R1 V1 VOFF = 0v VAMPL = 311v FREQ = 60Hz

I

24

C1

I

30uf 

L1 300mH

0

Donde las gráficas de las corrientes de cada rama son:

VI.- BIBLIOGRAFIA.-



ANÁLISIS CIRCUITOS ELECTRICOS Alexander Sadiku



ANÁLISIS CIRCUITOS ELECTRICOS II Ing. F. López A. Ing. O. Morales G.



APUNTES DE CLASE “ ANALISIS DE CIRCUITOS ELECTRICOS II ”



INSTURCCIONES DE LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II