PRCTICA N 7

1. TTULO: CORRECCION DEL FACTOR DE POTENCIA

2. OBJETIVO: Corregir el factor de potencia en un circuito R-L mediante insercin de capacitores en serie o en paralelo y analizar los efectos en: corriente, voltaje y potencia activa..

3. PARTE EXPERIMENTAL:

3.1. Esquemas de conexiones realizados y mtodo empleado:

3.2 Materiales utilizados:

3.2.1 Elementos activos: 1 Auto transformador

3.2.2 Elementos pasivos: 1 Restato de 86 1 Capacitor de 0-10 F 1 Banco de capacitores 1 Inductor ncleo de aire

3.2.3 Equipo de medida: 1 Voltmetro A. C.

1 Ampermetro A. C.

1 Cosfimetro A.C.

1 Vatmetro A.C.

3.2.4 Elementos de maniobra: 1 Interruptor bipolar con proteccin

4 Interruptores simples

Juegos de cables

3.3. Procedimiento:

3.3.1 Conversar con el profesor sobre objetivos y tareas, anotar las caractersticas del equipo. 3.3.2 Armar el circuito de la figura, incluyendo el equipo de maniobra y proteccin.

3.3.3 Alimentar el circuito con un voltaje de 100v y tomar medidas de voltaje, corriente,

potencia activa y factor de potencia.

3.3.4 Manipulando adecuadamente los elementos de maniobra conecte el capacitor en serie

con la carga (86+4+j60). Con el Cosfmetro correctamente conectado variar la

capacitancia para corregir el factor de potencia hasta un valor cercano a la unidad.

Insertar 3 valores adicionales entre 0 y C mx, repetir las medidas del numeral 4.3 para

cada nuevo valor de C.

3.3.5 Manipulando adecuadamente los elementos de maniobra conseguir que el capacitor

decdico quede en paralelo con la impedancia original de carga y repetir el numeral 4.4

del procedimiento.

4. DATOS EXPERIMENTALES:

DATOS

Elemento Valor V (V) I (A)

R 170 38 0.21 0 Fase

C 10 F 83 0.33 83 Adelanto

L 761,4 mH ; 346 46 0.1 35 Atraso

25W 86 0.18 2 Atraso

40W 66 0.26 1 Atraso

Equivalente 123 0.42 29 Adelanto

VOLTAJE [V] CORRIENTE [A] ANGULO

ELEM. Medi

do

Terico Error

%

Medid

o

Teric

o

Error

%

Medido Terico Error

%

TOTA

L

123 120 2.44 0,42 0.4809 12,66 29

adelanto

17,4646

adelanto

66,05

Z1 38 45,1746 15,88 0.21 0.2657 20,96 0 0 0

Z2 46 44,4471 3,4938 0.1 0.0989 1,11 35

atraso

39,679

atraso

11,79

Z3 83 73,846 12.4 0.33 0.2784 18,53 83

adelanta

90

adelanto

7,78

5. CUESTIONARIO:

5.1 Definir los parmetros que influyen en la correccin del factor de potencia para cada mtodo .

MTODO CON CAPACITORES EN SERIE: Los parmetros que influyen en este mtodo son: la corriente que circula por dichos capacitores, la potencia reactiva que se registra y el valor de la capacitancia colocada para la correccin del factor de

potencia, aunque la corriente si es que es un circuito serie va a ser la misma tanto para los elementos del circuito original como para los capacitores colocados. MTODO CON CAPACITORES EN PARALELO: Los parmetros que influyen en este mtodo son: el voltaje que circula por los capacitores, la potencia reactiva que se registra debido a la colocacin de estos capacitores. Otro factor que es importante es la capacitancia de dichos condensadores, puesto que depende de su valor para poder corregir el factor de potencia. 5.2 Cules son las ventajas de operacin de un sistema de energa elctrico, cuando se ha mejorado el factor de potencia?

La correccin del factor de potencia permite:

Los capacitores aumentan el rendimiento de carga en los transformadores.

Para la operacin de los capacitores no se necesita combustible alguno por lo tanto las prdidas son muy reducidas.

Reduce las prdidas ocasionadas por el efecto Joule.

No es necesario el mantenimiento constante.

La conexin de capacitores es sencilla y los gastos de operacin son mnimos.

Regula el Voltaje

Incide en la capacidad de conduccin de los cables.

Elimina el cargo econmico debido a la disminucin de la intensidad y por consecuencia el costo de transporte de energa.

