UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTÍN FACULTAD DE INGENIERÍA DE PRODUCCIÓN Y SERVICIOS PROGRAMA PROFESIONAL DE INGENIERIA ELÉCTRICA CURSO: LABORATORIO DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS II GUIA DE LABORATORIO N° 6 1.-OBJETIVO: Realizar la evaluación del factor de potencia de un conjunto de corrientes alternas monofásicas y corregir dicho factor de potencia aplicando elementos capacitivos en conexión serie y en conexión paralelo. 2.-FUNDAMENTO TEÓRICO : Corrección del factor de potencia La mayoría de las cargas domésticas (como lavadoras, aparatos de aire acondicionado y refrigeradores) y de las cargas industriales (como los motores de inducción) son inductivas y operan con un factor de potencia bajo y atrasado. Aunque la naturaleza inductiva de la carga no puede modificarse, es posible incrementar su factor de potencia. El proceso de incrementar el factor de potencia sin alterar la tensión o corriente de la carga original se conoce como corrección del factor de potencia. Dado que la mayoría de las cargas son inductivas, como se advierte en la figura 11.27a), el factor de potencia de una carga mejora o se corrige al instalar deliberadamente un capacitor en paralelo con la carga, como se observa en la figura 11.27b). El efecto de añadir el capacitor puede ilustrarse con el triángulo de potencia o el diagrama fasorial de las corrientes implicadas. En la figura 11.28 se muestra este último, en el que se ha supuesto que el circuito de la figura 11.27a) tiene un factor de potencia de mientras que el de la figura 11.27b) tiene un factor de potencia de En la figura 11.28 es evidente que la adición del capacitor ha causado que el ángulo de fase entre la tensión y la corriente suministradas se reduzca de a con lo que se ha incrementado el factor de potencia. De las magnitudes de los vectores en la figura 11.28 también se desprende que, con la misma tensión suministrada, el circuito de la figura 11.27a) toma mayor corriente que la corriente I tomada por el circuito de la figura 11.27b). Las compañías suministradoras de energía eléctrica cobran más por corrientes mayores, a causa de que éstas provocan mayores pérdidas de potencia (por un factor cuadrático, ya que = ∗ ). Así pues, es benéfico tanto para una compañía de ese tipo como para el consumidor industrial hacer un gran esfuerzo para minimizar el nivel de corriente o mantener el factor de potencia lo más cerca posible a la unidad. Mediante la elección del tamaño adecuado del capacitor, puede lograrse que la corriente esté completamente en fase con la tensión, lo que implica un factor de potencia unitario.
La corrección del factor de potencia puede examinarse desde otra perspectiva. Considérese el triángulo de potencia de la figura 11.29. Si la carga inductiva original tiene la potencia aparente S, entonces:
La reducción de la potencia reactiva es causada por el capacitor en derivación; es decir,
Adviértase que la potencia real P disipada por la carga no se ve afectada por la corrección del factor de potencia, porque la potencia promedio debida a la capacitancia es de cero. Aunque la situación más común en la práctica es la de una carga inductiva, también es posible que la carga sea capacitiva; es decir, que opere con factor de potencia adelantado. En este caso, debe conectarse un inductor en la carga para la corrección del factor de potencia. La inductancia en paralelo L requerida puede calcularse a partir de:
Donde = − la diferencia entre la nueva y la antigua potencias reactivas.
3.-ELEMENTOS A UTILIZAR: -Voltímetro -Amperímetro -Vatímetro monofásico -Resistencias -Multímetro digital
- Capacitancias -Herramientas de taller
4.- PROCEDIMIENTO DE EJECUCIÓN
Utilizando una fuente de tensión de 220 V. 60Hz, alimentar al circuito construido.
4. 3 Registrar la intensidad de corriente del amperímetro ubicado en la entrada del circuito y la tensión de alimentación para evaluar el módulo de le potencia aparente del circuito. =
220 < 0
=
1.55
∅ =
341
4.4. Registrar la potencia activa que toma el circuito utilizando u vatímetro monofásico aplicando la conexión que indica el instrumento utilizado. =
220 < 0
=
1.55
∅ =
110
4 5. Pera evaluar la potencia reactiva aplicada en el ensayo, registrar la información necesaria que permita establecer su cos
=
220 < 0
=
1.55
∅ =
341
∅ =
110
cos =
0.94 ↓
4.6. Insertar en paralelo al componente reactivo del circuito un condensador de capacidad C1 y tabular en un cuadro los registros según las Instrucciones, alternar el condensador C1 con otros de capacidad C2 y C3.
C (uF)
V (V)
I (A)
P (W)
S (VA)
cos φ
12 25 30 50
220 220 220 220 220
1.55 0.58 0.57 1 2.7
110 110 110 110 110
341 127.6 125.4 220 594
0.94 ↓ 0.99 ↓ 0.995 ↑ 0.987 ↑ 0.84 ↑
5 –CUESTIONARIO 5 1 Desarrollar un breve comentario sobre las mediciones realizadas en el procedimiento paso 4.6. En clase tuvimos un pequeño desarrollo de la teoría de corrección del factor de potencia y por recomendación utilizamos diferentes valores de condensadores para poder observar los cambios en el factor de potencia. Con un circuito sin compensación nuestro factor de potencia era de 0.94 inductivo. Pero con la incorporación de capacitores de distintos valores el factor de potencia mejoro y se volvió capacitivo.
5 2 graficar en el mismo plano cartesiano la potencia inicial y la evolución de la potencia cuando se corrige el factor de potencia con los diferentes condensadores.
C (uF)
P (W)
S (VA)
cos φ
φ
12 25 30 50
110 110 110 110 110
341 127.6 125.4 220 594
0.94 ↓ 0.99 ↓ 0.995 ↑ 0.987 ↑ 0.84 ↑
19.95 8.11 5.73 9.25 32.86
5.3 ¿Por qué se presenta una elevada corriente en el momento de energizarse el circuito y que porcentaje de la corriente de estado estable es? Determinar en que condición se presenta la mayor corriente de inserción.
