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Corregir el factor de potencia en un circuito R-L mediante inserción de un capacitor en paralelo y analizar los efectos en: corriente, voltaje y potencia activa....

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU

FACTOR DE POTENCIA 1.-OBJETIVO 1.1.-OBJETIVO PRINCIPAL



Corregir el factor de potencia en un circuito R-L mediante inserción de un capacitor en paralelo y analizar los efectos en: corriente, voltaje y potencia activa.

1.2.-OBJETIVOS SECUNDARIOS



Aprender por qué es importante corregir el factor de potencia.

2. FUNDAMENTO TEORICO 2.1 FACTOR DE POTENCIA: Es un indicador del correcto aprovechamiento de la energía eléctrica. El Factor de Potencia se define como la relación entre la potencia activa y la potencia aparente

( kW ) usada en un sistema

( kVA ) que se obtiene de las líneas de alimentación, que es (cos ( θ ))

coincidentemente el coseno

del ángulo entre la tensión y la corriente cuando

la forma de onda es sinusoidal pura. Comúnmente, el factor de potencia es un término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se ha convertido en trabajo. El factor de potencia es sinónimo de EFICIENCIA es decir que para que un sistema sea eficiente se requiere de un

f .d . p=1 (toda la potencia entregada es consumida por los

elementos resistivos), ojo esto no siempre se cumple debido a que las cargas industriales son reactancias de tipo inductivo.

2.2 TIPOS DE POTENCIA: Existen tres tipos de potencia. 2.2.1 Potencia Aparente (S): Es la potencia que determina la prestación en corriente de un transformador y resulta de considerar la tensión aplicada al consumo por la corriente que éste demanda.

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S=VI y su unidad es ( VA )

2.2.2 Potencia Activa o Real (P): La potencia activa (P) se obtiene de multiplicar la potencia aparente S por el "Cos", el cual se le denomina como "factor de potencia". Es la que se aprovecha como potencia útil en el eje del motor, la que se transforma en calor, etc. Es la potencia realmente consumida por el cliente y por lo tanto paga por el uso de la misma.

P=VIcos (∅ ) y su unidad es ( W ) vatios 2.2.3 Potencia Reactiva (Q): Es la potencia que los campos magnéticos rotantes de los motores o balastros de iluminación intercambian con la red eléctrica sin significar un consumo de potencia útil o activa.

Q=VIsen (∅ ) y su unidad es ( VAR )

2.3 TRIANGULO DE POTENCIAS.

T. P. Capacitivos:

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T. P. Inductivo:

2.3.1. Factor de potencia en adelanto y en atraso: Para cualquier sistema eléctrico el f.d.p puede existir en adelanto o en atraso, esto dependerá del sentido de flujo de la potencia activa y reactiva en el sistema. Si los flujos van en la misma dirección se dice que el f.d.p esta en atraso nos referimos a un circuito (inductivo), y si estos van en direcciones opuestas se encuentran en adelanto nos referimos a un circuito (capacitivo).

2.4. CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA.

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU Los equipos eléctricos que requieren corriente de magnetización para la creación de un campo, consumen potencia reactiva siendo esta la causa por el factor de potencia es diferente a la unidad. Para compensar este fenómeno se colocara paralelo al sistema un banco de condensadores. Un capacitor instalado en el mismo circuito de un motor de inducción tiene como efecto un intercambio de corriente reactiva entre ellos. La corriente de adelanto almacenada por el capacitor entonces alimenta la corriente de retraso requerida por el motor de inducción. 2.4.1. Ventajas de la corrección del factor de potencia. De manera invertida, lo que no produce un efecto adverso produce una ventaja; por lo tanto, el corregir el factor de potencia a niveles más altos, nos da como consecuencia: • Un menor costo de energía eléctrica. • Aumento en la capacidad del sistema. Al mejorar el factor de potencia se reduce la cantidad de corriente reactiva que inicialmente pasaba a través de transformadores, alimentadores, tableros y cables. • Mejora en la calidad del voltaje. Un bajo factor de potencia puede reducir el voltaje de la planta, cuando se toma corriente reactiva de las líneas de alimentación. Cuando el factor de potencia se reduce, la corriente total de la línea aumenta, debido a la mayor corriente reactiva que circula, causando mayor caída de voltaje a través de la resistencia de la línea, la cual, a su vez, aumenta con la temperatura. Esto se debe a que la caída de voltaje en una línea es igual a la corriente que pasa por la misma multiplicada por la resistencia en la línea. • Aumento de la disponibilidad de potencia de transformadores, líneas y generadores. • Aumento de la vida útil de las instalaciones.

