WeimarFX El ABC de La Calidad de La Energia Electrica Enriquez Harper

5/10/2018 WeimarFX El ABC de La Calidad de La Energia Electrica Enriquez Harper - slidepdf.com

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A mis hermanos Tere y Agustín?

por apoyo que siempre me han dado,

CENTRO D. LltC ¡ AUTO" 'TIZA ION lf

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Los PROBLEMAS DE CALIDAD DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA incluyen un amplio rango de

conceptos que dificultan que el material se pueda organizar en una

forma integral, por lo que este libro constituye un intento por proporcionar

los elementos fundamentales para el estudio de los problemas de

ca li dad de la energía, En realidad está constituido por una cole cc ión de

material sobre sistemas eléctricos que el autor ha hecho para

presentación de conferencias y cursos de capacitación, pero se espera

que no sólo proporcione ios conceptos básicos, sino que también

contribuya a la solución de problemas relacionados con la calidad de la

energía eléctrica.

El contenido incluye los temas relativos a los efectos de las variaciones de

voltaje en los equipos sensibles, el estudio de las armónicas y sus efectos,

los problemas con los transitorios de voltaje, la aplicación de capacitores

en los sistemas eléctricos y los problemas relacionados con las redes de

tierra y la conexión a tierra de equipos sensibles.

La realización de este libro fue posible a la invaluble ayuda de la Lic. Aída

García Bonola y del Ing. Jesús Pacheco Agosto, a quienes expreso mi

agradecimiento, así como a todos quienes han sido mis alumnos en los

cursos de calidad de la energía eléctrica que se imparten en el Instituto

de Ingeniería en Electricidad y Electrónica (IEEE), Sección México, por sus

valiosos comentarios.

PÁGINA

¿Para qué s i rven los capaci to res?

Los Capaci to res y la Correcc ióndel Factor de Potencia Cap ítu lo 4

estado sólido (tiristores), ya que se proyectan especialmente para operar en altas

tensiones.

d) Utilización de bancos de capacitores. Estos, proporcionan la potencia reactiva de

carácter capacitivo que sea necesaria, pudiéndose instalar en bancos fijos obancos formados por secciones fijas y secciones desconectables.

El uso de capacitores de potencia comparado con el uso de otros medios de

generación de potencia reactiva, implica entre otras, las ventajas de un bajo costo

por kVAR instalado, un fácil manejo y mantenimiento sencillo y barato, que en

muchos casos se hace prácticamente inexistente. Esto último, es el motivo de la

aceptación universal que han tenido los capacitores de potencia en todos los

sistemas de energía eléctrica, teniendo una demanda notablemente creciente. A

continuación, se presentan algunos ejemplos de la aplicación de capacitores:

EJEMPLO|

Considere un motor de inducción trifásico de 500 KP, 60 Hz, 4160 V conectado en

estrella, con una eficiencia a plena carga del 88%, con un factor de potencia en

atraso de 0.75 y conectado a un alimentador. Se desea corregir el factor de potencia

de la carga a 0.9 en atraso, conectando 3 capacitores en la carga, determine lo

b) La capacitancia de cada unidad, si son conectados los capacitores en delta, enmicrofaradios.

c) La capaci tancia de cada unidad, si son conectados los capaci tores en estrella.

[SOLUCIÓN |

a) P = 5 0 0 H P f 60 Hz

Efic = 88% 1 HP = 745.7 watts

fp1 = 0.75

fp2 = 0.90

Vt = 4160 Volts

Mejoramiento del factor de potencia

Los Capacitores y la Correccióndel Factor de Potencia Capítulo 4

4 .6 MEJORA MIENTO DEL FACTOR DE POTENCIA DE

MOTORES DE INDUCCIÓN Y TRANSFORMADORES

El motor de inducción es el más amplio contribuidor de la carga reactiva en un

sistema eléctrico industrial. Este factor de potencia tiende a incrementarse con el

crecimiento en los caballos de potencia (HP) para una velocidad dada. Similarmente,

para un valor de caballos de potencia dado, el factor de potencia decrece con la

disminución de la velocidad.

El factor de potencia de un motor de inducción deberá ser mejorado por la conexión

directa de un capacitor a través de las terminales del motor, o alternativamente por la

conexión de un capacitor a las líneas de suministro del motor.

