UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITOEXTENSIÓN LATACUNGA

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERAS DE INGENIERÍA: ELECTRÓNICA, MECATRÓNICA, ELECTROMECÁNICA Y PETROQUÍMICA

Nombre: Cesar Báez

Práctica N.- 18

Tema: Corrección del Factor de Potencia.

Objetivos:

a. Comprobar la influencia del factor de potencia en el aprovechamiento de la potencia útil o activa. Familiarizarse con los términos de potencia aparente y potencia activa.

Equipo:

1 Voltímetro de C.A. 1 Amperímetro de C.A. 1 Vatímetro de C.A. 1 Variac de C.A. 1 Banco de resistores de: 300, 600 y 1200 Ω. 2 Bancos de capacitores de 11 μF c/u. 1 Bobina de 4.8 H. 1 Fuente monofásica de 120 V y 60 Hz.

Fundamentos Teóricos:

El operar con bajo factor de potencia una instalación eléctrica, además del impacto que puede tener en la factura eléctrica, tiene otras implicaciones de igual o mayor importancia, particularmente en relación con la capacidad de los equipos de transformación y distribución de la energía eléctrica y con el uso eficiente de las máquinas y aparatos que funcionan con electricidad.

La gran mayoría de los equipos eléctricos; motores, transformadores, hornos de inducción, lámparas fluorescentes, soldadoras, etc., consumen tanto potencia activa o de trabajo (kW), que es la potencia que el equipo convierte en trabajo útil y potencia reactiva o no productiva (kilovoltamperes reactivos), que proporciona el flujo magnético necesario para el funcionamiento del equipo, pero que no se transforma en trabajo útil.

Por lo tanto, la potencia total aparente que consume el equipo, está formada por estas dos componentes.Las diferentes formas de potencia eléctrica se ilustran gráficamente en la figura

El bajo factor de potencia

Causas:

• Para producir un trabajo, las cargas eléctricas requieren de un cierto consumo de energía.

• Cuando este consumo es en su mayoría energía reactiva, el valor del ángulo se incrementa y disminuye el factor de potencia.

Problemas por bajo factor de potencia• Mayor consumo de corriente.• Aumento de las pérdidas en conductores.• Sobrecarga de transformadores, generadores y líneas de distribución.• Incremento de las caídas de voltaje.

Corrección del factor del potenciaEn la figura anterior se tiene:

Es la demanda de reactivos de un motor y la potencia aparente correspondiente.

Es el suministro de reactivos del capacitor de compensación

La compensación de reactivos no afecta el consumo de potencia activa, por lo que es constante P.

Como efecto del empleo de los capacitores, el valor del ángulo se reduce a La potencia aparente también disminuye, tomando el valor de Al disminuir el valor del ángulo se incrementa el factor de potencia.

Métodos de compensaciónSon tres los tipos de compensación en paralelo más empleados:

a) Compensación individual

Aplicaciones y ventajas Los capacitores son instalados por cada carga inductiva.

El arrancador para el motor sirve como un interruptor para el capacitor. El uso de un arrancador proporciona control semiautomático para los capacitores. Los capacitores son puestos en servicio sólo cuando el motor está trabajando.

b) Compensación en grupo

Aplicaciones y ventajas Se utiliza cuando se tiene un grupo de cargas inductivas de igual potencia y que

operan simultáneamente. La compensación se hace por medio de un banco de capacitores en común. Los bancos de capacitores pueden ser instalados en el centro de control de motores.

c) Compensación central

Aplicaciones y ventajas Se utiliza cuando se tiene un grupo de cargas inductivas de igual potencia y que

operan simultáneamente. La compensación se hace por medio de un banco de capacitores en común. Los bancos de capacitores pueden ser instalados en el centro de control de

motores.

Procedimiento:

1. Conecte en paralelo el grupo de resistencias y la bobina con el banco de capacitores, intercale en este circuito un vatímetro, un voltímetro y un amperímetro de manera de leer la potencia total, el voltaje aplicado y la corriente de alimentación a la carga respectiva. Alimente a este circuito desde el variac a través de sus terminales con un voltaje de 115 V a 60 Hz.

2. Tomando en cuenta que todos los interruptores de los capacitores se encuentran en la posición de abiertos tome lecturas de potencia, voltaje y corriente de alimentación al circuito.

