UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERIA DEPART DEPARTAMENTO AMENTO DE INGENIERIA INGENIE RIA DE CONTROL Y ROBÓTICA ROBÓTI CA
LAB. ANÁLISIS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS ING. UBALDO SALINAS PEDRO JAVIER PRÁCTICA 5: CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA
PULIDO GÓMEZ CRISTIAN ALEXIS ALEXIS
Corrección del factor de potencia Objetivo: • •
•
Determinar el factor de potencia de una carga monofásica y de una carga trifásica Efectuar la corrección del factor de potencia de una carga monofásica y de una carga trifásica. Comparar los resultados prácticos obtenidos con los cálculos teóricos esperados.
Experimento I
Antes de conectar la tierra del osciloscopio en el nodo a, verifique en qué posición de la clavija se tiene la !nima diferencia de potencial, ésta será la posición correcta. El defasaje entre la corriente i" y el voltaje #" de la carga inductiva y resistiva, dado que en el osciloscopio no es posible medir corriente en forma directa$ en el circuito se puede determinar a partir de las se%ales que se observan en el osciloscopio. "a se%al en el canal A es proporcional a la corriente i" y en el canal & la se%al corresponde al voltaje #" pero invertida '()*. +ue necesario implantar dos divisores de voltaje mediante resistencias para acer las mediciones correspondientes. -ótese que los valores de los voltajes observados se verán atenuados '' veces en el osciloscopio.
V p i L
=
V a
i
α
α
56
V ba i L
2V Lrms
=
= 10
=
ki
= 10
α
k
V a α
=
110k
V a α
=
110k
11V ab
i Lrms
56
V a α
V a
⇒
α
11
V
= 11 ba
11V ab
=
2
2 56
ara #ba / 0.0 1#2 la corriente de l!nea es i "rms / ).'30(1A2
Con estas 4ltimas ecuaciones calculamos el valor de la corriente de l!nea, tanto en valor pico como en valor rms, a partir del voltaje # ba. ara calcular el voltaje de l!nea a partir del voltaje #ca se utili5an las siguientes ecuaciones, también utili5adas para comprobar el factor de atenuación 6''78 ic V L
=
V ad
V L
=
110 k
V ca
110 k
V
= −11 ca
V Lrms
k ( − ic )
= 10
kV L
− 10 =
110 k
V ca
− 11 =
2
2
ara #ca / 901#2el voltaje de l!nea es # "rms / :'0;.;3)(1#2 .3415° en donde El ángulo de defasamiento entre el voltaje # " y la corriente i " es8 φ = 26 #" esta atrasada con respecto a i ".
Determinamos8 a7 El factor de potencia de la carga8 fp b7 El triángulo de potencias8
=
cos φ = cos( 26.3415°)
P = V L I L cos φ = (124 .4508)( 0.1528 ) cos( 26.3415 ) Q
=
V L I L senφ = (124.4508 )( 0.1528 ) cos( 26.3415 )
S = V L I L φ = (124.4508 )( 0.1528) 26.3415
=
= =
17.0416[W ]
8.4378[VAR ]
19.0161 26 .3415[VA]
c7El valor de capacitor que ace al factor de potencia unitario8 Qc
=
V L I L
V L = V L 1 Z c ω C f = 60[ Hz ]
=
ω = 2π f
C =
Qc 2π fV L
2
=
2
V L
I L senφ
C = 1.445[ µ F ]
2π fV L
2
=
=
0.8962
=
2
V L ω C
( 0.1528 ) sen ( 26.3415 ) 2π ( 60)(124 .4508) 2
Cuando conectamos un capacitor cuyo valor es el más cercano al calculado entre los nodos a y b, observamos que la se%al de osciloscopio correspondiente a la corriente estaba en fase con la se%al correspondiente al voltaje.
'.: =>ué sucede cuando el valor del capacitor es menor que el calculado? Cuando el valor del capacitor es menor i " se atrasa con respecto a # ", debido a que este valor no logra contrarrestar o corregir el efecto del inductor, predominando as! el efecto inductivo en el valor del factor de potencia. 0.: =>ué sucede cuando el valor del capacitor es mayor que el calculado? Cuando el valor del capacitor es mayor i " se adelanta con respecto a # ", esto se debe a que siendo este valor más grande del requerido para corregir el fp logra predominar sobre el efecto inductivo, aciendo que el factor de potencia sea de tipo capacitivo.
Experimento II Corrección del factor de potencia de una carga trifásica.
Interruptor abierto Dato Wattmetro 1 Wattmetro 2 Corriente Voltaje Cerrado
Medida 130 [W] 80 [W] 21 [A] 226[A]
Dato Wattmetro 1 Wattmetro 2 Corriente Voltaje
Medida 20 [W] 40 [W] 0.5 [A] 224[A]
=
=
3Qφ
Q3φ
=
345.5492
3 3 Qφ = 115.1831[VAR ]
0.:Determine el valor del capacitor que se requiere para suministrar la potencia reactiva calculada en la pregunta anterior. =>ué concluye? ara obtener el valor del capacitor se ace uso de las ecuaciones siguientes8 Q3φ 3
=
Qφ
=
VIsenφ
=
V
V Z φ
senφ
=
V 2 senφ 1 ω C
ω = 2π f C =
f = 60[ Hz ] Qφ 2
2π fV senφ
=
C = 20.2635[ µ F ]
345.5492 2π (60)(216) 2 sen75.8171
=
V 2 ω Csenφ
Conclusiones. bservamos que para modificar dico factor de potencia 6fp7 es 4til conectar en paralelo una impedancia reactiva, ya sea de tipo capacitiva 6si se trata de un circuito inductivo el que queremos corregir7, o de una de tipo inductiva 6si el circuito original es de tipo capacitivo7. ambién observamos que es posible calcular el valor de la corriente y el voltaje de l!nea utili5ando eFpresiones que involucran a las corrientes y voltajes de fase. Es importante conocer este concepto ya que es muy 4til dentro de la vida laboral de un ingeniero por ejemplo8 la C+E multa a las empresas que tienen un desfasamiento mayor que el de las normas, esto es a ra5ón de la capacidad de generar electricidad, si eFistiera un poco mas de infraestructura en el pa!s, no ser!a necesario multar estas irregularidades, eso sucede cuando las resistencias no son puras, si no resistencias inductivas, esto genera un desfasamiento entre el voltaje y la corriente, en el cual el primero se encuentra en atraso, a ese circuito, se le debe implantar un Capacitor que contrarreste, la fuer5a del Bnductor e intente al menos poner en fase la entrada y la salida. Con eso el ángulo de desfasamiento ser!a cero.
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