CORRECCIÓN INDIVIDUAL DE MOTORES

La práctica de conectar un capacitor en el arranque de un motor de inducción y

operar al motor y al capacitor como una unidad está umversalmente establecida, y

esto es recomendado donde no hay objeciones sobre razones técnicas y

económicas. Un tamaño adecuado del capacitor dará un valor casi constante de

factor de potencia sobre el rango normal de carga, puesto que las variaciones en los

kVAr del motor son comparativamente pequeñas.

Se debe tener cuidado en la decisión del valor de kVAr del capacitor en relación a los

kVA de magnetización de la máquina. Si el valor es demasiado alto, podríaresultar en un daño para el motor y el capacitor, si el motor sigue girando

después de su desco nexión de la línea, podría actuar como un generador auto-

excitado y producir un voltaje más alto que el de la línea.

Si el motor es conectado otra vez, antes de que la velocidad haya bajado al 80% de

la velocidad normal de operación, el alto voltaje será sobreimpuesto en los circuitos

de suministro y puede existir un pico que dañe a otros tipos de equipos.

Como una regla general para determinar el correcto tamaño del capacitor para una

corrección individual de un motor, éste deberá tener un valor de kVAr que no exceda

el 85% de los kVA de magnetización normales sin carga del motor. Sin embargo el85% no constituye una regla invariable, y para motores de anillos deslizantes y

motores de inducción jaula de ardilla con arranque directo a la línea, en los cuales

nunca existe vínculo en su operación con la velocidad síncrona, el valor podría ser

excedido, pero nunca más allá del 90%.

Prob lemas asoc iados con la sobre correcc ión de motores

Los Capacitores y la Correccióndel Factor de Potencia Capítulo 4

c) El ajuste del mecanismo de sobrecarga en el arrancador del motor no

(2) Local ización B

El capacitor instalado en el lado de carga del arrancador, pero no en el lado de la

línea del relevador de sobrecarga, por lo tanto:

a) El tamaño del capacitor depende de la corriente de magnetización del

motor.

b) La corriente de arranque se reduce.

c) El ajuste de sobrecarga del motor permanece sin cambio, como si no

hubiera capacitor.

(3) Local ización C

El capacitor es instalado en el lado de la carga en ambos, tanto del arrancador como

del relevador de sobrecarga del motor, por lo tanto:

a) El tamaño del capacitor depende de la corriente de magnetización del

motor.

b) La corriente de arranque se reduce.

c) El ajuste de sobrecarga del motor (OLTA) debe ser reducido como sigue:

cambia.

OLTA (con capacitor) = OLTA(s¡n capacitor) xFactor de potencia sin capacitor

Factor de potencia con capacitor

Mejoramiento del factor de potencia en transformadores

Los Capacitores y la Correccióndel Factor de Potencia Capítulo 4 Capítulo 4

Su min is t ro S u m i n i s t r o S u m i n i s t r o

De s c o n e c ta d o r De s c o n e c ta d o r

Fu s ib le

Ar ra n c a d o r

LOCALIZACION A

| |Ca p a c i to r

So b re c a rg a

LOCALIZACION B

De s c o n e c ta d o r

Fu s ib le

O n A r r a n c a d o r

So b re c a rg a

1 1 Ca p a c i to r

iMotor J

LOCALIZACION C

FIGURA 4.18 DIAGRAMA QUE ILUSTRA ALTERNA TIVAS DE LOS PUNTOS DONDESE PUEDEN CONECTAR C APACITORES PARA CORREGIR ELFACTOR DE POTENCIA.

En cualquier sistema de distribución, el único elemento de la planta que

continuamente está en el circuito es el transformador. Por lo tanto, es conveniente

conectar un capacitor directamente en las terminales del secundario del

transformador, para que esté en el circuito permanentemente. Los beneficios de esto

para un consumidor con recargos en la tarifa de factor de potencia promedio es que

la potencia total de los capacitores requeridos para corregir a la planta completa

pueden ser significativamente reducidos.

En lugares en donde a los consumidores se le aplican recargos por las tarifas de

penalización, por tener unidades de potencia reactiva en atraso, la corrección en el

transformador se hace necesaria. Lugares en donde se tienen numerosos

transformadores y una alta diversidad de cargas de mediana tensión,

compensándose con la corriente de magnetización de los transformadores, pueden

prescindir de la necesidad de tener un banco central de capacitores controlados

automáticamente.

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