Berriossofiaasig1
-
Upload
zerimar27 -
Category
Engineering
-
view
34 -
download
9
Transcript of Berriossofiaasig1
1
Ministerio de Educación Superior
Universidad Fermín Toro
Valera. Edo Trujillo
Potencia Eléctrica
Profesora
Matilde Garcia
Circuitos II
Estudiante
Sofia Berrios
CI:17605831
2
Introducción
La potencia eléctrica se define como la cantidad de energía que se
transmite cierta unidad de tiempo. La potencia eléctrica puede ser de tres tipos:
potencia activa, reactiva y aparente. La potencia aparente es la energía total
formada por la activa y reactiva.
El sistema eléctrico tiene como propósito fundamental satisfacer la
demanda de potencia eléctrica requerida por el consumidor. Los niveles de
voltaje y valor de la frecuencia debe mantenerse dentro de ciertos niveles, dada
las condiciones de operación de sistema y de acuerdo a las inyecciones de
potencia real y reactiva que representa la generación y carga en los nodos de
red es posible determinar la condiciones eléctricas.
Por lo anteriormente mencionado resulta importante conocer a cabalidad
los conceptos de estas potencias, en el trabajo que se presenta a continuación
se muestra una investigación acerca del cálculo de las potencias en un sistema,
se da una definición del factor de potencia, así como también los diferentes
tipos de factores que existen y además se da una breve definición de la
corrección del factor de potencia, mostrando además ejemplos prácticos de
cada uno de los puntos de estos puntos.
3
Indice
Pag.
Portada……………………………………………………………………………….1
Introducción…………………………………………………………………………2
Indice………………………………………………………………………………….3
Calculo de potencias de un sistema…………………………………….4-6
Calculo de potencia total……………………………………………………...7
Factor de potencia………………………………………………………....8-11
Correccion factor de potencia…………………………………………11-12
Conclusiones…………………………………………………..………………..13
Bibliografia……………………………………………………………………….14
4
Cálculos de las potencias en un sistema
Potencia Activa
Es la que se transforma en energía en los receptores y es la única que se
transforma en energía útil. Cuando tenemos una carga resistiva conectada en
un circuito eléctrico la llamamos carga activa y si adicionalmente conocemos el
valor de la tensión eléctrica y la corriente que circula por la resistencia, la
potencia se calcula como el producto de la tensión por la intensidad.
Para realizar el cálculo de las potencias presentes en un sistema se emplea el
triángulo de potencias que se muestra en la figura 1
Figura nro 1 Triangulo de potencias
Donde
S= es la potencia aparente
Q=Potencia reactiva
P=Potencia activa
Calculo de la potencia activa
Según el triángulo que se muestra en la figura nro 1, la potencia activa
se determina por medio de la siguiente formula
Potencia Activa = S x coseno ρ
5
Donde
coseno ρ se conoce como Factor de Potencia
S=potencia aparente
Ejemplo de cálculo
Si queremos conocer la potencia que desarrolla un motor eléctrico
monofásico, cuyo consumo de corriente es de 10,4 ampere (A), posee un factor
de potencia o Cos = 0,8 y está conectado a una red eléctrica de corriente
alterna también monofásica, de 220 volt (V).
Sustituyendo estos valores en la fórmula anterior tendremos:
P = 220 *10,4 *0,8 = 1830,4 watt
Como vemos, la potencia de ese motor eléctrico será de 1830,4 watt. Si
convertimos a continuación los watt obtenidos como resultado en kilowatt
dividiendo esa cifra entre 1 000, tendremos: 1830,4 ÷ 1000 = 1,8 kW.
