CORRECTOR DE FACTOR DE POTENCIA DE MOTORES MONOFÁSICOSI. OBJETIVOSaber que la potencia activa es la útil, la que produce trabajo, y la potencia reactiva es la que produce perdidas. Como se mide el factor de potencia osea el cos usando estos tres instrumentos. También como se puede mejorar el factor de potencia mediante un banco de condensadores, colocado en paralelo con la carga.II. FUNDAMENTOLos sistemas eléctrico de una red de AC consumen potencia aparente! Se obtiene, con la siguiente expresión:S=∠θ×I∠ϑS=P− jQS=V . I . cosσ− jV . ISen σ Potencia aparenteP=V . I . cosσ Potencia reactivaQ=V . ISenσ Potencia activa

Cosϑ=PS

Factor de potencia

Nota:La potencia activa realiza trabajo.La potencia reactiva no realiza trabajo y sirve para crear el campo la potencia de excitación del sistema. Su presencia es indispensable debido a que los circuitos en su mayoría tienen características inductivas.

TRIANGULO DE POTENCIASIMPEDANCIA.- es la razón fasorial de la tensión y la corriente. También puede definirse como el número complejo que relaciona los favores V e I como sigue: Z = V/I

Puesto que la impedancia es un número complejo, por tanto, se puede expresar en varias formas como sigue: Forma polar : Z =|Z|∠φForma exponencial: Z=Ze jφ

Forma rectangular : Z=R+ jX ()

De (#) se observa que : Z=√R2+X 2 y φ=Tan -1(X R)X L=2×π×F×L Ω

XC=12×π×F×C Ω

Las impedancias se clasifican en:a) Impedancias puras (ideales o de laboratorio): Elemento : Impedancia Resistor :Z = R impedancia resistiva pura Inductor :Z =jwL impedancia inductiva pura Capacitor: Z =1/jwC impedancia capacitiva purab) Impedancias mixtas (prácticas) Elemento : Impedancia Resistor + inductor : Z =R +jwL impedancia Inductiva Resistor + capacitor : Z = R + 1 / jwL impedancia capacitiva Resistor + inductor + capacitor: Z = R + jwL - 1 / jwC Pero w =2π F y las unidades son Ohmios.

Se ha demostrado que la industria solo utiliza impedancias mixtas de allí la importancia de su estudio. Si tenemos una impedancia donde predomina wL o wC la impedancia se le denomina impedancia inductiva o capacitiva respectivamente.CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIALa utilización eficiente de la energía eléctrica y optimización de los factores de los factores de carga y potencia hacen necesario estar constantemente actualizados en los estudios energéticos para lograr ahorros considerables con niveles óptimos de energía.¿POR QUÉ UN FACTOR DE POTENCIA ALTO?La mayoría de cargas requieren para su funcionamiento, de las energías activa y reactiva motivo por el cual resulta importante conocer los parámetros de las cargas. Se ha demostrado que si la reactancia inductiva de una carga es grande en comparación con la resistencia entonces el factor de potencia será bajo.Las reactancias inductivas tienen que ser compensadas para lograr obtener un alto factor de potencia (0.965 < FP < 0.98)III-. EQUIPOS Y / O INSTRUMENTOS A UTILIZAR1. 1 vatímetro analógico o digital2. 1 panel de carga resistiva 3. 1 voltímetro4. 1 Amperímetro5. 1 llave cuchilla monofásica6. cables de conexión7. Tacómetro óptico IV. PROCEDIMIENTO

1. Armar el circuito como la fig. No 1

2. antes de conectar verificar que el variador de tension se encuentre “0” voltios y revisar su conexión.3. Tomar valores de V, I , W elevando el autotransformador a la tensión nominal.TABLA #1

RMOTOR=3.9ΩRFOCO=43.7Ω

Vo VL Ia In W Cosɸ RPM ILAM IMOTOR

110v 110.4V 9.5A 1.2A 115 0.91 1791 0.8AIXFOCO=0.266

0.4A

220v 220.2V 11A 2A 341 0.77 1789 1.2AIXFOCO=0.4

0.8A

Potencias S-P-Q:

4. Luego conectar una capacitancia a la entraa del motor como se muestra:

110v 220vS=132 S=440.4P=115 P=341Q=91.545 Q=280.99

5. Tomar valores de V, I, W y RPM a tensión nominal

TABLA #2C Vo vl Ia In W Cosɸ RPM ILAM IMOTOR3.84 µF 110v 110.4v 10A 1.14A 119 0.96 1800 0.8IXFOCO=0.266A0.34A

13.4µF 220v 215v 12A 1.62A 335 0.96 1784 3AIXFOCO=1APotencias S-P-Q:

110v 220vS=125.85 S=348.3P=119 P=335Q=25.239 Q=97.524

V. CUESTIONARIO1. HACER UN FUNDAMENTO TEÓRICO DEL EXPERIMENTO REALIZADO.

La mayoría de las cargas industriales (motores, transformadores...), alimentadas con corriente alterna necesitan para su funcionamiento dos tipos de energía:• Energía reactiva (Produce el campo magnético)• Energía activa (Produce el trabajo útil)Como todos los motores y transformadores tienen inductancia originaran una potencia reactiva que comparada con la potencia activa debe ser muy menor.• El usuario a nivel industrial paga por ambos tipos de potencia.• Los capacitores al reducir la potencia reactiva reducen el cobre de esta energía. Por esto es necesario un banco de condensadores porque logra:• Reducir el pago de energía eléctrica.• Reducir las pérdidas por efecto Joule en los conductores.• Liberar la capacidad de los transformadores.• Mejorar la regulación de tensión.

