LABORATORIO 06
LABORATORIO 06
POTENCIA ACTIVA EN C.A. Y MEDICIÓN DE FACTOR DE POTENCIA
POTENCIA ACTIVA EN C.A. Y MEDICIÓN DE FACTOR DE POTENCIA
OBJETIVO.
OBJETIVO.
Determinar la potencia activa, aparente y el factor de potencia en circuitos monofásicos. Determinar la potencia activa, aparente y el factor de potencia en circuitos monofásicos.
Observe las normas de seguridad al realizar esta experiencia tanto con las conexiones, instrumentos Observe las normas de seguridad al realizar esta experiencia tanto con las conexiones, instrumentos y equipos.
y equipos.
CUESTIONARIO.
CUESTIONARIO.
1.
1. ¿Explicar el principio del funcionamiento de los vatímetros electromagnéticos. Así
¿Explicar el principio del funcionamiento de los vatímetros electromagnéticos. Así
mismo, explicar la importancia de los asteriscos (a
mismo, explicar la importancia de los asteriscos (a veces son +/-)?
veces son +/-)?
Es un instrumento para medir la
Es un instrumento para medir la potencia eléctrica potencia eléctrica o la tasa de suministro deo la tasa de suministro de energía eléctrica energía eléctrica de unde un circuito eléctrico
circuito eléctrico dado. El dispositivo consiste en un par dedado. El dispositivo consiste en un par de bobinas bobinas fijas, llamadas «bobinas defijas, llamadas «bobinas de corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de potencial».
corriente», y una bobina móvil llamada «bobina de potencial».
Las bobinas fijas se conectan en
Las bobinas fijas se conectan en
serie
serie
con el circuito, mientras la móvil se conecta encon el circuito, mientras la móvil se conecta enparalelo
paralelo
.. Además, en los vatímetrosAdemás, en los vatímetros analógicosanalógicos la bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre unala bobina móvil tiene una aguja que se mueve sobre una escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un escala para indicar la potencia medida. Una corriente que circule por las bobinas fijas genera un campo electromagnético
campo electromagnético cuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. Lacuya potencia es proporcional a la corriente y está en fase con ella. La bobina
bobina móvil móvil tiene, tiene, por por regla regla general, general, unauna resistenciaresistencia grande conectada en serie para reducir lagrande conectada en serie para reducir la corriente que circula por ella.
La potencia consumida por cualquiera de las partes de un circuito se mide con un vatímetro, un instrumento parecido al electrodinamómetro. El vatímetro tiene su bobina fija dispuesta de forma que toda la corriente del circuito la atraviese, mientras que la bobina móvil se conecta en serie con una resistencia grande y sólo deja pasar una parte proporcional del voltaje de la fuente. La inclinación resultante de la bobina móvil depende tanto de la corriente como del voltaje y puede calibrarse directamente en vatios, ya que la potencia es el producto del voltaje y la corriente.
A-A´
: bobina de intensidad o amperimétrica.M-N
: bobina de tensión o voltimétrica.2. ¿Por qué es necesario conocer el factor de potencia en una instalación eléctrica?
Porque el hecho de que exista un bajo factor de potencia en una instalación eléctrica o para este caso una industria produce los siguientes inconvenientes:
Al suscriptor:
Aumento de la intensidad de corriente
Pérdidas en los conductores y fuertes caídas de tensión
Incrementos de potencia de las
plantas
, transformadores, reducción de su vida útil y reducción de la capacidad de conducción de los conductores La
temperatura
de los conductores aumenta y esto disminuye la vida de su aislamiento. Aumentos en sus facturas por consumo de electricidad.A la empresa distribuidora de energía:
Mayor inversión en los equipos de generación, ya que su capacidad en KVA debe ser mayor, para
poder
entregar esa energía reactiva adicional. Mayores capacidades en líneas de transmisión y distribución así como en transformadores para el
transporte
y transformación de esta energía reactiva. Elevadas caídas de tensión y baja regulación de voltaje, lo cual puede afectar la estabilidad de la red eléctrica.
