Universidad Nacional De Ingenieria

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA

INFORME N°03: MEDIDA DE ENERGIA, POTENCIA Y CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFÁSICOS

CURSO:

Laboratorio de circuitos eléctricos II

ESTUDIANTES:

PROFESOR:

ANAMPA VALENCIA JOEL

20100201B

CORDOVA FELIX DIAZ WEN

20100241D

RAMIREZ YANAYACO MAICOL

20100047C

ROMAN COLLADO CESAR

20102101E

VILLAFUERTE CCALLI JUAN

20135014D

ING. CHAVEZ VIVAR JAVIER UNI – 2013-II

MEDIDA DE ENERGIA, POTENCIA Y CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFASICOS

CONTENIDO INTRODUCCION INTRODUCCION........................................................................................................................ 2 MEDIDA DE ENERGIA, POTENCIA Y CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFÁSICOS MONOFÁSICOS .................................................................................................... 3 OBJETIVOS OBJETIVOS ............................................................................................................................... 3 FUNDAMENTO FUNDAMENTO TEORICO ......................................................................................................... 3 Elementos pasivos .................................................................................................................. 4 Potencia instantánea instantánea ............................................................................................................... 5 Resistor puro........................................................................................................................... 7 Inductor puro ........................................................................................................................... 8 Capacitor puro....................................................................................................................... 10 Potencia reactiva................................................................................................................... 12 Potencia aparente ................................................................................................................. 1 12 2 Factor de potencia................................................................................................................. potencia................................................................................................................. 12 Potencia compleja ................................................................................................................. 15 Problemas por bajo factor de potencia .................................................................................. 15 Beneficios por corregir el factor de potencia.......................................................................... 16 Compensación Compensación del factor de potencia en un circuito monofásico........................................... 16 MEDICION DE LA ENERGIA ELECTRICA ELECTRICA ........................................................................... 17 INSTRUMENTOS INSTRUMENTOS Y MATERIALES MATERIALES .......................................................................................... 18 PROCEDIMIENTO PROCEDIMIENTO ................................................................................................................... 20 DATOS ..................................................................................................................................... 23 CALCULOS CALCULOS Y RESULTADOS RESULTADOS .................................................................................................. 24 CUESTIONARIO CUESTIONARIO ...................................................................................................................... 25 OBSERVACIONES OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES RECOMENDACIONES:: ......................................................................... 30 CONCLUSIONES CONCLUSIONES .....................................................................................................................31 BIBLIOGRAFIA BIBLIOGRAFIA......................................................................................................................... 32

LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

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INTRODUCCION

Todos los aparatos eléctricos que suministran energía ya sea en forma de luz, calor, sonido, rotación, movimiento, etc. Consumen una cantidad de energía eléctrica equivalente a la entregada directamente de la fuente de electricidad a la cual están conectados. Esta energía consumida se denomina Activa, la cual se registra en los medidores y es facturada al consumidor por las respectivas empresas de suministro eléctrico. Algunos aparatos, debido a su principio de funcionamiento, toman de la fuente de electricidad una cantidad de energía mayor a la que registra el medidor: una parte de esta energía es la ya mencionada energía Activa, y la parte restante no es en realidad consumida siendo entretenida entre el aparato y la red de electricidad. Esta energía entretenida se denomina Reactiva y no es registrada por los medidores del grupo tarifario al cual pertenecen los consorcios. La energía total (formada por la Activa y la Reactiva) que es tomada de la red eléctrica se denomina aparente y es la que finalmente debe ser transportada hasta el punto de consumo. La energía que toman los aparatos de la fuente es de una corriente alterna que tiene que ser convertida a corriente continua, esta conversión provoca un desfasamiento de la corriente y que pierda su forma senoidal originando un factor de potencia bajo.


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MEDIDA DE ENERGIA, POTENCIA Y CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFÁSICOS OBJETIVOS -

Familiarizar al alumno en el uso del vatímetro, del medidor de energía y del cosfímetro.

