UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADORINSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO

DR. LUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROADEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN TÉCNICAPROGRAMA ELECTRICIDAD INDUSTRIAL

CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

AUTOR JOSE LUIS GUZMAN

El Factor de potencia

El factor de potencia se define como el cociente de la relación de la potencia activa entre la potencia aparente; esto es f.d.p. = P/S

El factor de potencia es un

término utilizado para describir la

cantidad de energía eléctrica que se ha

convertido en trabajo.

El valor ideal del factor de potencia es 1, esto indica que toda la energía consumida por los aparatos ha sido transformada en trabajo.

Potencia activa (P)La potencia efectiva o real es la que en el proceso de transformación de la energía

eléctrica se aprovecha como trabajo

Su unidad es el Watt (W) P = VICosθ

Es motivada por los dispositivos de tipo resistivos También la origina la componente de corriente que esta en fase con la tensión

Potencia reactiva (Q)

Es la encargada de generar el campo magnético que requieren para su funcionamiento los equipos inductivos como los motores y transformadores

Su unidad es el Volt-Ampere Reactivo (VAR) Q

= VISenθ

La origina la componente de corriente que no se encuentra en fase con la tensión También es originada por dispositivos de tipo inductivo y capacitivo

Es la suma geométrica de las potencias activa y reactiva

Es la potencia total que requiere la carga y potencia total que

pueden entregar los transformadores y

generadoresSu unidad es el

Volt-Ampere (VA) S = VI S = P2

+Q2

Potencia aparente (S)

    En las cargas resistivas como las lámparas incandescentes, la

tensión y la corriente están en fase en este caso, se tiene un factor de potencia unitario•  En las cargas inductivas como los motores y transformadores, la intensidad se encuentra retrasada respecto a la tensión. En este caso se tiene un factor de potencia retrasado. •   En las cargas capacitivas como los condensadores, la corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje. En este caso se tiene un factor de potencia adelantado.  

El FP y las Cargas

CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

Potencia

reactiva (Q)Potencia activa

(P)

Potenci

a

aparent

e (S)

VFZC

EmpresaDistribuciónEnergía

Línea de Transmisión

Carga oconsumo

θZIV Cm

DEFINICIÓN

El factor de potencia se define como:

Sea una línea de distribución domiciliaria representada por:

cosIV

Pfp

iF

La carga puede representarse como:

RXXjRZC tan;

DEFINICIÓNUn ejemplo para el caso de un motor sería:

En este caso se tiene que:

Puede notarse que un motor representa una carga inductiva.

810fp ,

INQUIETUD: ¿Cuál es la potencia reactiva y aparente de este motor? ¿y la resistencia e inductancia del bobinado?

cosIVP

Cuando un usuario conecta una carga a la red domiciliaria, la potencia promedio consumida en dicha carga (por la que tendrá que pagar el abono correspondiente) viene dada por :

Por ejemplo, si , la empresa distribuidora debe producir la corriente I, por lo que la pérdida de potencia en una línea de resistencia R será:

IV50P60 ,º

RIPlínea2

Definición

EJEMPLO

Supóngase que se conecta a la red domiciliaria una estufa de cuarzo, cuya potencia media de operación es de 1000w, en una casa cuyo factor de potencia fuese 0,5 ( = 60º). Enton-ces:

]A[,ºcos]V[

]w[

cos) 19

60220

1000

V

PIa

• La corriente necesaria (provista por la compañía eléctrica) será:

• En cambio, si el factor de potencia fuese “1” (fp=1=0º)

]A[,ºcos]V[

]w[

cos) 544

0220

1000

V

PIb

Considerando que la resistencia de la línea fuese R=10, las pérdidas de potencia producidas en la línea serán (en ambos casos):

]w[206][10])A[54,4()

]w[828][10])A[1,9()22

22

RIb

RIa

b

a

Para disminuir las pérdidas en la línea, a la empresa de distribución eléctrica le interesa que el consumidor mantenga su factor de potencia lo más cercano posible a “1” (fp 1).

Cuando esto no se cumple, debe ser corregido.

EJEMPLO

CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

Para corregir el factor de potencia, se puede colocar una impedancia en paralelo con la carga, tal como se muestra a continuación:

La impedancia vista desde los terminales del consumidor será:

ZP

Impedanciade

correcciónVF

iFGeneradorde Energía

Línea de Transmisión

Carga

ZC

ITerminales

delconsumidor

PC

PC

ZZ

ZZZ

Para que la impedancia de corrección no consuma potencia promedio, se utiliza una impedancia reactiva, es decir:

La impedancia resultante será:

PP XjZ

ZXjRZcon un factor de potencia corregido, fpC, definido por:

)(tancoscos RXfp 1

CC

CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

donde• cos : factor de potencia sin corrección;• cos C : factor de potencia corregido.

C

G

-jB

jC

CCGGC tantan

)tan(tan CGC

Por lo general, un valor aceptable de factor de potencia debe cumplir:

0,19,0 fp

CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA

COMPENSACIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA EN UN CIRCUITO MONOFÁSICO

• Las cargas inductivas requieren potencia reactiva para su funcionamiento. Esta demanda de potencia reactiva se puede reducir e incluso anular si se colocan condensadores en paralelo con la carga. Cuando se reduce la potencia reactiva, se mejora el factor de potencia.

EQUIPOS PARA COMPENSAR

La potencia reactiva Motores síncronos Capacitores síncronos Banco de capacitores

Reducción de las perdidas en conductores

Mayor disponibilidad de potencia en transformadores, generadores, etc. Reducción de la

caída de tensiónAumento en la vida útil de las

instalaciones

BENEFICIOS POR COMPENSACIÓN DEL FP

Reducción de la facturación eléctrica Eliminación de

cargos por bajo FP Bonificaciones por alto factor de potencia