COSFIMETRO
ANALOGICO Y DIGITAL
INTRODUCCION
OBJETIVOS
Conocer el uso ,composición interna y funcionamiento de un cosfimetro. Reconocer los factores que influyen en el procedimiento del calculo del factor de potencia mediante un cosfimetro. Identificar los tipos de cosfimetro : analógico y digital Se buscara conocer las diferencias y formas de conexión del cosfimetro para medidas de circuitos: monofásico y trifásico.
CONCEPTOS PREVIOS
POTENCIA ACTIVA Es
la potencia capaz de desarrollar trabajo útil. Es motivada también por dispositivos de tipo resistivo. Sus unidades son W. Se calcula como: P =V I cos(ϕ )
POTENCIA REACTIVA
Genera campos magnéticos y campos eléctricos.
Es originada por dispositivos de tipo inductivo y de tipo capacitivo.
Sus unidades son VAR
Se calcula como: Q=V I sen(ϕ )
POTENCIA APARENTE Es la potencia total que requiere la carga. Es la potencia total que pueden entregar generadores, transformadores. Se obtiene por medio de la suma vectorial de la potencia activa y la reactiva. Sus unidades son VA. Se calcula como: S =V I
f.d.p.=COS Ф = P/S
UN BAJO FACTOR DE POTENCIA EN LA INDUSTRIA PRODUCE
AL CONSUMIDOR
Aumento de la intensidad de corriente. Pérdidas en los conductores y fuertes caídas de tensión. Incrementos de potencia de las plantas,, reducción de su vida útil. La temperatura de los conductores aumenta y esto disminuye la vida de su aislamiento. Aumentos en sus facturas por consumo de electricidad.
A LA EMPRESA DISTRIBUIDORA DE ENERGIA Mayor
inversión en los equipos de generación, ya que su capacidad en KVA debe ser mayor, para poder entregar esa energía reactiva adicional. Mayores capacidades en líneas de transmisión y distribución. Elevadas caídas de tensión y baja regulación de voltaje, lo cual puede afectarla estabilidad de la red eléctrica.
IMPACTO DEL FACTOR DE POTENCIA EN EL SISTEMA
Para conocer el impacto del factor de potencia en los parámetros eléctricos del circuito, se realizó la simulación de un circuito (teórico) en el software DigSilent.
ESCENARIO DE ANÁLISIS IMPACTO DE LA CARGABILIDAD DEL MOTOR EN EL FACTOR DE POTENCIA N° Cargabilidad
Factor de Potencia
Potencia Potencia Intensidad Perd. Pot. Activa
Reactiva corriente Conductor
(MW)
(MVAR)
(kA)
(kW)
1
24%
0.08
0.25
3.05
0.118
0.10
3
32%
0.62
2.50
3.19
0.156
0.17
5
47%
0.80
4.75
3.59
0.229
0.37
7
64%
0.86
7.00
4.24
0.315
0.70
9
83%
0.872
9.25
5.19
0.408
1.17
11
99%
0.873
11.00
6.15
0.485
1.66
13
126%
0.86
13.75
8.17
0.616
2.67
15
156%
0.83
16.5
11.05
0.764
4.12
Factor de Potencia vs Intens. corriente 1.00 0.90 0.80 0.70 d0.60 u t i n0.50 g a 0.40 M
Factor de Potencia Intensidad corriente (kA)
0.30 0.20 0.10 0.00 % % % % % % % % 4 2 7 4 3 9 6 6 2 3 4 6 8 9 2 5 1 1
Cargabilidad del motor electrico
Potencia activa vs Potencia Reactiva 18.00 16.00 14.00 12.00 a i c10.00 n e t o 8.00 P 6.00
Potencia Activa (MW) Potencia Reactiva (MVAR)
4.00 2.00
0.00 % % % % % % % 4 2 7 4 3 9 6 2 3 4 6 8 9 2 1
% 6 5 1
Cargabilidad del motor electrico
Factor de potencia vs Intensidad de corriente 1.0 0.9 0.8 0.7 d 0.6 u t i n 0.5 g a 0.4 M
Factor de Potencia conductor Intensidad corriente (kA)
0.3 0.2 0.1 0.0 0.0 1.0 2.0 3.1 4.1 5.1 6.1
Potencia Reactiva compensada (MVAr)
Factor de potencia vs Perdidas efecto Joule 3.5 3.0 2.5 d u t i 2.0 n g a 1.5 M 1.0
Factor de Potencia conductor Perd. Pot. Conductor (kW)
0.5 0.0 0.0 1.0 2.0 3.1 4.1 5.1 6.1
Potencia Reactiva compensada (MVAr)
CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA •
La adición de carga reactiva para llevar el factor de potencia a un valor cercano a la unidad. La mayoría de cargas industriales es inductiva, los condensadores son frecuentemente empleado como dispositivos pasivos para la corrección del factor de potencia.
•
Las Normas aplicadas habitualmente cuando la demanda de kVAr es inferior o igual al 15% de la potencia nominal del transformador de potencia, es posible la utilización de condensadores fijos.