-

Analizar y evaluar la medida de potencia, de energía, factor de potencia y la corrección del factor de potencia en un circuito monofásico.

-

Analizar y evaluar la medida de la correcion del factor de potencia en un circuito monofasico.

FUNDAMENTO TEORICO En todo circuito eléctrico es de suma importancia determinar la potencia que se genera y que se absorbe. Todo aparato eléctrico tiene una capacidad para transformar energía eléctrica en otro tipo de energía (Eléctrica, calorífica, mecánica, etc.), lo cual hace que el cálculo de la potencia asociada sea de suma importancia. La potencia instantánea está dada por el producto del voltaje instantáneo por la corriente instantánea. A los efectos de definir si la potencia es entregada ó absorbida por el elemento en estudio, adoptaremos la siguiente convención de acuerdo a los diagramas de la figura.

Figura Esquemas para determinar el sentido de flujo de potencia en fuentes de tensión


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Figura Esquemas para determinar el sentido de flujo de potencia en fuentes de corriente

Elementos pasivos El resistor es un elemento que absorbe energía y la transforma en forma irreversible. El inductor y el capacitor por ser elementos que tienen capacidad de acumular energía en forma de campo magnético y eléctrico, lo que permite que absorban ó entreguen energía durante pequeños lapsos de tiempo. En la figura se muestra los sentidos del flujo de potencia en los elementos considerados pasivos.

Figura Esquemas para determinar el sentido de flujo de potencia en elementos pasivos


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Potencia instantánea

Figura Circuito compuesto por una resistencia y un inductor en serie

Si analizamos la potencia instantánea entregada por una fuente de tensión senoidal a un elemento de un circuito, conformado por un resistor y un inductor como se muestra en la figura, el valor de la misma esta dado por: ()  ()  ()

Donde: ()   () ()   (   ) ()  ()   ()  ()   (   ) () 

   

[(    ()) ()  () ()]

De acuerdo a la definición de valores eficaces esta ecuación quedará: ()   ()   () ()   () ()

De la cual podemos analizar lo siguiente: 

El primer término de la ecuación es constante y representa el valor medio de la función, ya que los dos términos siguientes al integrarlos en un período, su valor es cero, ó sea que ()   () (Potencia media, ó Potencia activa).


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MEDIDA DE ENERGIA, POTENCIA Y CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFASICOS 

La frecuencia de la potencia instantánea es dos veces la frecuencia de la corriente ó de la tensión.

En el gráfico de la figura vemos superpuestos los valores de tensión, corriente y potencia instantáneos, para un circuito que presenta características “óhmico -inductivas”.

Figura Valores instantáneos de tensión, corriente y potencia en un circuito R-L

Vemos que la potencia instantánea, puede ser negativa y ello se debe a que siendo la red pasiva, se está extrayendo energía almacenada en el campo magnético de los inductores ó en el campo eléctrico de los capacitores. 

Entre los instantes 0 y 1, la tensión tiene signo positivo y la corriente negativo, lo cual nos indica que la corriente está saliendo por el borne positivo de la impedancia, por lo tanto en este lapso de tiempo la impedancia entrega energía al sistema la cual estaba almacenada en el campo magnético de la bobina (Es el caso que estamos analizando)



Entre los instante 1 y 2 tanto la tensión como la corriente tienen signo positivo, o sea que la corriente entra por el borne positivo de la impedancia, por lo tanto en este lapso de tiempo la misma absorbe energía del sistema.



Entre los instantes 2 y 3, la tensión tiene signo negativo y la corriente positivo, lo cual nos indica que la corriente está saliendo por el borne positivo de la


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impedancia, por lo tanto en este lapso de tiempo la impedancia entrega energía al sistema. 

Entre los instante 3 y 4 tanto la tensión como la corriente tienen signo negativo, o sea que la corriente entra por el borne positivo de la impedancia, por lo tanto en este lapso de tiempo la misma absorbe energía del sistema.

