informe previo

QUITO ABAT JHON ELVIS

CODIGO: 20110227D

EXPERIENCIA Nº 02POTENCIA Y FACTOR DE POTENCIA EN UN CIRCUITO MONOFASICO

EXPERIENCIA Nº 2Informe previo

Objetivos:Evaluar y analizar en forma experimental la medida de la potencia y la variación del factor de potencia en circuitos monofásicos A.C.

Fundamento teórico:Potencia eléctrica

Del mayor o menor retraso o adelanto que provoque un equipo eléctrico cualquiera en la corriente (I) que fluye por un circuito, en relación con el voltaje o tensión (V), así será el factor de potencia o Cos que tenga dicho equipo.

En un circuito eléctrico de corriente alterna se pueden llegar a encontrar tres tipos de potencias eléctricas diferentes:

Potencia activa (P) (resistiva) Potencia reactiva (Q) (inductiva) Potencia aparente (S) (total)

Potencia activa o resistiva (P)

Cuando conectamos una resistencia (R) o carga resistiva en un circuito de corriente alterna, el trabajo útil que genera dicha carga determinará la potencia activa que tendrá que proporcionar la fuente de fuerza electromotriz (FEM). La potencia activa se representa por medio de la letra (P) y su unidad de medida es el watt (W).

La fórmula matemática para hallar la potencia activa que consume un equipo eléctrico cualquiera cuando se encuentra conectado a un circuito monofásico de corriente alterna es la siguiente:

P=VIcosφ

De donde:

Q = Valor de la carga reactiva o inductiva, en volt-ampere reactivo (VAR)S = Valor de la potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA)P = Valor de la potencia activa o resistiva, expresada en watt (W)

Potencia aparente o total (S)

La potencia aparente (S), llamada también "potencia total", es el resultado de la suma geométrica de las potencias activa y reactiva. Esta potencia es la que realmente suministra una planta eléctrica cuando se encuentra funcionando al vacío, es decir, sin ningún tipo de carga conectada, mientras que la potencia que consumen las cargas conectadas al circuito eléctrico es potencia activa (P).

La potencia aparente se representa con la letra “S” y su unidad de medida es el volt-ampere (VA). La fórmula matemática para hallar el valor de este tipo de potencia es la siguiente:

S=V I ¿

De donde:

S = Potencia aparente o total, expresada en volt-ampere (VA)V = Voltaje de la corriente, expresado en voltI = Intensidad de la corriente eléctrica, expresada en ampere (A)

La potencia activa, por ejemplo, es la que proporciona realmente el eje de un motor eléctrico cuando le está transmitiendo su fuerza a otro dispositivo mecánico para hacerlo funcionar.

Midamos en ese caso con un voltímetro la tensión o voltaje (V) que llega hasta los bornes del motor y seguidamente, por medio de un amperímetro, la intensidad de corriente en ampere (A) que fluye por el circuito eléctrico de ese motor. A continuación multipliquemos las cifras de los dos valores obtenidos y el resultado de la operación será el valor de la potencia aparente (S), expresada en volt-ampere (VA) que desarrolla dicho motor y no precisamente su potencia activa (P) en watt (W).

La cifra que se obtiene de la operación matemática de hallar el valor de la potencia aparente (S) que desarrolla un dispositivo será siempre superior a la que corresponde a la potencia activa (P), porque al realizar esa operación matemática no se está tomando en cuenta el valor del factor de potencia o coseno de “fi” (Cos ).

Dependiendo del tipo de carga, el factor de potencia puede ser: adelantado, retrasado, igual a 1.En las cargas resistivas la tensión y la corriente están en fase en este caso, se tiene un factor de potencia unitarioEn las cargas inductivas la corriente se encuentra retrasada respecto a la tensión.En las cargas capacitivas la corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje.

Un receptor que debe de producir una potencia P lo puede hacer absorbiendo de la línea una potencia QoQ ' tal como se ve en el esquema de debajo, con cos j y cos j ' respectivamente ( j< j ' entonces cos j>cos j ' ). Sin embargo en el primer caso la intensidad absorbida es menor que en el segundo (S=UI<S=UI ' entonces I< I ') con la consiguiente reducción de las pérdidas por efecto joule.

En una instalación nos interesa tener valores altos del factor de potencia (cos j) ya que asi aseguramos el mejor aprovechamiento de la energía entregada por el sistema.

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.

De la figura siguiente se deduce que la potencia reactiva del condensador

QC = Q' - Q = P (Tag j ' - tag j)

y como QC = UIC = U2wC

U2wC = P (Tag j ' - tag j)

C = P (Tag j’-tag j) / U2w

Materiales y circuito: 1 multímetro 1 vatímetro monofásico 250 v AC 1 inductancia de 2 amp 220 v (L) 2 resistencias de 50 Ω 5 amp. (R1,R2) 2 amperímetros de 0-6 amp. A.C (A1,A2)

CIRCUITO A UTILIZAR

Aplicaciones:

En la industria es más favorable para las empresas que el factor de potencia se cercano a 1, puesto que si es menor que 1, para la misma potencia se suministraría mas corriente y como consecuencia de ello la perdida en la línea se incrementará.

Dependiendo de si el factor de potencia es muy bajo se dan las siguientes problemáticas:

Incremento en el costo(facturación) por consumo de energía eléctrica Sobrecarga en los transformadores, generadores y líneas de transmisión. Aumento en las perdidas y mayor caída de tensión en los conductores

Como respuesta a estos problemas y como medida de corrección se realizan las acciones correspondientes y se obtienen mejoras como:

Corrección del factor de potencia mediante banco de capacitores. Incremento de la vida útil de las instalaciones y maquinas Disminución de las perdidas en los conductores, etc.

Simulación:

Cálculos previos:

V(mv) I1(mA) I2(mA) W fdp R1 R2

1.639 -0.583 0.016 12.853 0.995 50 502.382 -3.415 0.026 13.857 0.996 40 503.242 -1.156 0.042 15.319 0.997 35 42.55.392 -2.908 0.094 18.252 0.998 25 32.52.059 -3.279 0.036 18.252 0.998 35 22.51.338 -2.144 0.049 23.278 1 15 12.5-0.00035

-3.46 -3.46 30.842*10-6

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