Una forma de que las empresas de electricidad a nivel nacional e internacional hagan reflexionar a las industrias sobre la conveniencia de generar o controlar su consumo de energía reactiva ha sido a través de un cargo por
demanda
, facturado en Bs./KVA, es decir cobrándole por capacidad suministrada en KVA. Factor donde se incluye el consumo de los KVAR que se entregan a la industria.3. ¿Cuáles son las consideraciones para medir la potencia y factor de potencia en circuitos
trifásicos?
Medición de potencia
Se utilizan varios tipos de conversores, tanto electromecánicos como electrónicos, para la medición directa de la potencia y energía activa (en DC y AC) y de potencia reactiva y aparente (en CA).
Conversor electrodinámico
Es utilizado en la actualidad para medir potencia activa y reactiva. Su principio de funcionamiento (como instrumento monofásico)
Conversores estáticos
Existen distintos procedimientos utilizando técnicas analógicas y digitales para lograr la conversión de las señales de corriente y voltaje en una señal proporcional a la potencia instantánea, por ejemplo utilizando multiplicadores Hall, multiplicadores de división de tiempos, métodos de correlación o métodos digitales de procesamiento de las señales.
Medición el factor de potencia
Medición del factor de potencia con voltímetro, amperímetro, vatímetro y varímetro.
La potencia activa en función de los valores eficaces de tensión y corriente permite determinar, para una carga monofásica (o una fase de una carga trifásica desequilibrada) el valor del factor de potencia mediante el uso de voltímetro, amperímetro y vatímetro.
En corriente trifásica, si el sistema es perfecto, sólo hay que agregar
√
a la expresión anterior. Si el sistema trifásico es asimétrico y desequilibrado la determinación del factor de potencia promedio o total se realiza midiendo las potencias activas y reactivas totales. La cantidad de vatímetros y varímetros empleados dependerá del tipo de sistema (tri o tetrafilar). Es fácil entender que cualquiera de las conexiones estudiadas para medir P y Q según las características del sistema nos permitirá calcular el factor de potencia.Medición directa del factor de potencia
En la práctica industrial, y especialmente, en las centrales eléctricas, la medición directa del factor de potencia en forma analógica se realiza mediante instrumentos denominados cofímetros o indicadores del factor potencia. La exactitud de estos aparatos es menor, pero la medición resulta más rápida y sencilla.
En sistemas trifásicos, simétricos ó no en tensiones y equilibrados ó no en corrientes, se utiliza la segunda definición de factor de potencia. En el caso más general se tiene distintas potencias Pi y Qi y desfases para cada fase de la carga. La suma de las potencias de cada fase determina la potencia activa y reactiva total:
P= P1+P2+P3
Q= Q1+Q2+Q3
Y la potencia aparente total:
S = P2 + Q2 (4)
En el triángulo resultante ABC, el ángulo formado entre la hipotenusa ST con el cateto PT es el desfase por medio jT siendo el factor de potencia promedio:
Si el sistema es perfecto, los tres triángulos de potencia de cada fase son iguales y = = contante.
4. Comparar las indicaciones del vatímetro con las expresiones VIcos e I
2R y discutir los
resultados.
La siguiente tabla se analiza tomando en cuenta la tabla inferior.
1001
1001
999.9
1001
999.68
1111
999.24
1665.4
1017.28
2543.2
1000.12
5000.6
En la tabla se observa que
es menor que
,
esto debido a que
espotencia
activa (W)
y
esreactiva (VAR).
5. Comentar el cambio de la corriente en función del factor de potencia.
Completar la siguiente tabla:
Donde:
1000
220
1
4.55
1000
220
0.9
5.05
1000
220
0.8
5.68
1000
220
0.6
7.57
1000
220
0.4
11.56
1000
220
0.2
22.73
En la tabla se observa, a medida que el
factor de potencia
disminuye fluye mayor corriente
y si
= 1 entonces fluye menor corriente, esto indica que el factor juega un papel importante en los circuitos.RESPECTO A LA EXPERIENCIA.
1. Complete la siguiente tabla de acuerdo a los datos tomados en clase muestre Ud. el
procedimiento para hallar el valor del capacitor y la capacitancia.