Del análisis de las curvas, se llega a la conclusión, que parte de la potencia que entrega la fuente que alimenta el sistema, se absorbe y consume en forma irreversible y parte de ella se acumula en los campos magnéticos ó eléctricos durante ciertos intervalos de tiempo, y a continuación esta es devuelta al sistema. Esta energía acumulada en los campos mencionados, oscila en el sistema entre la fuente y los elementos acumuladores, sin que la misma se consuma, pero tanto la fuente como los conductores que la transportan deben tener la capacidad suficiente para generar y transportar ambas.

Resistor puro

Figura Carga resistiva pura

En el caso de tener un resistor puro, según se muestra en la figura, la tensión y la corriente sobre el mismo están en fase por lo que “ϕ = 0”, luego, la potencia instantánea toma el siguiente valor: ()  (    ())

A este valor de potencia se le da el nombre de “Potencia activa instantánea”,

denominando “P” a la potencia activa, valor que se utiliza para describir la potencia que se transforma de forma eléctrica a no eléctrica, que en el caso de un resistor, la transformación es a energía térmica. En el gráfico de la figura se observan los valores de LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

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tensión, corriente y potencia instantáneos. Cada medio período las dos funciones se hacen cero, simultáneamente.

Figura Valores instantáneos de tensión, corriente y potencia con carga resistiva pura

Analicemos que ocurre en la resistencia con la tensión y la corriente: 

Entre los instante 0 y 1 tanto la tensión como la corriente tienen signo positivo, o sea que la corriente entra por el borne positivo de la impedancia, por lo tanto en este lapso de tiempo la misma absorbe energía del sistema.



Entre los instante 1 y 2 tanto la tensión como la corriente tienen signo negativo, o sea que la corriente entra por el borne positivo de la impedancia, por lo tanto en este lapso de tiempo la misma absorbe energía del sistema.

Se observa que la potencia instantánea siempre tiene signo positivo, ya que no se puede extraer potencia de una red puramente resistiva. El valor medio de la potencia está dado por:     

 

     

Inductor puro En la figura vemos un circuito con una carga inductiva pura.


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Figura 2.8 Carga inductiva pura

Con este tipo de circuito, la corriente atrasa 90° a la tensión sobre la inductancia. Por lo tanto la potencia instantánea queda como: ()   ()

Vemos que la potencia media tiene valor cero, ó sea que no hay transformación de energía, si no que la misma oscila entre el circuito y la fuente que lo alimenta. El gráfico de tensión, corriente y potencia instantánea es el de la figura, en la cual vemos que cada cuarto de período, una de las funciones se hace cero (Tensión ó corriente).

Figura Valores instantáneos de tensión, corriente y potencia en un inductor puro 

Entre los instantes 0 y 1, la tensión tiene signo positivo y la corriente es negativa, lo cual nos indica que la corriente está saliendo por el borne positivo de la bobina, por lo tanto en este cuarto de período la bobina entrega energía al sistema la cual estaba almacenada en su campo magnético.


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Entre los instante 1 y 2 tanto la tensión como la corriente tienen signo positivo, o sea que la corriente entra por el borne positivo de la bobina, por lo tanto en este lapso de tiempo la misma absorbe energía del sistema, y la acumula en forma de campo magnético.



Entre los instantes 2 y 3, la tensión tiene signo negativo y la corriente es positiva, lo cual nos indica que la corriente está saliendo por el borne positivo de la bobina, por lo tanto en este lapso de tiempo la bobina entrega energía al sistema.



Entre los instante 3 y 4 tanto la tensión como la corriente tienen signo negativo, o sea que la corriente entra por el borne positivo de la bobina, por lo tanto en este lapso de tiempo la misma absorbe energía del sistema.