Potencia reactiva
Es la potencia disipada por las cargas reactivas (Bobinas o inductores y
capacitores o condensadores). Se pone de manifiesto cuando existe un trasiego
de energía entre los receptores y la fuente, provoca pérdidas en los
conductores, caídas de tensión en los mismos, y un consumo de energía
suplementario que no es aprovechable directamente por los receptores. Como
está conformada por bobinas y capacitores es importante saber que las bobinas
se toman positivas y los condensadores negativos
Calculo de la potencia reactiva
Se representa por la letra Q y se calcula por medio de la siguiente
ecuación deducida de la figura 1
6
Q = S* seno φ; se mide en VAR (voltio amperios reactivos)
Ejemplo de cálculo
La potencia activa de una instalación es de 5 kW cuando la conectamos a 220
V.
Si el factor de potencia o coseno del ángulo de fase es de 0,7. Determine la
potencia reactiva
P=V*I*Cos(phi)
Podemos hallar la corriente I a partir de esta formula
I=P/(V*Cos(phi))
I=5000/(220*0.7)
I=32.46
Ahora
S=V*I
S=220*32.46
S=7,14 kVA
Finalmente determinamos la potencia reactiva
Q=V*I*Sen (phi)
Q=220*32.46 sen(45.57)
Q=5.1 kVAR
7
Calculo potencia total
Es la suma vectorial de las potencias activa y reactiva. Resulta de la
suma geométrica de las potencias activa y reactiva. Esta potencia es la que
realmente suministra una planta eléctrica cuando se encuentra funcionando al
vacío, es decir, sin ningún tipo de carga conectada, mientras que la potencia
que consumen las cargas conectadas al circuito eléctrico es potencia activa (P).
Tambien se podria representar como la suma vectorial de la potencia activa y la
reactiva. La potencia aparente se representa con la letra “S” y su unidad de
medida es el volt-ampere (VA).
Calculo de la potencia total
Para determinar este tipo de potencia se emplea la siguiente formula
S=V*I
Donde
S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA)
V = Voltaje de la corriente, expresado en volt
I = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A)
Ejemplo de cálculo
Si queremos conocer la potencia que desarrolla un motor eléctrico
monofásico, cuyo consumo de corriente es de 10,4 ampere (A), y está
conectado a una red eléctrica de corriente alterna también monofásica, de 220
volt (V), sustituyendo estos valores en la fórmula anterior tendremos:
S = 220 *10,4 =2288 watt
8
Factor de potencia
Es un indicador cualitativo y cuantitativo del correcto aprovechamiento
de la energía eléctrica. También podemos decir, el factor de potencia es un
término utilizado para describir la cantidad de energía eléctrica que se ha
convertido en trabajo. Como el factor de potencia cambia de acuerdo al
consumo y tipo de carga, repasaremos algunos conceptos para expresar
matemáticamente el Factor de Potencia puede tomar valores entre 0 y 1, lo que
significa que:
0 1
muy malo 0,95 excelente
Representación grafica
Figura nro 2 Representación gráfica del factor de potencia
Consecuencias de una bajo factor de potencia
En caso que el Factor de Potencia sea inferior a 0,95, implica que los
artefactos tienen elevados consumos de energía reactiva respecto a la energía
activa, produciéndose una circulación excesiva de corriente eléctrica en sus
instalaciones y en las redes de la Empresa Distribuidora, a saber:
9
- Provoca daños por efecto de sobrecargas saturándolas.
- Aumentan las pérdidas por recalentamiento.
- Aumenta la potencia aparente entregada por el transformador para igual
potencia activa utilizada.
- Además, produce alteraciones en las regulaciones de la calidad técnica del
suministro (variaciones de tensión), con lo cual empeora el rendimiento y
funcionamiento de los artefactos y quita capacidad suficiente de respuesta de
los controles de seguridad como ser interruptores, fusibles, etc.
Como mejorar el factor de potencia
Los excesivos consumos de energía reactiva pueden ser compensados
con CAPACITORES.
Éstos son elementos eléctricos que, instalados correctamente y con el valor
adecuado, compensan la energía reactiva necesaria requerida por la instalación
interior, elevando el Factor de Potencia por sobre los valores exigidos. Estos
elementos deben ser conectados por instaladores electricistas habilitados ya
que este tema presenta cierta complejidad.