Donde:
CASO 01: CARGA RESISTIVA
V A P S Cos
19.82 1 19.30 19.31 0.999 2.56 39.50 2 80.00 19.75 0.999 2.56 58.70 3 180.0 19.56 1.000 0 77.80 4 310.0 19.45 1.000 0 CASO 02: CARGA CAPACITIVA
Volt=50V
88
→ C=0.019µF
Asi para todos los casos. CASO 03: CARGA REACTIVA (RL)
V A P S Cos
50 0.12 0.55 6 -0.091 95.22 100 0.23 2.30 23 -0.103 95.91 150 0.36 5.25 54 -0.104 95.96 200 0.52 11.52 104 -0.111 96.37 CASO 04: CARGA MOTOR
V A P S Cos 50 1.16 30 58 -0.460 117.38 100 1.97 70 197 -0.334 109.51 150 3.06 160 459 -0.335 109.57 200 4.30 300 860 -0.350 110.48 CASO 05: CARGA R-C DATO: R=20.2Ω C=(9.8µF//8.8µF) V A P S Cos 50 0.36 0.10 18 0.005 89.71 100 0.70 0.72 70 0.013 89.25 150 1.02 4.86 153 0.025 88.56 200 1.38 6.00 276 0.010 89.42 V A P S Cos 50 0.34 2.52 17 0.146 81.60 100 0.68 10.05 68 0.143 81.77 150 1.01 21.93 151.5 0.151 81.31 200 1.36 40 272 0..147 81.54
2. Resumen de los equipos a utilizados.
Fuente reguladora vatímetro
Multimetros (1 amperímetro 1 voltímetro) Reactor
Resistencia Capacitor Conectores otros
3. Halle todos los valores que se obtuvieron en la práctica en forma teórica.
Donde:
CASO 01: CARGA RESISTIVA
V A P S Cos
19.82 1 19.29 19.31 0.999 2.56 39.50 2 19.73 19.75 0.999 2.56 58.70 3 19.56 19.56 1.000 0 77.80 4 19.45 19.45 1.000 0 CASO 02: CARGA CAPACITIVA
V A P S Cos
50 0.36 0.09 18 0.005 89.71
100 0.70 0.91 70 0.013 89.25 150 1.02 3.825 153 0.025 88.56 200 1.38 2.76 276 0.010 89.42 CASO 03: CARGA REACTIVA (RL)
V A P S Cos
50 0.12 -0.546 6 -0.091 95.22
100 0.23 -2.369 23 -0.103 95.91 150 0.36 -5.616 54 -0.104 95.96 200 0.52 -11.544 104 -0.111 96.37 CASO 04: CARGA MOTOR
V A P S Cos
50 1.16 -26.68 58 -0.460 117.38
100 1.97 -65.798 197 -0.334 109.51
150 3.06 -153.77 459 -0.335 109.57
CASO 05: CARGA R-C DATO: R =20.2Ω C=(9.8µF//8.8µF) V A P S Cos 50 0.34 2.482 17 0.146 81.60 100 0.68 9.724 68 0.143 81.77 150 1.01 22.87 151.5 0.151 81.31 200 1.36 39.98 272 0.147 81.54
4. Compare los valores teóricos y obtenidos en laboratorio, halle el error entre valor
teórico y práctico, comente los resultados.
PARA CARGA RESISTIVA Primero
Segundo.
Tercero.
Cuarto.
PARA CARGA CAPACITIVA Primero error: 10% Segundo error:20.87% Tercero error:21.29%
5. Procedimiento de la experiencia.
Segundo: se conecta el variador de voltaje, voltímetro, amperímetro, vatímetro al circuito que se conecto anteriormente.
Primero: se arma el circuito en serie de la resistencia, bobina, condensador con conectores.
Tercero: se conecta a la red de 220v. el variador de voltaje y luego se procede a la toma de datos.
Cuarto: se analiza los datos tomados en forma teórica.
6. Muestre Ud. sus conclusiones y recomendaciones.
Bueno el f.d.p varia en retraso y en adelanto cuando se usa reactor y condensadores.
Para este caso se tendrá que tener en consideración el calibre de los conductores por que la corriente está en aumento y podrían dañar los conductores y los propios filtros que se usan.
6. Bibliografía.
Walter Pérez Terrel (física III)
http://www.ingelectricista.com.ar/cosfi.htm