EFECTOS DE UN BAJO FACTOR DE POTENCIA Un bajo factor de potencia implica un aumento de la corriente aparente y por lo tanto un aumento de las perdidas eléctricas en el sistema. Un bajo factor de potencia aumenta el costo de suministrar la potencia activa a la compañía de energía eléctrica, porque tiene que ser transmitida más corriente, y este costo más alto se le cobra directamente al consumidor industrial por medio de cláusulas del factor de potencia incluidas en las tarifas. Un bajo factor de potencia también causa sobrecarga en los generadores, transformadores y líneas de distribución dentro de la misma planta industrial, así como también las caídas de voltaje y pérdidas de potencia se tornan mayores de las que deberían ser. Todo esto representa pérdidas y desgaste en equipo industrial.
VENTAJAS DE LA CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA Un
menor costo de energía eléctrica. Al mejorar el factor de potencia no se tiene que pagar penalizaciones por mantener un bajo factor de potencia.
Mejora
en la calidad del voltaje. Un bajo factor de potencia puede reducir el voltaje de la planta, cuando se toma corriente reactiva de las líneas de alimentación. Aumento de la disponibilidad de potencia de transformadores, líneas y generadores.
TIPOS DE COMPENSACIÓN Las inductancias se compensan con la conexión en paralelo de capacitancias, conocida como compensación en paralelo. Esta forma de compensación es la más usual, especialmente en sistemas trifásicos. Global : Con la compensación global, obtenemos la mejor solución prestaciones-precio.
Por grupos : Se recomienda la compensación por grupos cuando la instalación es amplia y cuando los patrones de carga/tiempo difieren entre una parte de la instalación y otra. Individual : Se debe considerar la compensación individual cuando la potencia del motor es significativa con respecto a la potencia de la instalación.
Compensación global o
Principio:
La batería de condensadores está conectada al embarrado del cuadro de distribución principal de baja tensión y permanece en servicio durante el periodo de carga normal. o
o
Ventajas : Suprime las penalizaciones por un consumo excesivo de energía reactiva. Ajusta la potencia aparente (S en kVA) a la necesidad real de la instalación. Descarga el centro de transformación (potencia disponible en kW). Observaciones La corriente reactiva (Ir) está presente en la instalación desde el nivel 1 hasta los receptores. Las pérdidas por efecto Joule en los cables no quedan disminuidas.
Compensación por grupos Principio Los equipos de compensación están conectados en el embarrado de cada cuadro de distribución local. Una parte significativa de la instalación se ve beneficiada por este tipo de compensación, sobre todo los cables de alimentación del CGBT y cada uno de los cuadros de distribución secundarios en los que se aplican las medidas de compensación. Ventajas las penalizaciones por un Suprime consumo excesivo de energía reactiva. Optimiza una parte de la instalación, la corriente reactiva no se transporta entre los niveles 1 y 2. Reducción de la sección de cables aguas arriba.
Observaciones
La corriente reactiva (Ir) está presente en la instalación desde el nivel 2 hasta los receptores. Las pérdidas por efecto Joule en los cables disminuyen.
Compensación individual o
Principio
o
Los condensadores se conectan directamente en bornes de los receptores (especialmente motores). Es recomendable utilizar la compensación individual cuando la potencia del motor es significativa con respecto al conjunto de la potencia total demandada por la instalación. Generalmente la potencia reactiva a compensar está sobre un 25% de la potencia del motor, en kW.
Ventajas Suprime las penalizaciones por un consumo excesivo de energía reactiva.
Observaciones La corriente reactiva no está presente en los cables de la instalación. Las pérdidas por efecto Joule en los cables se suprimen totalmente. t otalmente. o
Funcionamiento del vatímetro Es un instrumento electrodinámico capaz de medir la potencia promedio de un circuito eléctrico
El dispositivo consiste en un par de bobinas fijas, llamadas : bobinas de corriente, y una bobina móvil llamada : bobina de potencial.
Funcionamiento Las bobinas fijas se conectan en serie con el circuito, mientras la móvil se conecta en paralelo. En los vatímetros analógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina móvil tiene, por regla general, una resistencia grande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.
Conexión de un vatímetro
Tipos de cosfímetro Es un dispositivo que nos ayuda a indicar directamente el desfasaje que existe de la tensión y la corriente producto de las cargas capacitivas o inductivas .
El cosfimetro y su arreglo interno formado por bobinas voltimetricas y amperimetrica ,nos dará como resultado el valor del coseno del ángulo desfasado (cosφ )
Monofásico Su sistema de medida es el de bobinas cruzadas .La bobina fija se conecta en serie en el circuito y produce el campo magnético, mientras que la parte móvil la forman dos bobinas voltimétricas que pueden girar libremente en el campo magnético. El paso de las corrientes por las bobinas crea unos pares de fuerzas, dependientes del factor de potencia, que tienden a hacer girar el órgano móvil en sentidos opuestos hasta encontrar la posición de equilibrio, lo que sucederá al ser los dos pares iguales. La desviación depende del desfase y se señalará directamente sobre una escala graduada, que suele disponer de cosφ=1 en el centro, y el factor de potencia inductivo o capacitivo en cada extremo.
