TEMA EXPERIMENTAL N °6 “MEDICIONES DE POTENCIA Y CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA”
Cooto OrtegaInforme13 de Junio de 2017
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Universidad de Santiago de Chile[pic 1][pic 2][pic 3]
Facultad de Ingeniería
Dpto. de Ingeniería Eléctrica
LABORATORIO REDES ELECTRICAS
TEMA EXPERIMENTAL N °6
“MEDICIONES DE POTENCIA Y CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA”
Alumno : Jose Ortega
Carrera : Ingeniería Civil Eléctrica
Profesor : Juan Monetta
Fecha : 24-05-2017
- Índice
Introducción…………………………………………………………………………pág. 3
Objetivos………………………………………………………………………….….pág. 4
Marco Teórico………………………………….……………………………………pág. 5
Desarrollo Experimental…………………………….….……………………….pág. 10
Conclusión…………………………………………………..……………………...pág. 20
- Introducción
En el presente informe se encontrarán todos los resultados y análisis realizados a partir de la experiencia n° 6 del Laboratorio de Redes Eléctricas que está relacionado principalmente con comprender la importancia, ventajas y las implicancias relacionadas con la corrección del factor de potencia en una red monofásica.
- Objetivos
- Determinar, mediante medidas experimentales, la potencia activa, reactiva y aparente en una red monofásica.
- Mejorar el factor de potencia de una carga y visualizar sus efectos.
- Marco Teórico
En este caso se expresara la teoría referida a los conceptos asociados que se aplican al analizar la potencia en circuitos en corriente alterna.
- Potencia Instantánea y Promedio
La potencia instantánea p(t) absorbida por un elemento es el producto de la tensión instantánea en las terminales del elementos y la corriente instantánea a través de él. La potencia instantánea se mide en Watts [W].
[pic 4]
[pic 5]
Donde es el valor máximo del voltaje y la corriente. Entonces la potencia instantánea[pic 6]
Ahora, la potencia promedio P, en watts, es el promedio de la potencia instantánea a lo largo de un periodo T.
[pic 7]
Se debe señalar que p(t) es variable en el tiempo, mientras que P no depende del tiempo. La potencia promedio puede hallarse expresando el voltaje y la corriente en el dominio de la frecuencia.
[pic 8]
Por lo tanto [pic 9]
- Potencia aparente y factor de potencia
La potencia aparente es el producto de los valores rms o efectivos del voltaje y la corriente, por lo tanto al decir que la potencia es el producto del voltaje con la corriente considerando cada uno divido en raíz de dos para obtener sus valores efectivos nos da:
[pic 10]
De esta ecuación final desprendemos de dos términos. El producto se conoce como potencia aparente . El factor se llama factor de potencia .[pic 11][pic 12][pic 13][pic 14]
La potencia aparente debe su nombre a que aparentemente debería ser el producto voltaje-corriente, por analogía con circuitos resistivos en continua. Esta se mide en “VA” para distinguirla de las otras potencias.
El ángulo se llama ángulo del factor de potencia y es la diferencia o desfase entre el voltaje y la corriente. Este ángulo es igual al ángulo de la impedancia de carga. Esto es evidente ya que la impedancia en una carga es:[pic 15]
[pic 16]
Para sintetizar, el factor de potencia es el coseno de la diferencia de fase entre la tensión y la corriente. También es igual al coseno del ángulo de la impedancia de la carga. Este factor se puede interpretar como el término por el cual debe multiplicarse la potencia aparente para obtener la potencia real o promedio. El valor de “fp” al ser un coseno, va de cero a la unidad. Cuando y fp=1, la carga solo será resistiva. En el caso de una carga puramente reactiva en que y fp=0 la potencia promedio es igual a cero. Entre estos dos casos extremos, se dice que el fp está adelantado o atrasado. Cuando está adelantado significa que la corriente se adelanta al voltaje, lo cual implica que la carga es capacitiva. Cuando está atrasado significa que la corriente se atrasa al voltaje por lo que implica que la carga sea inductiva.[pic 17][pic 18]
- Potencia compleja
La potencia compleja es el producto del fasor de la tensión en rms y el conjugado del fasor complejo de la corriente en rms. Como resultado da un complejo se compone por P que representa la parte real o potencia activa y Q la parte imaginaria como la potencia reactiva.
=[pic 19][pic 20]
Cabe destacar que la magnitud de la potencia compleja es la potencia aparente y ángulo del fasor resultante es igual al ángulo del factor de potencia, por lo tanto la potencia compleja se mide en (VA) volt-ampere.
[pic 21]
La potencia real P es la potencia promedio en watts suministrada a una carga, es la única potencia útil. La potencia reactiva Q es una medida del intercambio de energía entre la fuente y la parte reactiva de la carga. Q se mide en volt-ampere-reactivo (VAR). Esta carga no es útil ya que los elementos almacenan energía no disipan ni suministran potencia. Por último el valor de Q nos arroja información del factor de potencia.
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Por lo visto la potencia compleja contiene toda la información de potencia relevante sobra una carga dada. Se presenta este cuadro resumen con la información pertinente.
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- Corrección del factor de potencia
La mayoría de las cargas domesticas e industriales posee una naturaleza inductiva y estas operan con un factor de potencia bajo y atrasado. Esta naturaleza inductiva no puede cambiarse pero es posible incrementar su factor de potencia.
El factor de potencia de una carga se mejora o se corrige al instalar un capacitor en paralelo con la carga. El efecto de añadir el capacitor puede ilustrarse con el triángulo de potencia.
Si la carga inductiva original tiene la potencia aparente , entonces:[pic 30]
[pic 31][pic 32]
[pic 33]
[Figura 1: Triangulo de potencia]
Si se desea incrementar el factor de potencia de a sin alterar la potencia real (es decir, ), la nueva potencia reactiva es [pic 34][pic 35][pic 36]
[pic 37]
La reducción de la potencia reactiva es causada por el capacitor en derivación:
[pic 38]
Y sabiendo que , el valor de la capacitancia en paralelo requerida se determina como:[pic 39]
[pic 40]
P es la potencia real disipada por la carga y no se ve afectada por la corrección del factor de potencia, porque la potencia promedio debido a la capacitancia es cero.
En esta experiencia debemos tener en cuenta el efecto que tiene el factor de potencia en el área de la industria. La fábrica al estar en presencia de carga inductiva y un factor de potencia bajo, los niveles de las corrientes tienden a aumentar, se pueden crear armónicos en la red por lo que fundamentalmente aumenta el costo de toda la implementación eléctrica. Es por esto que la norma sanciona a las empresas que tengan un factor de potencia menor a 0,93 penalizando cada centésima fuera de lugar. En las empresas comúnmente el factor de potencia anda por un valor entre medio de 0,93 y 1, ya que al hacer una nueva instalación de maquinaria no haya que gastar más recursos en colocar otro tipo de condensador e implementar nuevamente la conexión.
- El Error
En el desarrollo experimental ocuparemos la teoría del error para ver cuán ciertas fueras nuestras mediciones con respecto a la teoría. El error se calcula con la siguiente fórmula:
[pic 41]
En algunos casos nos encontramos con ángulos muy pequeños en las mediciones experimentales como en los cálculos teóricos. Es por esto que en algunos casos, a las magnitudes pequeñas les sumaremos 360° sabiendo que solo daremos una vuelta en el plano, llegando al mismo punto anterior. Así calcularemos correctamente el error y respetaremos la teoría.
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