3. PROCEDIMIENTO

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU Para efectuar dicho experimento se tiene que seguir algunos pasos para desarrollar exitosamente dicho laboratorio seguidamente brindamos los pasos a seguir:

1. Conseguimos todo los materiales para desarrollar dicho laboratorio (vatímetro, resistencia, amperímetro digital, multímetro, condensador, fuente de CA, cablesy transformador)

2. Una vez obtenida todo los materiales pasamos a medir la continuidad en los cables para asegurar que todo el montaje del circuito no tenga ningún inconveniente

3. En este tercer paso empezamos a realizar el armado del primer circuito

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4. Tomamos las medidas del vatímetro, amperímetro y las corrientes que pasan por el resistor y bobina a su vez medimos las caídas de tensión del resistor y bobina. 6. Hacemos la conexión del capacitor para mejoras el factor de potencia.

7. Una vez establecida la conexión verificamos si está correcto, ya verificada el circuito pasamos a tomar los datos como: la caída de tención y la corriente en cada rama de fase lo que nos permitirá a realizar los cálculos más adelante

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4. ANALISIS DE CIRCUITOS

4.1 CIRCUITO N° 1 SIN CONDENSADOR

MEDIDAS REALIZADAS:

        

4

Voltaje de entrada = 50.6 voltios Lectura del vatímetro = 6 w (factor de potencia = 10) Lectura del amperímetro = 1.1 A Corriente en la resistencia (R1= 40Ω) = 1.01 A Resistencia en el trasformador (R) = 0.004 Ω Resistencia en el resistor = 40 Ω Tensión en bobina = 14.81 voltios Tensión en resistencia = 38.8 voltios Tensión en bobina y resistencia = 39.9 voltios

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MEDIDAS REALIZADAS:

        

Voltaje de entrada = 49 voltios Lectura del vatímetro = 6 w (factor de potencia = 10) Lectura del amperímetro = 1.4 A Corriente en la resistencia R1(40Ω) = 1 A Corriente en el condensador (C=61.04; Xc=43.46) = 1 A Resistencia en el trasformador (Rt) = 0.004 Ω Resistencia en el resistor = 40 Ω Tensión en bobina = 14.79 voltios Tensión en resistencia = 39.9 voltios

4.3 CALCULO DE LA IMPEDANCIA DE CADA CIRCUITO Sabemos que:

|V | 2 2 Z´ L= = √ X L + R T | I|



f.d.p sin condensador 14.81 Z´ L= = X 2 +0.004 2 1.01 √ L

fdp=cos=ϕ

|R +R T|

|Z´T|

X L=¿ 14.66 Ω

2 2 2 2 Z´ T =√ X L +R = √ 14.66 + 40 = 42.60 Ω

40+0.004 fdp=cos=ϕ 42.60

=0.93

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

f.d.p con condensador 14.79 Z´ = = √ X L 2 +0.004 2 1

X L=¿ 14.789

2 2 2 2 Z´ T =√ X L +R = √ 14.789 + 40 = 42.64 Ω

40+0.004 fdp=cos=ϕ 42.64

=0.94

7. CONCLUSIONES GENERALES



El factor de potencia se puede definir como la relación que existe entre la potencia activa y la potencia aparente.



El bajo factor de potencia es causa de recargos en la cuenta de energía eléctrica, los cuales llegan a ser significativos cuando el factor de potencia es reducido.



Un bajo factor de potencia limita la capacidad de los equipos con el riesgo de incurrir en sobrecargas peligrosas y perdidas excesivas de energía



Los capacitores de potencia son la forma más práctica y económica para el factor de potencia sobre todo en instalaciones existentes.

8. BIBLIOGRAFIA

Referencias:

1. Ing. Andrés M. Karcz (2007). Fundamentos de Metrología Eléctrica. Barcelona: Ediciones técnicas Marcombo S.A

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UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DEL PERU Páginas Web:

1. http://www.monografias.com/trabajos14/factorpotencia/factorpotencia.shtml#por 3. http://www.si3ea.gov.co/Portals/0/Gie/Tecnologias/factor.pdf 4. http://159.90.80.55/tesis/000151750.pdf 5. http://electropar.com.py/pdf/electricidad/Capacitores%Factor%20de%20Potencia.pdf

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