Terminales 1 y 3, que corresponden a los terminales de la bobina de corriente están conectados en serie con el circuito.
Los terminales 2 y 4, que corresponden a los terminales de la tensión de la bobina están conectados en paralelo con el circuito.
Cosfimetro Trifásico
El principio de funcionamiento es el mismo que el del cofímetro monofásico. Se usa cuando el consumo es simétrico en las fases. En este instrumento no es necesaria una conexión especial que produzca un desfasaje de 90°, pues este se obtiene con el propio desfasaje del sistema trifásico.
Esquema terminales 1 y 3, que corresponden a los terminales de la bobina de corriente están conectados en serie con las líneas del circuito. • Los terminales de 2,4 y 5, que corresponden a la tensión en bornes de las bobinas se conectan en paralelo con el circuito. •
INSTRUMENTOS DE MEDICION Se denominan instrumentos de medidas de electricidad a todos los dispositivos que se utilizan para medir los parámetros eléctricos y asegurar así el buen funcionamiento de las instalaciones y máquinas eléctricas. La mayoría son aparatos portátiles de mano y se utilizan para el montaje; hay otros instrumentos que son conversores de medida y otros métodos de ayuda a la medición, el análisis y la revisión.
MODELOS DE COSFIMETROS
Modelo del cofímetro PCE-830
Fasímetro PCE-PA6000
El fasímetro PCE-PA6000 es un instrumento de mesa que mide la potencia efectiva, la potencia aparente, el factor de potencia, el consumo energético, la corriente y la tensión alterna, la corriente y la tensión continua, la resistencia y la frecuencia. Este fasímetro tiene una gran pantalla LCD de fácil lectura y proporciona diversos resultados a la vez
Fasímetro PCE-PA6000
En la pantalla del fasímetro que proporciona múltiples informaciones. Se pueden mostrar hasta 4 valores de medición de forma simultánea el fasímetroPCE-PA6000 se usa en la reparación de ordenadores. Utilizando un adaptador de corriente se pueden realizar mediciones de consumo y mediciones de potencia sin necesidad de utilizar muchos cables de forma rápida y segura frente a las tensiones de contacto.
.
Medidor de potencia Evomex Kyoritsu 6305 El medidor de potencia Evomex Kyoritsu 6305 es un potenciómetro de muy fácil manejo. Indica tres valores medidos simultáneamente en su pantalla. Con el medidor de potencia Evomex Kyoritsu 6305 puede medir, según modelo, corrientes de hasta 3000 A en diferentes rangos de medición. A parte de la medición de corriente, el medidor de potencia mide también las magnitudes tensión
Evomex Kyoritsu 6305
Cosenofímetro PCE-360
El cosenofímetro (Power Analyzer) de es ideal para realizar análisis de larga duración. Los valores guardados en el cosenofímetro pueden ser transmitidos al PC para su posterior valoración
COFIMETRO ANALOGICO
Internamente está formado por dos bobinas, una fija de hilo grueso que es recorrida por la corriente del circuito (amperimetrica) y otra móvil de hilo fino que mide la tensión.
COFIMETRO DIGITAL
El sistema está basado en un microcontrolador , que realiza la detección de las señales conformadas de tensión y corriente, midiendo el tiempo entre ambos cruces por cero y presentando el resultado de la medición en un display.
COFIMETRO PCE-830
Es un cofímetro de 3 fases, medidor de energía y analizador de armónicos, con memoria y puerto para PC. Permite realizar mediciones, con una a tres fases, de los parámetros eléctricos en redes de corriente alterna. Este cofímetro además de detectar los parámetros habituales como la tensión, la corriente, la frecuencia, la potencia y la energía, es capaz de medir armónicos, interarmónicos y asimetrías.
Características del cofímetro PCE-830: Tensión de alimentación: 220Vca
Máxima tensión de empleo: 242 V. Clase de exactitud: 0.05% Display 4dígitos. Intensidad máxima a medir: 2ª Humedad relativa: 85%. Temperatura ambiente: -0º/+40º Cofímetro: rango 0-1.00 (C o L) Potencia máxima del aparato a medir =480w
CONEXIONES DEL COSFIMETRO
Conectados directamente a una red monofásica
Conectado a través de un transformador de corriente
Conectado a través de un transformador de corriente y tensión
Conectados directamente a una red cargado simétricamente
Conectados a través de un transformador de corriente a una red cargada simétricamente
Conectados a través de un transformador de corriente y tensión
Para circuitos trifásicos no balanceadas
OTROS MÉTODOS PARA LA OBTENCION DEL FACTOR DE POTENCIA
Método de los voltímetros
Método de los 3 amperímetros
Método del vatímetro, amperímetro y voltímetro
Método de los vatímetros
CONCLUSIONES
