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LABORATORIO N°05I. OBJETIVOS

Como mejorar el factor de potencia

II. FUNDAMENTO TEORICOEl diseño de todo sistema de transmisión de potencia es muy sensible a la magnitud dela corriente en las líneas según lo determinen las cargas aplicadas.Mayores corrientes dan por resultado mayores pérdidas de potencia (por un factorcuadrático dado que P _ I2R) en las líneas de transmisión debido a la resistencia de laslíneas. Las grandes corrientes requieren también conductores más grandes,incrementando la cantidad de cobre necesario para el sistema, y, obviamente,demandarán mayor capacidad de generación por parte de la compañía que proporcioneel suministro.Deberá realizarse todo esfuerzo posible para mantener los niveles de corriente almínimo. Dado que el voltaje de línea de un sistema de transmisión es fijo, la potenciaaparente está relacionada directamente con el nivel de corriente.A su vez, mientras menor sea la potencia aparente neta, menor será la corrienteextraída de la fuente. Por tanto, se extraerá la mínima corriente de la fuente cuando S_ P y QT _ 0. Observe el efecto de niveles decrecientes de QT sobre la longitud (ymagnitud) de S en la figura 1, para la misma potencia real. También advierta que elángulo del factor de potencia se aproxima a cero grados y que Fp se aproxima a 1,mostrando que la red aparece más y más resistiva en las terminales de entrada.El proceso de introducir elementos reactivos para llevar al factor de potencia lo máscercano a la unidad se denomina corrección del factor de potencia. Dado que lamayoría de las cargas son inductivas, el proceso involucra normalmente la introducciónde elementos con características terminales capacitivas cuyo único propósito esmejorar el factor de potencia.Por ejemplo, en la figura 2 (a), una carga inductiva está extrayendo una corriente IL queposee un componente real y uno imaginario. En la figura 2 (b), se añadió una cargacapacitiva en paralelo con la carga original para elevar el factor de potencia del sistematotal al nivel de factor de potencia unitario.Observe que al colocar todos los elementos en paralelo, la carga sigue recibiendo elmismo voltaje terminal y extrae la misma corriente IL. En otras palabras, la carga semantiene al margen de si está conectada como se muestra en la figura 2 (a) o como enla figura 2 (b).

Figura 1.- demostración del impacto de corregir el factor de potencia sobre el triángulo de potencia deuna red

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Figura 2.- demostración del impacto de un elemento capacitivo sobre el factor de potencia de una red.

Al resolver para la corriente de fuente en la figura 2(b):= += + ( ) += ( ) + +Si se elige de tal forma que = , entonces:= ( ) + (0) = ( )∠0°El resultado es una corriente de fuente cuya magnitud será igual a la parte real de lacorriente de carga, la cual puede ser considerablemente menor que la magnitud de lacorriente de carga de la figura 2(a). Además dado, dado que el ángulo de fase asociadotanto con el voltaje aplicado como con la corriente de fuente es el mismo, el sistemaaparece como “resistivo” en las terminales de entrada, y toda la potencia suministradase absorberá, creando una eficiencia máxima para la empresa generadora de energía.

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III. INSTRUMENTOS Autotransformador

Balasto

Condensador

Motor

Protoboard CA

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Pinza amperimétrica

Resistencia (focos incandescentes)

Analizador de calidad de energía

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IV. PROCEDIMIENTO

1. Circuito con resistencia, un balasto, motor= 220.8 ; = 275 ; = 1.57 ; . = 0.79 ¿Qué condensador se le puede colocar para aumentar el factor de

potencia de 0.79 a 0.96?cos = 0.79 ⇒ = 37.81°= × × sin ⇒ = 212.468Para aumentar el factor de potencia hacemos:cos " = 0.96 ⇒ " = 16.26°"= P tanθ " ⇒ " = 80.207Por lo tanto: = − "= 132.26Sabemos= , = 12 ⇒ = 2 , = 2∴ = .× ( . ) = 7.19

La nueva corriente total

= = 2 × ×= 2 × 60 × (7.19 × 10 ) × (220.8)= 0.598= 1.57∠ − 37.81° + 0.598∠90°= 1.292∠ − 16.36| | = 1.292

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2. Circuito con resistencia, dos balasto, motor= 220.8 ; = 298 ; = 2.06 ; . = 0.66 ¿Qué condensador se le puede colocar para aumentar el factor de

potencia de 0.66 a 0.8?cos = 0.66 ⇒ = 48.7°= × × sin ⇒ = 341.711Para aumentar el factor de potencia hacemos:cos " = 0.8 ⇒ " = 36.87°"= P tanθ " ⇒ " = 223.5Por lo tanto: = − "= 118.211Sabemos= , = 12 ⇒ = 2 , = 2∴ = .× ( . ) = 6.43

La nueva corriente total es

= = 2 × ×= 2 × 60 × (6.43 × 10 ) × (220.8)= 0.535= 2.06∠ − 48.7° + 0.535∠90°= 1.69∠ − 36.7°| | = 1.69

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¿Qué condensador se le puede colocar para aumentar el factor depotencia de 0.66 a 0.96?cos = 0.66 ⇒ = 48.7°= × × sin ⇒ = 341.711Para aumentar el factor de potencia hacemos:cos " = 0.96 ⇒ " = 16.26°"= P tanθ " ⇒ " = 86.916Por lo tanto: = − "= 254.795Sabemos= , = 12 ⇒ = 2 , = 2∴ = .× ( . ) = 13.86

La nueva corriente total

= = 2 × ×= 2 × 60 × (13.86 × 10 ) × (220.8)= 1.154= 2.06∠ − 48.7° + 1.154∠90°= 1.415∠ − 16.17°| | = 1.415

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V. BIBLIOGRAFIA

BOYLESTAD, ROBERT L.Introducción al análisis de circuitosPEARSON EDUCACION, México, 2004

VI. LINCOGRAFIAhttp://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mpara_incandescentehttp://www.electricidadlynch.com.ar/analizadorfluke43b.htm

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VII. ANEXOS