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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE PUEBLA

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA ELECTRÓNICA

Nombre de la práctica: Factor de potencia

Numero de práctica: 2

Carrera: Ingeniería Mecatrónica

Curso: Sistemas Electrónicos de PotenciaHorario: Lun-Vier 11:00 a 13:00 Hrs, Vier 11:00 a 12:00 Hrs

Nombre de los alumnos:Ricardo Flores VivancoHarold Tepox Fernández

Fecha de publicación: 16 de Febrero del 2015Fecha de entrega: 4 de Marzo del 2015

Fecha de entrega de reporte: 11 de marzo del 2015

Nombre del profesor: Carlos Pérez Aguirre

1Factor de potencia

Contenido

Contenido……………………………………………………………………………………1

Introducción…………………………………………………………………………………2

Procedimiento……………………………………………………………………….………2

Resultados…………………………………………………………………………………..4

Conclusión……………………………………………………………………………..…..10

Referencias…………………………………………………………………………………11

2Factor de potencia

Introducción

Con la realización de esta práctica se pretende medir el factor de potencia de una carga para las cargas resistiva, capacitiva e inductiva, y en base a esto poder mejorar el factor de potencia cuando un sistema tiene carga reactiva, para ello se utilizara un medidor de calidad de energía, en el cual se podrá observar la potencia promedio, potencia reactiva y potencia aparente que presenta cada tipo de carga en un circuito monofásico. Para obtener estos resultados se utilizaran las siguientes ecuaciones:

Sean P = potencia real y Q = potencia reactiva

La potencia aparente se expresa como,

S=√P2+Q2 Ecuación 1)

Y el factor de potencia de la manera siguiente:

FP=Potenciareal

Potencia aparente Ecuación

2)

Procedimiento

Para la realización de esta práctica será necesario el siguiente material:

- 3 Focos de Iluminación 15 W (el que consiga) - 3 Focos Ahorradores de 10 W (el que consiga) - 2 Puntas atenuadas de osciloscopio Tektronix - 1 Medidor de Calidad de Energía (Profesor lo facilitara) - 1 Motor Monofásico de Inducción de ¼ hasta 1/2 Hp - 1 lámpara fluorescente con balastro (120 vac, 10 watts o la que consiga)- 1 banco de capacitores de diferentes valores que estén dentro del rango de

1μf a 10μf de 250 volts

Una vez obtenido el material se llevara a cabo el siguiente proceso:

1. Se medirá la resistencia de cada foco de iluminación

3Factor de potencia

2. Como se muestra en la figura 1. Conecta un foco de iluminación a la alimentación monofásica 120 V rms, medir y visualizar la corriente demandada y calcular la potencia aparente. ¿Existe algún desfasamiento entre corriente y voltaje? Utilizar el medidor de calidad de energía para calcular la potencia promedio, reactiva, aparente y el factor de potencia para la carga resistiva.

3. Ahora se deberá colocar 3 focos de iluminación en paralelo y calcular su resistencia equivalente

4. Se realizara nuevamente el paso 2 pero ahora con los 3 focos de iluminación.

5. Reemplazar los focos de iluminación por tres focos ahorradores (carga no lineal) en paralelo, medir y visualizar la corriente demandada y calcular la potencia aparente. ¿Existe algún desfasamiento entre corriente y voltaje? Utilizar el medidor de calidad de energía para calcular la potencia promedio, reactiva, aparente y el factor de potencia para la carga no-lineal.

6. Reemplazar los focos ahorradores por el motor de inducción monofásico, medir y visualizar la corriente demandada y calcular la potencia aparente. ¿Existe algún desfasamiento entre corriente y voltaje? ¿La señal de corriente es senoidal? Utilizar el medidor de calidad de energía para calcular la potencia promedio, reactiva, aparente y el factor de potencia para la carga resistiva- inductiva.

7. Para el motor calcular el tamaño del capacitor necesario para lograr un

factor de potencia unitario y probar en el circuito.

8. Armar el circuito que se muestra en la figura 2

Figura 1. Esquema del circuito para medir sus parámetros

4Factor de potencia

Utilizar el medidor de calidad de energía para medir la magnitud y la fase de la corriente que circula por el circuito respecto al voltaje de la fuente, así como: la potencia promedio, reactiva, aparente y el factor de potencia para la carga resistiva- inductiva. ¿A qué factor de potencia opera la carga?

9. Con los datos anteriores calcula el valor del capacitor y conecta uno de estos del banco de capacitores, en paralelo a la carga y realiza las siguientes mediciones y cálculos como se muestra en la figura 3.

