Corrección del factor de potenciaDescripción completa
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CORRECCIÓN DE FACTOR DE POTENCIADescripción completa
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Corrección del factor de potencia
UNIVERSIDAD NACIONAL NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERIÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA
GUIA DE PRACTICA N°04 CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA 1. OBJETIVO GENERAL
Observar el comportamiento de los capacitores y bobinas en CA. Corregir el factor de potencia de un circuito inductivo monofásico.
2. MARCO TEÓRICO El comportamiento de los elementos almacenadores de energía en CA es sumamente importante a nivel industrial, pues son estos los causantes del deterioro del factor de potencia, un índice de la eficiencia de la instalación eléctrica, sumamente vigilado y penalizado con altas multas. Las bobinas y los capacitores por el hecho de acumular energía, intercambian potencia reactiva con la fuente que los alimenta, esto provoca calentamiento en los conductores, situación indeseable en especial para los prestadores del servicio. Para corregir el factor de potencia se sigue la lógica de agregar bobinas si el circuito es capacitivo o agregar condensadores si el circuito es inductivo, este último es el más común de los casos.
= ó = =
Figura 2.1 De acuerdo con el triángulo de potencias de la Figura 2.1, podemos concluir que: El proceso de corrección del factor de potencia involucra manejo de reactivos, la potencia activa permanece inalterada
Existe una Q inicial y una Q final luego de la corrección y una Q de corrección que es la suministrada por el capacitor que se añadirá. Se debe hallar el valor del capacitor y especificarlo adecuadamente (Con su calor de capacitancia, su potencia reactiva y voltaje nominal) para que suministre la Q de corrección. 1
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Por simples relaciones trigonométricas se tiene que:
= tan = tan = − = (tan − tan ) = 1 = 2 De donde se puede obtener el valor de la capacitancia. Teniendo en cuenta que cada L 236mH y Rfrio= 100Ω, calcule el capacitor que permite corregir el factor de potencia hasta 0.98 atrasado para el circuito de la Figura 2.2 (recuerde hacer el cálculo con la R en caliente).
FIGURA 2.2 CIRCUITO SIN CORREGIR
2
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FIGURA 2.3 CIRCUITO CORREGIDO
3. EQUIPOS Y MATERIALES • Multímetro digital (Con medidor de corriente) (1). DE LORENZO • Banco de resistencias (1). EDIBON • Banco de condensadores (1). EDIBON • Juego de cables. • Fuente dé tensión para 220 VAC (1) DE LORENZO • Banco de bobinas (1). EDIBON • Vatímetro digital (1). DE LORENZO
4. PROCEDIMIENTO Una vez revisados los instrumentos, verificado el material se procedera a montar lo circuitos cuidadosamente. 4.1.
Cablee el circuito de la Figura 2.2. Una vez lo haya hecho, realice lo siguiente:
Mida Voltajes, corrientes y potencias (en la bobina, la fuente y la resistencia). Calcule el factor de potencia inicial. Consigne todo lo medido en la Tabla 4.1.
Tabla 4.1 Mediciones Circuito Sin Corregir
FP 0.42
(V)
(V)
(V)
(A)
(kVA)
(kW)
(kVAr)
116
41.2
108.5
0.412
0.047
0.02
0.043
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Con base en los datos medidos, corrija el factor de potencia de manera teórica. I.
El Q inicial que se calculó es:
= 0.043 II.
Ya que se requiere un Factor de Potencia de 0.98, el Q final que se tendrá es:
Implemente el circuito de la Figura 2.3., teniendo en cuenta el condensador calculado en el ítem anterior. Consigne los datos medidos en la Tabla 4.2.
Tabla 4.2 Mediciones Circuito Corregido
FP 0.91
(V)
(V)
(V)
(V)
(A)
(VA)
(W)
(VAr)
116
41
106
116
0.196
0.022
0.02
0.009
4.3.
Corrija el factor de potencia de manera práctica, esto es cambiando el valor de la capacitancia Consigne los datos medidos en la Tabla 4.3.
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Tabla 4.3 Mediciones Circuito Corregido C(μF) (A)
7
14
21
28
0.196
0.314
0.6
0.91
0.91
0.602
0.3
0.2
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS Y CONSULTAS Teniendo en cuenta que la capacitancia es la variable independiente (eje X).
En la tabla 4.1. se puede observar que las caídas de tensión que hay en la resistencia y en la bobina no es igual al de la fuente, esto se debe a que las tensiones que hay en la resistencia y en la bobina respectivamente están desfasadas un ángulo de 90° Grafique I FUENTE (vs) Capacitancia (µF) con ayuda de un programa de hoja de cálculo tomando las mediciones obtenidas durante el proceso de corrección práctica del factor de potencia.
1 0.91
0.9 0.8 0.7 E T N E I R R O C
0.6
0.6
0.5 0.4 0.314
0.3 0.2
0.196
0.1 0 Corriente
7 μF
14 μF
21 μF
28 μF
0.196
0.314
0.6
0.91
CAPACITANCIA
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Grafique Factor de Potencia (vs) Capacitancia (µF) con ayuda de un programa de hoja de cálculo tomando las mediciones obtenidas durante el proceso de corrección práctica del factor de potencia.
1 0.9
0.91
0.8
A I C N E T O P E D R O T C A F
0.7 0.6
0.602
0.5 0.4 0.3
0.3
0.2
0.2
0.1 0 FP
7 μF
14 μF
21 μF
28 μF
0.91
0.602
0.3
0.2
CAPACITANCIA
¿Toda la potencia activa proporcionada por la fuente se consume en la resistencia?, ¿Consumen los elementos almacenadores potencia activa? La potencia activa se debe a los elementos resistivos, los elemento s almacenadores consumen potencia reactiva.
¿Puede corregirse el factor de potencia de circuitos inductivos con capacitores conectados en serie? Si se puede corregir, solo que no es recomendable ya que alteraría la tensión inicial que hay en la bobina además de que el factor de potencia tiene un comportamiento no lineal con respecto a los valores de la capacitancia que se conecta.