Se observa que durante un cuarto de período, la potencia es positiva, o sea que se almacena en forma de campo magnético en la inductancia y durante el cuarto de período siguiente la potencia es negativa lo cual nos indica que se extrae potencia del campo magnético.

Capacitor puro Sea el circuito con una carga capacitiva pura según la figura 2.10.

Figura Carga capacitiva pura

En este caso la corriente está adelantada 90° a la tensión sobre el capacitor, con lo que la expresión de la potencia queda: ()   () LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

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Vemos que aquí también la potencia media en un período vale cero, o sea que la potencia oscila entre la fuente que alimenta el circuito y el campo eléctrico asociado con el capacitor. En la figura vemos los valores instantáneos de tensión, corriente y potencia, observando que cada medio período una de las funciones (Tensión ó corriente) se hace cero.

Figura Valores instantáneos de tensión, corriente y potencia en un capacitor puro 

Entre los instantes 0 y 1, la tensión tiene signo positivo y la corriente es positiva, lo cual nos indica que la corriente está entrando por el borne positivo de la bobina, por lo tanto en este cuarto de período el capacitor absorbe energía almacenándola en su campo eléctrico.



Entre los instante 1 y 2 tanto la tensión es positiva y la corriente es negativa, o sea que la corriente sale por el borne positivo del capacitor, por lo tanto en este lapso de tiempo el mismo entrega la energía acumulada en su campo eléctrico al sistema.



Entre los instantes 2 y 3, la tensión tiene signo negativo y la corriente es negativa, lo cual nos indica que la corriente está entrando por el borne positivo del capacitor, por lo tanto en este lapso de tiempo el mismo absorbe energía del sistema.


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Entre los instante 3 y 4 tanto la tensión tiene signo negativo y la corriente es positiva, o sea que la corriente sale por el borne positivo del capacitor, por lo tanto en este lapso de tiempo el mismo entrega energía al sistema.

Potencia reactiva La potencia asociada a circuitos puramente inductivos ó capacitivos, se denomina “Potencia reactiva”, cuya expresión para valores instantáneos está dada por: ()     ()

Siendo el valor medio en un período de la misma, igual a cero, pero para poder dimensionar la misma se adopta:      Potencia reactiva

Tanto la potencia activa “P” como la potencia reactiva “Q”, tienen las mismas

dimensiones, pero a los efectos de distinguirlas, se utiliza para la potencia reactiva el término VAr (Volt Amper reactivo).

Potencia aparente Todo aparato eléctrico está diseñado para soportar determinados valores de tensión y de corriente. Por tal motivo su dimensionamiento no está dado por la potencia activa (Que depende de la diferencia de fase entre la tensión y la corriente), sino por la “potencia aparente”, que está representada por el producto de los valores eficaces de la

tensión y de la corriente:   

De aquí surge que la misma corresponde al valor máximo de la potencia activa. Aunque la potencia aparente tiene las mismas dimensiones que las potencias activa y reactiva, para diferenciarla se utiliza para su dimensionamiento el VA (Volt Amper).

Factor de potencia El ángulo “ϕ” me define el desfasaje entre la tensión y la corriente, siendo en atraso para

un circuito óhmico inductivo o en adelanto de ser óhmico capacitivo. El coseno de dicho LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

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ángulo se denomina “Factor de potencia”. El mismo define la relación que existe entre la

potencia activa y reactiva. De acuerdo a lo visto hasta ahora podemos resumir los valores de las potencias:    ()     ()      () 

 

() 

 