2. Presentar en forma tabuladas los valores tomados en el laboratorio.Esta en las tablas de arriba 3. Con los datos del Ítem 3 del procedimiento calcular: el cosɸ ,P,Q,S de la carga.1er Caso:Datos (110v):V I W110.4v 1.2A 115Sabemos :

S=I∗VS=(110.4)(1.2)=132S=132P=I∗V∗cos∅La potencia medida es “P=115”

115=(1.2)(110.4)cosɸcosɸ=0.87ɸ=39.54°

Q=V∗I∗SEN∅

Q=(110.4)*(1.2)*Sen(39.54)=91.54Q=91.545Datos (220v):V I W220.2v 2A 341Sabemos :

S=I∗VS=(220.2)(2)=440.4S=440.4P=I∗V∗cos∅La potencia medida es “P=341”341=(2)(220.2)cosɸcosɸ=0.77

ɸ=39.646°Q=V∗I∗SEN∅

Q=(220.2)*(2)*Sen(39.646)=280.99Q=280.992do CASO:Datos:V I W110.4v 1.14A 119

Sabemos : S=I∗VS=(110.4)(1.14)=119S=119

P=I∗V∗cos∅La potencia medida es “P=335”335=(1.14)(110.4)cosɸcosɸ=0.96ɸ=16.26°

Q=V∗I∗SEN∅

Q=(110.4)*(1.4)*Sen(16.26)=35.239Q=35.239Datos:V I W215v 1.62A 335Sabemos :

S=I∗VS=(215)(1.62)=348.3S=348.3P=I∗V∗cos∅La potencia medida es “P=335”335=(1.62)(215)cosɸcosɸ=0.96

ɸ=16.26°Q=V∗I∗SEN∅

Q=(215)*(1.62)*Sen(16.26)=97.524Q=97.524

4. Calcular el valor de la inductancia capacitiva como también el valor del condensador de tal mantera que el cos ΦT = 1. Para el valor de voltage de 110 tenemos los siguientes datos:

S=132;Q=91.545 ;P=115 ; v=110 ; I n=1.2Calculando el valor de L:QL=

v2

ZL

= v2

xL

xL=132.175Ω

xL=wLL=xL

2∗π∗f=0.35H

Para obtener un factor de potencia 1, xL debe ser iguala XC

XC=132.175= 1WC

C= 12∗π∗f∗132.175

=20 µF

Para el valor de voltage de 220 tenemos los siguientes datos:S=440.4 ;Q=280.99 ;P=341 ;v=220 ; I n=2Calculando el valor de L:QL=

v2

ZL

= v2

xL

xL=172.248Ω

xL=wLL=xL

2∗π∗f=0.456 H

Para obtener un factor de potencia 1, xL debe ser iguala XC

XC=172.248= 1WC

C= 12∗π∗f∗172.248

=15.3 µF

5. Explicar las diferencias que existen al colocar una bobina en serie con el motor, así como el condensador al ingreso. En plantas industriales, la forma más práctica y económica para la corrección del bajo factor de potencia es la utilización de condensadores. La corriente del condensador es usada para suplir

en su totalidad o en parte, las corrientes magnetizantes requeridas por las cargas.Los condensadores mejoran el factor de potencia debido a que sus efectos son exactamente opuestos a los de las cargas reactivas ya definidas, eliminando así el efecto de ellas.No se debe efectuar una compensación excesiva (Qc>QL) ya que, en tal caso, resulta una potencia reactiva capacitiva con problemas similares a la inductiva. Además, en caso de sobre-compensación se puede establecer un aumento de la tensión de los equipos con respecto a la de la red.Para determinar la potencia de los condensadores a utilizar en sistemas de compensación central o por grupos, se suma el consumo de potencia reactiva de todos los equipos teniendo en cuenta un factor de simultaneidad adecuado.OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES

La resistencia del motor es menor a la resistencia del foco. A mayor potencia del motor menor será su resistencia. La resistencia aproximada de un foco de 100W será 40Ω. Todo motor tendrá potencia reactiva, y es nuestro deber que esta potencia reactiva no sea muy grande comparada con la potencia activa. La bobina hace más pequeño el factor de potencia El condensador aumenta el factor de potencia. Se debe procurar tener al factor de potencia entre el siguiente rango: 0.99cos0.96. El abastecimiento de energía para zonas industriales es independiente al de las zonas residenciales, debido a que en las fábricas utilizan mayormente motores y como sabemos estos producen reactivos. La resistencia del foco en caliente es mayor que la comparada en frío.