Utilizar el medidor de calidad de energía para medir y anotar la magnitud y la fase de la corriente que circula por el circuito respecto al voltaje de la fuente, así como la potencia real, potencia reactiva, la potencia aparente y el factor de potencia.

10. De acuerdo con el medidor de calidad, la potencia reactiva medida en el motor es de :

Q = 1045 VAR

El capacitor de corrección de factor debe de ser de:

Figura 2. Circuito con carga inductiva

Figura 3. Circuito con carga inductiva y capacitor para corregir factor de potencia

5Factor de potencia

C= Q

V 2 f .2 π<−−−¿C= 1045VAR

1832 (60 )2π<−−−¿C=83.3uF

Resultados

1 FOCO DE ILUMINACION

Como se puede observar en la tabla 1 se obtiene el resultado deseado, lo único que varía es la potencia, pero esto se debe a que cuando el foco esta encendido genera calor, lo cual a su vez provoca una variación en la resistencia del foco provocando que la potencia cambie.

PRACTICO TEORICOR 315.4 Ω 309.9 ΩS 0.029 kva 0.025kvaP 0.029kw 0.025kwQ 0 kvar 00kvarFP 1 1

3 FOCOS DE ILUMINACION

En la tabla 2 de igual manera que en la tabla1, solo cambia la potencia, que como se había mencionado antes, esto se debe al cambio del valor de la resistencia debido al calor generado por el mismo foco. Como se puede observar nuestro factor de potencia es 1 debido a que el circuito solo es resistivo.

PRACTICO TEORICOR 162.8 Ω 145.3 ΩS 0.118 kva 0.110kvaP 0.118kw 0.110kwQ 0 kvar 0kvarFP 1 1

3 FOCOS AHORRADORES

En la tabla 3 se puede observar como nuestro factor de potencia varia, y aunque consuma menos watts nos genera un desfase en la señal, de igual manera se puede observar el desfasamiento en la figura 4.

Tabla 1. Comparación de práctica con teoría cuando se conectó un foco

Tabla 2. Comparación de práctica con teoría cuando se conectaron 3 focos en paralelo

6Factor de potencia

PRACTICO TEORICOS 0.048kva No disponibleP 0.033kw No disponibleQ 0.021 kvar No disponibleFP 0.84 No disponible

MOTOR

CAPACITOR VOLTAJE CORRIENTE POTENCIA FACTOR DE POTENCIA

No conectado 129V 6.88A 0.301 0.356.8µF 129.1V 6.64A 0.277KW 0.480µF 129V 6.73A 0.269KW 0.913µF 129.1V 6.61A 0.255KW 0.37

3.5µF 129.2V 6.82A 0.247KW 0.3810µF 129.1V 6.90A 0.249KW 0.481 µF 129.1V 6.74A 0.245KW 0.36

104.3µF 128.7V 6.86A 0.245KW -0.68

Tabla 3. Comparación de práctica con teoría cuando se conectaron 3 focos ahorradores en paralelo

Tabla 4. Resultado de nuestro circuito inductivo, y su respectiva comparación al ir variando nuestra capacitancia.

Figura 4. Grafica del medidor de calidad de energía con los focos ahorradores.

7Factor de potencia

Figura 5. Grafica del medidor de calidad de energía con el motor sin capacitores

Figura A. Prueba con un foco de iluminación

8Factor de potencia

Figura B. Prueba con tres focos de iluminación

Figura C. Prueba con tres focos ahorradores.

9Factor de potencia

Conclusiones

1. Se obtienen mejores resultados y de una manera eficiente si se conecta como el profesor nos indica desde el inicio

2. Los focos ahorradores gastan menos energía pero su factor de potencia es diferente a 1

3. Los focos de iluminación aunque consumen más tienen un factor de potencia de 1

4. Un motor puede generar un factor de potencia de bajo rendimiento, como en nuestra bomba que fue de 0.35

Figura D. Cableado de motor con su respectivo banco de capacitores

10Factor de potencia

Referencias

a) Comisión Federal de Electricidadhttp://www.cfe.gob.mx/industria/ahorroenergia/lists/ahorro%20de%20energa/attachments/3/factordepotencia1.pdfConsultado el18 de febrero del 2015

b) UDLAPhttp://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/mendez_s_j/capitulo1.pdfConsultado el 18 de febrero del 2015

c) Tec de monterrey DIA (División de Ingeniería y Arquitectura)http://www.mty.itesm.mx/etie/deptos/ie/profesores/allamas/cursos/ueee/Mod4fpya%281%29.pdfConsultado el 20 de febrero del 2014