Dado que la potencia activa es la que se transforma en otro tipo de potencia que se aprovecha o utiliza, surge la conveniencia de que en cualquier instalación eléctrica, el factor de potencia sea lo más cercano a la unidad, ya que en ese caso, se logra un mejor aprovechamiento de las instalaciones. El factor de potencia es utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se ha convertido en trabajo. El valor ideal del factor de potencia es 1, esto indica que toda la energía consumida por los aparatos ha sido transformada en trabajo. Por el contrario, un factor de potencia menor a la unidad significa un mayor consumo de energía necesaria para producir un trabajo útil. Para un consumo de potencia activa determinada, la corriente es menor a mayor factor de potencia, lo cual permite reducir el tamaño de los conductores alimentadores, así como las instalaciones previstas para alimentar dicho consumo, ya que el valor de la potencia activa se acerca a la potencia aparente, siendo esta última la que determina el dimensionamiento de todo aparato eléctrico. Siendo que las instalaciones eléctricas trabajan con un valor de tensión constante, podemos ver que si la potencia activa se mantiene constante, la corriente varía de acuerdo a:    ()


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

 ()



 ()

O sea que el valor de la corriente es inversamente proporcional al factor de potencia, llegando a valores muy elevados a medida que el ángulo “ϕ” tiende a 90°, pudiendo ver dicha tendencia en el gráfico de la figura.

Figura Variación de la corriente con el ángulo de la carga

Cabe mencionar que también se verán reducidas las pérdidas por transmisión debido a la resistencia óhmica propia de los conductores (R. I2) debido a la disminución de la corriente. 

En las cargas resistivas como las lámparas incandescentes, la tensión y la corriente están en fase en este caso, se tiene un factor de potencia unitario.



En las cargas inductivas como los motores y transformadores, la intensidad se encuentra retrasada respecto a la tensión. En este caso se tiene un factor de potencia retrasado.



En las cargas capacitivas como los condensadores, la corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje. En este caso se tiene un factor de potencia adelantado.


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Potencia compleja La potencia aparente la podemos calcular como la suma compleja de la potencia activa (P) y la reactiva (Q).     

Adoptando la convención de que la potencia reactiva inductiva tiene signo “positivo”, podemos definir la potencia aparente compleja como:   

Producto del fasor tensión por el fasor corriente conjugado. De esta forma los gráficos de potencia para los dos tipos de carga mixta son los de la figura.

Figura Gráficos de potencia

Problemas por bajo factor de potencia -Mayor consumo de corriente. -Aumento de las pérdidas e incremento de las caídas de tensión en los conductores.


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-Sobrecarga de transformadores, generadores y líneas de distribución. -Incremento de la facturación eléctrica por mayor consumo de corriente.

Beneficios por corregir el factor de potencia -Disminución de las pérdidas en conductores. -Reducción de las caídas de tensión . -Aumento de la disponibilidad de potencia de transformadores, líneas y generadores. -Incremento de la vida útil de las instalaciones -Reducción de los costos por facturación eléctrica. Compensación del factor de

potencia en un circuito monofásico Las cargas inductivas requieren potencia reactiva para su funcionamiento. Esta demanda de potencia reactiva se puede reducir e incluso anular si se colocan condensadores en paralelo con la carga. Cuando se reduce la potencia reactiva, se mejora el factor de potencia.

Figura 2.15 agregado de capacitores a un sistema de cargas


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MEDICION DE LA ENERGIA ELECTRICA Medición eléctrica es la técnica para determinar el consumo de energía eléctrica en un circuito o servicio eléctrico. La medición eléctrica es una tarea del proceso de distribución eléctrica y permite calcular el costo de la energía consumida con fines domésticos y comerciales. La medición eléctrica comercial se lleva a cabo mediante el uso de un medidor de consumo eléctrico o contador eléctrico. Los parámetros que se miden en una instalación generalmente son el consumo en kilovatios-hora, la demanda máxima, la demanda base, la demanda intermedia, la demanda pico, el factor de potencia y en casos especiales la aportación de ruido eléctrico o componentes armónicos a la red de la instalación o servicio medido. La tecnología utilizada en el proceso de medición eléctrica debe permitir determinar el costo de la energía que el usuario consume de acuerdo a las políticas de precio de la empresa distribuidora de energía, considerando que la energía eléctrica tiene costos de producción diferentes dependiendo de la región, época del año, horario del consumo y hábitos y necesidades del usuario.