Calculo de factor de potencia
El coseno ρ que se muestra en la figura nro 1 también se conoce como
"Factor de Potencia", es el ángulo de desfase entre la V y la I. En otras palabras
Según esto, tenemos para cada tipo de circuito:
Resistivo puro: La V y la I están en fase. Ángulo de desfase 0º; coseno 0º =
1. El factor de potencia en receptores de resistencias puras es 1. Se
10
llaman circuitos R.
Inductivo puro: La V está adelantada 90º respecto a la I. Angulo de desfase
90º, coseno 90º = 0; el factor de potencia es 0. Se llaman circuitos L.
Capacitivo puro: La V está atrasada 90º respecto a la I. Angulo de desfase -
90º, coseno -90º = 0; el factor de potencia 0. Se llaman circuitos C.
Ejemplo de cálculo
Calcular el factor de potencia de una instalación que tiene el siguiente
triángulo de potencias:
P= 5 kW y Q= 4kVAr
Del triángulo vemos que:
S2= P2 + Q2
De aquí:
S= 6403,12 VA
El cos φ es:
11
Realizando la operación:
Corrección del factor de potencia
Cuanto menor sea el factor de potencia, mayor será la diferencia entre
la potencia aparente y la activa y más energía innecesaria se consumirá. A
menor factor de potencia, más intensidad se consumirá.
Las compañías eléctricas no cobran por la potencia reactiva, pero
penalizan por consumos con factor de potencia bajo, requieren que sus
clientes tengan un factor de potencia lo más próximo posible a 1
Como corregir el factor de potencia
Los efectos inductivos y capacitivos se contrarrestan, como la mayoría de
los receptores son de tipo inductivo, hay que instalar cargas capacitivas
Para reducir el factor de potencia, debemos reducir el ángulo φ, para
lo que, como hemos visto anteriormente, debemos aplicar una potencia
reactiva Qc. φ es el ángulo inicial y φ1, el que queremos conseguir. Q1 será la
potencia aparente final y Q, la que teníamos inicialmente.
12
Figura 4.Coreccion de factor de potencia
Como observamos en el triángulo de potencias para calcular Qc, tendremos
que hacer Q menos Q1:
Q=P tg φ
Q1=P tg φ1
Qc=Q-Q1
Qc=P(tg φ-tg φ1)
13
Conclusiones
Para el uso racional de la energía, es prioritaria la corrección del Factor
de Potencia. El valor del factor de potencia es determinado por el tipo de cargas
conectadas en una instalación y es adimensional tomando valores entre 0 y 1.
En un circuito resistivo puro: φ = 0 Esto es la corriente y la tensión 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 corriente y la
tensión están en cuadratura : φ = 90 ° , siendo el factor de potencia igual a
cero.
14
Bibliografia
L.I. Eguíluz M. Magaña, P.Benito y J.C. Lavandero “El factor de potencia del
sistema, su relación con las pérdidas de distribución en redes distorsionadas y
efectos del empleo de condensadores en la mejora del fp”.
E.T.S.I.I.T. Universidad de Cantabria. P.S. Filipski, “Polyphase apparent power
and power factor under distorted waveform conditions”. IEEE Trans. On Power
Delivery, Vol. 6, No. 3, July 1991.
http://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1020147516/1020147516.PDF
http://www.areatecnologia.com/electricidad/potencia-electrica.html
http://www.trifasica.net/pdf/TEMA_9._POTENCIA_EN_SISTEMAS_TRIFASICOS.
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lep/mendez_s_j/capitulo1.pd
f
http://electricosaficionados.blogspot.com/2011/10/potencia-activa-reactiva-y-
aparente.html
http://www.epe.santafe.gov.ar/?id=519
https://www.google.co.ve/#q=ejercicios+correcci%C3%B3n+de+factor+de+p
otencia&spell=1
http://www.metas.com.mx/guiametas/La-Guia-MetAs-10-02-
factor_de_potencia.pdf