TEMA EXPERIMENTAL N °6 “MEDICIONES DE POTENCIA Y CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA”

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- Corrección del factor de potencia

La mayoría de las cargas domesticas e industriales posee una naturaleza inductiva y estas operan con un factor de potencia bajo y atrasado. Esta naturaleza inductiva no puede cambiarse pero es posible incrementar su factor de potencia.

El factor de potencia de una carga se mejora o se corrige al instalar un capacitor en paralelo con la carga. El efecto de añadir el capacitor puede ilustrarse con el triángulo de potencia.

Si la carga inductiva original tiene la potencia aparente , entonces:[pic 30]

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[Figura 1: Triangulo de potencia]

Si se desea incrementar el factor de potencia de a sin alterar la potencia real (es decir, ), la nueva potencia reactiva es [pic 34][pic 35][pic 36]

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La reducción de la potencia reactiva es causada por el capacitor en derivación:

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Y sabiendo que , el valor de la capacitancia en paralelo requerida se determina como:[pic 39]

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P es la potencia real disipada por la carga y no se ve afectada por la corrección del factor de potencia, porque la potencia promedio debido a la capacitancia es cero.

En esta experiencia debemos tener en cuenta el efecto que tiene el factor de potencia en el área de la industria. La fábrica al estar en presencia de carga inductiva y un factor de potencia bajo, los niveles de las corrientes tienden a aumentar, se pueden crear armónicos en la red por lo que fundamentalmente aumenta el costo de toda la implementación eléctrica. Es por esto que la norma sanciona a las empresas que tengan un factor de potencia menor a 0,93 penalizando cada centésima fuera de lugar. En las empresas comúnmente el factor de potencia anda por un valor entre medio de 0,93 y 1, ya que al hacer una nueva instalación de maquinaria no haya que gastar más recursos en colocar otro tipo de condensador e implementar nuevamente la conexión.

- El Error

En el desarrollo experimental ocuparemos la teoría del error para ver cuán ciertas fueras nuestras mediciones con respecto a la teoría. El error se calcula con la siguiente fórmula:

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En algunos casos nos encontramos con ángulos muy pequeños en las mediciones experimentales como en los cálculos teóricos. Es por esto que en algunos casos, a las magnitudes pequeñas les sumaremos 360° sabiendo que solo daremos una vuelta en el plano, llegando al mismo punto anterior. Así calcularemos correctamente el error y respetaremos la teoría.

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[Figura 2]

- Desarrollo Experimental

En la experiencia realizada, se simulo una industria pequeña donde se midió el factor de potencia el cual intencionalmente era de un valor lejano al reglamentario para así poder corregirlo y estar dentro de la norma. Para esto se utilizó el siguiente circuito.

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[Figura 3: Esquema circuito armado en laboratorio]

Primeramente, se hicieron las respectivas mediciones paras obtener la potencia entregada por la fuente y la consumida por la línea y la carga, además del factor de potencia en la carga, para luego conectar un condensador de un valor adecuado para corregir el factor de potencia y llevarlo a la norma establecida, luego de conectar el capacitor se volvió a medir los mismos la potencia de la fuente, carga y línea para luego comparar con los valores teórico.

- Mediciones sin capacitor conectado

A continuación, se obtendrán los valores teóricos para el circuito de la figura 3, donde se calculará la potencia de la fuente, carga y línea además del factor de potencia.

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[Figura 4: Circuito 1 en el dominio fasor]

Aplicando el método de mallas al circuito de la figura 4 tenemos que:

Malla 1: [pic 45]

Malla 2: [pic 46]

Reemplazando con los valores de los circuitos:

Malla 1: [pic 47]

Malla 2: [pic 48]

Resolviendo el sistema de ecuaciones de las mallas 1 y 2, tenemos que las corrientes son:

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Luego, la potencia de la fuente es:

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Si consideramos y , entonces la impedancia equivalente es . Entonces el voltaje de la carga es:[pic 52][pic 53][pic 54]

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Entonces la potencia de la carga es:

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Ahora el voltaje de línea es:

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Por lo tanto la potencia de línea es:

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Para calcular el factor de potencia tenemos que tomar en cuenta el ángulo φ, que representa el ángulo de desfase entre el voltaje de la carga y la corriente que entra a la carga. Entonces tenemos que:

y [pic 59][pic 60]

Entonces el ángulo , y por consiguiente el factor de potencia es:[pic 61]

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Ahora la potencia compleja y la potencia reactiva de la carga es:

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