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INSTRUMENTOS Y MATERIALES Multímetro digital

Banco de condensadores de 300V

Panel de lámparas incandescentes


Pinza amperimétrica

Conductores para conexiones

Motor monofásico

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Vatímetro analógico

Cosfímetro analógico

Medidor de energía

Cronometro


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PROCEDIMIENTO 1) Medir las resistencias de las lámparas.

2) Medir las capacidades del banco de condensadores.

3) Medir la resistencia interna y la impedancia “Z” del motor monofásico.

4) Anotar las especificaciones técnicas que presentan el medidor de energía.

CASO A: MEDIDA DE LA POTENCIA, ENERGÍA Y EL FACTOR DE POTENCIA EN UN CIRCUITO R-L. 1) Se implementó el circuito como lo muestra la figura (sin condensadores).


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2) Verificar la escala de los instrumentos para evitar posibles daños.

3) Cerrar el interruptor “S” y alimentar el circuito de la figura regulando la salida del autotransformador a 220 voltios. Medir los valores de “V”, “A”, kWh,  y “W”.

Se debe de tener cuidado de que el amperímetro no sobrepase de 5 A. 4) Desconectando las lámparas una por una del circuito cada 3 minutos, medir los valores “V”, “A”, kWh,  y “W”.

5) Conectando solo el motor, medir los valores de “V”, “A”, kWh,  y “W”.

CASO B: CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA EN UN CIRCUITO R-L. 1) Se implementó el circuito como lo muestra la figura (con el banco de condensadores).


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2) Verificar la escala de los instrumentos para evitar posibles daños. 3) Cerrar el interruptor “S” y alimentar el circuito de la figura regulando la salida del autotransformador a 220 voltios. Medir los valores de “V”, “A”, kWh,  y “W”.

Se debe de tener cuidado de que el amperímetro no sobrepase de 5 A. 4) Desconectar sucesivamente C4, C3 y C2 del banco de condensadores y medir los valores “V”, “A”, kWh,  y “W” para cada uno de los casos.

5) Finalmente con C1 y la carga RL medir “V”, “A”, kWh,  y “W”.


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DATOS Focos:    

       

Condensadores:        

CASO A:

Carga

Voltaje de entrada (V)

Corriente de entrada (A)

Potencia activa (W)

factor de potencia (fdp)

Energía (KWh)

Motor + 3 lámparas

220.6

2.7

460

0.75

15.12

Motor + 2 lámparas

220.5

2.3

390

0.76

13.68

Motor + 1 lámparas

220.9

2

270

0.68

7.08

Motor

220.1

1.98

220

0.6

5.472

CASO B:

Carga

Voltaje de entrada (V)

Corriente de entrada (A)

Potencia activa (W)

factor de potencia (fdp)

Energía (KWh)

Motor + 3 condensadores

221.2

1.7

300

0.82

8.16


220.5

2.1

410

0.88

10.32


220.9

2.5

510

0.91

14.4


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MEDIDA DE ENERGIA, POTENCIA Y CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA EN CIRCUITOS MONOFASICOS CALCULOS Y RESULTADOS

CASO A

Carga

V*I*fdp

I*I*Req

fdp=P/S

Energía

Motor + 3 lámparas

446.715

409.3335

0.772

504

Motor + 2 lámparas

385.434

297.0335

0.769

456

Motor + 1 lámparas

300.424

224.6

0.611

236

Motor

261.4788

220.13046

0.505

182.4

CASO B

Carga

V*I*fdp

I*I*Req

fdp=P/S

Energía


308.353

162.2735

0.79778747

340


407.484

247.6215

0.88543354

430


502.548

350.9375

0.92349479

600


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CUESTIONARIO 1. Hacer el fundamento teórico del experimento realizado. El fundamento teórico se encuentra a partir de la página 3 como parte del informe. 2. Comparar las indicaciones del vatímetro con las expresiones W = IV Cosɸ; W = IR2 y la potencia obtenida con las mediciones realizadas en el medidor de energía. Previamente calcular el Cos ɸ teórico. Discutir y mencionar las causas que originan las divergencias en los valores.