Evita el pago de recargos por consumo de energa reactiva. Reduccin del valor de potencia aparente. Reduccin de prdidas de energa activa al reducirse la corriente conducida en la instalacin. Aumento del nivel de tensin en el extremo de la distribucin. Incremento de la vida til del sistema. Disminucin de prdidas en conductores.

5.3 Decidir el mtodo de correccin del factor de potencia entre serie y paralelo para sistemas

industriales. Explicar y justificar plenamente la decisin.

En los sistemas industriales se escoge de preferencia el mtodo en paralelo, puesto que el costo de varios capacitores es mucho mayor que uno equivalente. Si analizamos las capacitancias equivalentes en serie, se suman los inversas de las respectivas capacitancias, con lo cual se necesita un mayor nmero de capacitores para poder corregir este factor. Si se utilizan capacitores en paralelo (la capacitancia

equivalente se encuentra sumando las capacitancias de cada condensador), se lograr un valor de capacitancia equivalente mucho mayor con menos condensadores conectados, con lo cual tambin se lograra una ventaja econmica en el ahorro de la compra de capacitores. ANLISIS TCNICO: Entre los sistemas tcnicamente disponibles para compensar la energa reactiva, los capacitores son usados con mayor frecuencia porque presentan las siguientes ventajas : - No consumen energa activa - Su costo es comparativamente menor - Son fciles de instalar - Poseen larga vida til - Prcticamente no requieren mantenimiento

No se debe efectuar una compensacin excesiva (Qc>QL) ya que, en tal caso, resulta una potencia reactiva capacitiva con problemas similares a la inductiva. Adems, en caso de sobre-compensacin se puede establecer un aumento de la tensin de los equipos con respecto a la de la red.

Para determinar la potencia de los condensadores a utilizar en sistemas de compensacin central o por grupos, se suma el consumo de potencia reactiva de todos los equipos teniendo en cuenta un factor de simultaneidad adecuado.

En una red de baja tensin, los capacitores pueden ser instalados en 3 niveles diferentes : compensacin central, sectorial o individual.

INSTALACIONES CENTRALES:

Ventajas:

- Elimina el recargo por consumo de energa reactiva

- Es la alternativa ms econmica porque toda la instalacin se concentra en un lugar

- Descarga el transformador

INSTALACIONES SECTORIALES

Ventajas:

- Elimina el recargo por consumo de energa reactiva

- Descarga las lneas de alimentacin reduciendo las prdidas resistivas ( R I2 )

- Mantiene un criterio econmico al concentrar la compensacin de cada sector

- Descarga el transformador

Observacin :

- Solucin adoptada generalmente en grandes instalaciones.

INSTALACIONES INDIVIDUALES:

Ventajas:

- Elimina el recargo por consumo de energa reactiva

http://www.monografias.com/trabajos15/calidad-serv/calidad-serv.shtml#PLANThttp://www.monografias.com/trabajos11/teosis/teosis.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos11/grupo/grupo.shtml

- Desde un punto de vista tcnico es la solucin ideal porque la energa reactiva es compensada en el mismo lugar donde aparece el consumo; por lo tanto elimina en forma completa las prdidas resistivas ( R I2 )

- Descarga el transformador

Observacin :

- Generalmente es la solucin ms costosa por la gran cantidad de instalaciones que requiere

ANLISIS ECONMICO:

La correccin o mejora del factor de potencia es econmicamente factible siempre que la disminucin en el costo

anual de la electricidad excede el costo liquidado de la instalacin de los capacitores requeridos.

El factor de potencia se puede mejorar instalando capacitares en la entrada de servicio a la fbrica o empresa

comercial.

En las industrias los capacitores han de ser localizados en o cerca de las cargas a fin de obtener el mnimo costo y

los mximos beneficios.

Un grave problema econmico que se presenta debida a un bajo factor de potencia en la industria es el

incremento de la facturacin elctrica por mayor consumo de corriente

5.4 En que caso aplicara usted un mejoramiento del factor de potencia en serie. Fundamente su aseveracin

La correccin del factor de potencia en serie se aplica en las industrias en las que se requiere potencias

pequeas, este caso la ayuda que brinda dicha conexin es el ahorro de dispositivos que permitan

conectar y desconectar capacitores debido a la cantidad de carga que se tenga funcionando dentro del

sistema. Generalmente es aplicable en motores trifsicos en los cuales los capacitores se protegen con

los mismos fusibles del motor, adems en generadores y transformadores para aumentar su

rendimiento.

5.5 Comentar los errores, interpretar y justificar.

Para resolver el circuito aplicamos el mtodo de anlisis de mallas.