3. Incremente la capacitancia desde 0 hasta 66 μF. En pasos de 11 μF. En cada caso lea y registre la potencia, voltaje, corriente y capacidad.

Informe:

1. Tabule los datos en la forma que se indica en el cuadro 1.

Capacidad( F)μ

Voltaje(V)

Corriente(A)

Potencia(W)

Factor de Potencia

0 120 0.1 83.999 0.99911 120 0.28 83.991 0.81922 120 0.7 83.991 0.57733 120 1.2 83.991 0.4244 120 1.7 83.991 0.3355 120 2 83.991 0.2766 120 2.4 83.92 0.228

Cálculos:

PRIMERO:

,

,

.

SEGUNDO:

,

.

TERCERO:

,

.

CUARTO:

,

.

QUINTO:

,

.

SEXTO:

,

.

SEPTIMO:

,

.

Tabla 1

2. En una misma hoja de papel y en un solo sistema de ejes coordenados, dibuje los valores de potencia, factor de potencia y corriente de línea del circuito en función de la capacidad. Señale el valor de la capacidad en el cual el factor de potencia se hace igual a la unidad y las zonas de la curva en la cuales es adelantado o retrasado (Registre en el cuadro anterior en cada una de los valores del factor e potencia, si e adelantado o está en retraso).

3. Dibuje en una misma hoja y utilizando un solo sistema de ejes coordenados, el diagrama faso rial para cada caso de capacidad tomando como referencia el voltaje de alimentación.

4. Determine las potencias: inductiva, capacitiva y total (VA) para cada paso del procedimiento 3. De aquí calcule el factor de potencia. Llene el cuadro 2.

Capacidad(μF)

Activa(W)

Inductiva.(Var)

Capacitiva(Var)

Total(VA)

fp (atrasado o adelantado)

66 70770.62 7.775 3876 727930.98en

adelanto

Tabla 2

5. Determine matemáticamente el valor del condensado para que el factor de potencia del circuito sea igual 1.

.

C=1473.6 FμNo tiene que haber potencia reactiva solo potencia activa para poder tener un factor de potencia 1

6. De que otra manera se puede mejorar en la práctica el factor de potencia de una instalación industrial.Baterías de condensadores automáticos Este tipo de equipos proporciona a la instalación la reactiva necesaria dentro de unos límites cercanos a un nivel seleccionado del factor de potencia. Generalmente se instalan en los puntos de una instalación en los que las variaciones de potencia activa o reactiva son importantes,

7. Indique cuál es el factor de potencia de :

a.Una lámpara Depende del balasto que tenga: si es uno convencional (electromagnético) el factor de potencia (coseno phi) estará en aprox. 0,51- si es un balasto electrónico, el factor estará entre 0.90 y o. 95b.Un condensador ideal.Si no hay carga resistiva el factor de potencia es aproximadamente cero por la resistencia interna de los elemento. Adelanto c.Un motor pequeño.El factor de potencia seria bajo ya que el motor es una carga inductiva y genera potencia reactiva la cual disminuye el factor de potencia. Retraso d.Una conexión serie de inductancia y resistencia.el factor de potencia dependerá de la cantidad de carga inductiva que se tenga el factor de potencia esta en retraso Además, indique par cada caso, si el factor de potencia está en adelanto en retraso o en fase.Conclusión

Dentro de esta práctica conocimos el valor de la potencia y la importancia de conocer el valor del factor de potencia, ya que estos datos influyen en la economía de la industria que contenga un valor muy bajo.

Analizando los valores obtenidos y la teoría sabemos que el factor de potencia debe de estar alrededor de 0.9 por lo cual si tenemos un valor menor a este mencionado encontraremos un monto del pago en la electricidad mayor, lo cual no nos conviene.

Los datos obtenidos se muestra que al ir aumentando la carga en un circuito resistivo inductivo aumenta su potencia y su valor de factor de potencia disminuye. Cuando a este mismo circuito le conectamos un capacitor encontramos la misma relación pero en mayor proporción.

Bibliografía:

Circuitos Eléctricos.- Colección Schaum’s.Electrotecnia General.- Ceac de Electricidad.Tratado de Electricidad.- Chester. Dawes (Tomo II).Análisis Básico de Circuitos de Ingeniería.- Irwin.

Realizado por:

Ing. E. Misael Pazmiño J.Docente: Titular Principal T/C de la Universidad de las Fuerzas Armadas - Espel