Carga

Energía

fdp=P/S (teórico)

V*I*fdp

I*I*Req

Motor + 3 lámparas

504

0.772

446.715

409.334

Motor + 2 lámparas

456

0.769

385.434

297.034

Motor + 1 lámparas

236

0.611

300.424

224.600

Motor

182.4

0.505

261.479

220.130

CASO B

Carga

Energía

fdp=P/S (teórico)

V*I*fdp

I*I*Req


340

0.798

308.353

162.274


430

0.885

407.484

247.622


600

0.923

502.548

350.938


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3. Graficar la potencia leída en el vatímetro en función del tiempo, a escala conveniente. A ésta gráfica se le denomina “Diagrama de carga” en un periodo dado (15 minutos). De ésta curva experimental calcular la energía consumida por la carga en el tiempo mencionado.

POTENCIA VS TIEMPO 450 400 350 A I C 300 N E 250 T O 200 P 150 100

Series2

0

5

10

15

TIEMPO

Potencia vs tiempo 500 400 a i c 300 n e t 200 o p 100

Series1

0 0

5

10

15

20

tiempo

4. Mencionar la utilidad que presenta la curva de energía en función del tiempo. Esta curva es útil para determinar en qué periodos de tiempos es donde se consume mayor energía, esto es de gran utilidad a las empresas encargadas de suministrar energía eléctrica, para determinar en qué momento se produce un consumo masivo o un consumo pequeño de energía y regular el suministro.


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5. Graficar la potencia leída en el vatímetro en función de la corriente que entrega el generador. Comentar. CASO A

Potencia activa vs Corriente 500 ) W400 ( a v i t c 300 A a i c 200 n e t 100 o P

Potencia activa (W)

0 0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

Corriente (A)

Para este caso, notamos que a medida que aumenta la corriente aumenta el valor de la potencia. CASO B

Potencia activa vs Corriente 600 ) W500 ( a v 400 i t c A300 a i c 200 n e t 100 o P 0

Potencia activa (W)

0

1

2

3

Corriente (A)

En este caso notamos que para el valor de 2.9 A es el mínimo valor de potencia diferente al caso anterior, esto se debe a que hemos añadido condensadores lo que hace que el factor de potencia cambie de valor, además se ha producido un cambio en el sentido del ángulo.


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6. ¿Qué influencia tiene el factor de potencia inductivo y capacitivo en el registro de la energía? Comentar El valor del f.d.p. viene determinado por el tipo de cargas conectadas en una instalación. De acuerdo con su definición, el factor de potencia es adimensional y solamente puede tomar valores entre 0 y 1. En un circuito resistivo puro recorrido por una corriente alterna, la intensidad y la tensión están en fase (φ=0), esto es,

cambian de polaridad en el mismo instante en cada ciclo, siendo por lo tanto el factor de potencia la unidad. Por otro lado, en un circuito reactivo puro, la intensidad y la tensión están en cuadratura (φ=90º) siendo nulo el valor del f.d.p.

En la práctica los circuitos no pueden ser puramente resistivos ni reactivos, observándose desfases, más o menos significativos, entre las formas de onda de la corriente y el voltaje. Así, si el f.d.p. está cercano a la unidad, se dirá que es un circuito fuertemente resistivo por lo que su f.d.p. es alto, mientras que si está cercano a cero que es fuertemente reactivo y su f.d.p. es bajo. Las 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 inductiva con la intensidad retrasada respecto a la tensión. Las cargas capacitivas, tales como bancos de condensadores o cables enterrados, generan potencia reactiva con la intensidad adelantada respecto a la tensión. 7. ¿Qué influencia tiene la corrección del factor de potencia en las instalaciones eléctricas industriales? Las pérdidas de energía en las líneas de transporte de energía eléctrica aumentan con el incremento de la intensidad. Como se ha comprobado, cuanto más bajo sea el f.d.p. de una carga, se requiere más corriente para conseguir la misma cantidad de energía útil. Por tanto, como ya se ha comentado, las compañías suministradoras de electricidad, para conseguir una mayor eficiencia de su red, requieren que los usuarios, especialmente aquellos que utilizan grandes potencias, mantengan los factores de potencia de sus respectivas cargas dentro de límites especificados, estando sujetos, de lo contrario, a pagos LABORATORIO DE CIRCUITOS ELECTRICOS II