Ejemplos de calculo:

Circuito RL

atrasoCos

AI

jZ A

8321.06901.33

6901.339245.06901.331665.108

0100

6901.331665.1086090

1

Circuito RLC paralelo

atrasoCos

AjI

AjI

AjI

I

I

jjj

jj

Planteamos

jjwC

jZ

FCPara

jZ

II

III

II

B

A

B

A

B

A

B

A

A

9371.04361.20

6901.339245.05128.07692.0

902262.02262.0101

4361.208209.02866.07692.0

0

100

0971.44260906090

60906090

0971.442106*60**2

11

6

;6090

1

15

6

2

1

Calculo de errores:

%100*.

Ar

ArAmE

Para I:

%11.0%100*8209.0

8209.082.0

E

Para I1:

%73.3%100*9245.0

9245.089.0

E

Para I2:

%42.20%100*2262.0

2262.018.0

E

Para cos:

%96.3%100*9371.0

9371.09.0

E

Circuito RLC serie

adelantoCos

I

jjjZ

jjwC

jZ

FCPara

jZ

C

B

A

9994.00088.2

0088.21104.10088.20553.90

0100

0088.20553.901567.3901567.636090

1567.631042*60**2

11

42

6090

6

Para I:

%2848.6%100*1104.1

1104.104.1

E

Para cos:

%14.0%100*9994.0

9994.0998.0

E

\

6. APLICACIONES:

- Filtros, para seleccionar o rechazar corrientes con frecuencias concretas. Los filtros en que puede variarse la capacitancia o la inductancia se utilizan para sintonizar receptores de radio y de televisin a la frecuencia de las emisoras, de forma que el receptor acepta la frecuencia del

emisor y rechaza las dems.

- La mayora de los anlisis en detalle, de datos de vibracin de mquinas se hacen en el dominio de la frecuencia, pero algunas informaciones se pueden interpretar ms fcilmente en el dominio del tiempo.

- Mediante los diagramas fasoriales se pueden visualizar claramente lo que est ocurriendo en un circuito ya que el mismo puede ser capacitivo o inductivo dependiendo del ngulo final entre el

voltaje total y la corriente total.

7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES: - Debemos tener muy en cuenta la manera de conectar el cosfmetro, ya que una mala conexin en

este instrumento puede causar daos.

- La forma de conectar un cosfmetro es similar a la de un vatmetro.

- Nos pudimos dar cuenta de que el cosfmetro tambin puede ser empleado para redes trifsicas con solo cambiar la forma de conexin.

- En cierto elementos tenemos retrasos o adelantos de la corriente, mientras que en otros no existe ni adelantos ni retrasos.

- En esta prctica pudimos visualizar que en CA siempre existir un ngulo entre la corriente y el voltaje en las impedancias que se encuentren formadas por una parte real y

una parte imaginaria, pero si la impedancia se encuentra formada solo por una parte real

el ngulo siempre ser cero.

- En el diagrama fasorial se puede representa cada una de las corrientes y los voltajes que existen en un circuito, adems de que es una forma muy fcil de resolucin del circuito y

mediante los ngulos podemos darnos cuenta de que clase de elementos se encuentra

constituido nuestro circuito.

- La relacin que existe entre la potencia, corriente y el voltaje en un elemento es:

cos** IVP

Donde el cos representa el factor de potencia en un elemento, y se dice que el factor de

potencia se atrasa o se adelante en funcin de la corriente.

- Mediante esta prctica pudimos verificar que el favor es una funcin senoidal o cosenoidal modificada. El ngulo es positivo cuando estamos trabajando con un

capacitor debido a que la potencia es el conjugado de la corriente. Y el ngulo es

negativo cuando estamos trabajando con un inductor debido a que la potencia es el

conjugado de la corriente.

- Cuando existe una impedancia con ngulo negativo esto implica que hay una corriente adelantada, y con ngulo positivo implica un atraso de corriente. Con lo cual se nos hace

ms fcil identificar de qu clase de circuito se trata.

- Para utilizar fasores siempre los valores con los que trabajemos deben ser los eficaces es

decir Vmx/ 2 ya que los instrumentos utilizados de medida en esta prctica solo nos entregan valores eficaces.

-

8. BIBLIOGRAFA:

*DORF, R y SVOBODA, J; Circuitos Elctricos; Editorial ALFAOMEGA; 2006; Mxico

*EDMINISTER, J y MAHMOOD, N; Circuitos Elctricos; Editorial Mc Graw Hill; 1997; Espaa

* R. BOYLESTAD; FUNDAMENTOSDE ELECTRNICA;; Cuarta edicin