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adicionales por energía reactiva. La mejora del factor de potencia debe ser realizada de una forma cuidadosa con objeto de mantenerlo lo más alto posible. 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. 8. Dar las divergencias de valores teóricos y experimentales, con los errores absolutos y relativos porcentuales en forma tabulada. CASO A:

Carga

W=Energía

W1=V*I*fdp

W2=I*I*Req

Error1=(WW1)/W

Error1=(WW2)/W

Error1=(W1W2)/W1

504

446.715

409.334

11.366

18.783

8.368

456

385.434

297.034

15.475

34.861

22.935

236

300.424

224.600

21.444

4.831

25.239

182.4

261.479

220.130

30.243

17.140

15.813

Motor + 3 lámparas Motor + 2 lámparas Motor + 1 lámparas Motor

CASO B:

Carga

Energía

V*I*fdp

I*I*Req

Error1=(WW1)/W

Error1=(WW2)/W

Error1=(W1W2)/W1


340

308.353

162.274

9.308

52.273

47.374


430

407.484

247.622

5.236

42.414

39.232


600

502.548

350.938

16.242

41.510

30.168


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OBSERVACIONES Y RECOMENDACIONES: -

Para determinar el número de revoluciones se tomó el tiempo que demoraba en dar una vuelta, y por regla de tres hallamos el número de vueltas que dio en 3 minutos, esta operación genera ciertos errores en los cálculos.

-

A medida que la carga disminuye el número de revoluciones también disminuye, en ciertos casos la corriente disminuye en otros aumenta.

-

Debido a la escala del vatímetro no se determinó con precisión la potencia que marcaba.

-

En el caso B se obtuvo un factor de potencia igual a 1

-

Como se trabajó con el medidor en un periodo de tiempo muy corto no se apreció muy bien el cambio de KwH, pero si se obtuvo la energía consumida.

-

Revisar que los elementos que se van a usar estén en buenas condiciones, ya que la conexión de un elemento que este fallando puede ocasionar cortocircuito.

-

Tener cuidado al elegir la escala en los instrumentos de medición, revisar bien las indicaciones y diagramas que se muestran en los aparatos.

-

Tener cuidado con los cables que van al suministro eléctrico.


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CONCLUSIONES -

Se concluye que para corregir un factor de potencia bajo es necesario aumentar capacitores para aumentar el factor de potencia, esto permite disminuir la potencia reactiva.

-

En el caso B se obtuvo un factor de potencia igual a 1, esto quiere decir que el banco de condensadores funcionó correctamente, se hizo la potencia reactiva igual a 0, por lo que sólo se contó con la potencia activa.

-

Para regular a un motor monofásico se le debe añadir condensadores para que su fdp sea alto.

-

Para el caso A, a medida que se quitaban las lámparas el fdp iba disminuyendo, eso se debe a que la potencia activa disminuye, mientras que la activa se mantenía constante.

-

Beneficios por corregir el factor de potencia: o

Disminución de las pérdidas en conductores.

o

Reducción de las caídas de tensión.

o

Aumento de la disponibilidad de potencia de transformadores, líneas y generadores.

o

o

Incremento de la vida útil de las instalaciones Reducción de los costos por facturación eléctrica.


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Universidad Nacional De Ingenieria

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