9-12-2021 FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA TRABAJO DE INVESTIGACION PROFESOR: LLACZA ROBLES, HUGO INTEGRANTES: CALDERON MENDOZA, JUAN CARLOS 1423125322 CORDERO PALOMINO, DANIEL 1423115178 UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Factor de potencia para maquinas rotativas Denominamos factor de potencia al cociente entre la potencia activa y la potencia aparente, que es coincidente con el coseno del ángulo entre la tensión y la corriente cuando la forma de onda es sinusoidal pura, etc. El factor de potencia es un dato de placa en un motor, un número sin unidades. El factor de potencia viene de los efectos de las reactancias inductivas (bobinas) alimentadas con corriente alterna. Los motores de inducción de corriente alternan son la parte principal que mueve a la industria, y son los generadores de potencia reactiva. Los bobinados de motores presentan resistencia R y generan calor, también tiene inductancia L que genera magnetismo, ambas forman los circuitos RL. FIEE-UNAC UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO R consume potencia útil, y L potencia reactiva Q. La potencia útil “P” y la potencia reactiva “Q” están desfasadas 90º, y se grafican en un triángulo en la que se incluye la suma vectorial llamada potencia aparente “S”. La potencia aparente “S” representa a la potencia total, y que no necesariamente se consume. Triángulo de Potencias FIEE-UNAC UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO La potencia útil “P” también llamada real, activa o verdadera, se mide con un Wattmetro, sus unidades son los Watts (Vatímetro en otros países y su unidad el Vatio). Potencia útil La potencia reactiva Q toma a préstamo energía eléctrica de la compañía suministradora de electricidad. Esta energía prestada es devuelta al invertir el sentido de la corriente. La energía reactiva que va y regresa sobrecarga líneas de alimentación y transformadores, representa un gasto no útil. Las fuentes se diseñan para alimentar de energía a las cargas, y no para recibir energía de las cargas. FIEE-UNAC UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO ¿Como podemos corregir el factor de potencia en las maquinas? Según lo visto, si queremos disminuir el vector Q (potencia reactiva) en el triángulo de potencias, solo tendremos que colocar condensadores en paralelo con el receptor. Con esto aumentamos Qc, disminuimos Q total y por lo tanto disminuimos el ángulo φ y aumentamos el coseno de φ o phi. Si aumentamos este coseno, como tiene el mismo valor que el factor de potencia, hemos conseguido aumentar el factor de potencia y por lo tanto el rendimiento del receptor. Dependiendo de la potencia reactiva capacitiva Qc de los condensadores se anula total o parcialmente la potencia reactiva inductiva tomada de la red. Esto es a lo que se llama compensación o "Corrección del Factor de Potencia" = Cambiar este ángulo φ inicial por otro mejor (más bajo) y por lo tanto por un coseno φ o factor de potencia más alto. En definitiva, si corregimos el ángulo, corregimos el coseno de ese ángulo y corregimos el factor de potencia. Para corregirlo, antes tendremos que determinar que factor de potencia inicial y final queremos conseguir. Fíjate en la imagen siguiente en donde a un motor le hemos colocado un condensador o capacitor en paralelo con su bobinado. Mira lo que pasa con el triángulo inicial y el final. En el final disminuye S´por S, y el ángulo inicial φ´ pasa a φ más bajo. Todo eso gracias a la Qc del condensador en paralelo, que reduce la Q inicial por la Q final más pequeña. La Potencia útil, Pa, no cambia, pero la absorbida de la red S, es más parecida en valor a la útil, consumiendo menos energía total, por la Potencia Aparente (S) y con la misma energía útil, por la potencia activa (Pa). La solución se llama “Corrección del Factor de Potencia” y se resuelve seleccionando y conectando correctamente capacitores. FIEE-UNAC UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO La intención es que tengamos menos potencia reactiva (-Q) en las líneas, en otras palabras, que la potencia aparente sea casi del mismo valor que la potencia útil (S ≈ P). Los actuales medidores digitales presentan lecturas de voltajes de línea, corriente de línea, kilowatts, Kilowatts- hora y Kilowatts Amper reactivos. Un apoyo importante del avance tecnológico, que nos permite supervisar de forma más eficaz el uso de las maquinas rotativas. FIEE-UNAC UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Todo esto servirá para un motor monofásico. La instalación es muy sencilla, de hecho, la mayoría de los motores monofásicos ya vienen con su condensador para corregir el factor de potencia instalado en el propio motor. FIEE-UNAC UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FIEE-UNAC UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO ¿Porque mejorar el factor de potencia? Algunos de los beneficios de mejorar su factor de potencia son los siguientes: Las empresas de servicios eléctricos pueden cobrar penalizaciones a usuarios que posean un factor de potencia menor a 0,95 ya que un bajo factor de potencia requiere un aumento en la capacidad de generación y transmisión de la red eléctrica para manejar el componente de potencia reactiva causado por cargas inductivas. La capacidad de su sistema eléctrico aumentará. El factor de potencia no corregido causará pérdidas de energía en su sistema de distribución. Puede experimentar caídas de voltaje a medida que aumentan las pérdidas de potencia. Las caídas de voltaje excesivas pueden causar sobrecalentamiento y falla prematura de los motores y otros equipos inductivos. Ilustración 1:Esquema de compensación por uso de condensador FIEE-UNAC UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO Algunas estrategias para corregir su factor de potencia son: ✓ Reduciendo el uso de motores en vacío o con poca carga. ✓ Evitando maquinas por encima de su voltaje nominal. ✓ Reemplazando los motores estándar ya que consumen más potencia que los motores de bajo consumo de energía. Incluso con motores eficientes en energía, sin embargo, el factor de potencia es significativamente afectado por variaciones en la carga. Un motor debe ser operado cerca de su capacidad nominal para darse cuenta de los beneficios de un diseño de factor de alta potencia. Instalando condensadores en su circuito de CA para disminuir la magnitud de la potencia reactiva. Entre los beneficios de un buen FP se puede mencionar los siguientes: • Disminución de sección de conductores. • Disminución de pérdidas técnicas en conductores. • Reducción de la caída de tensión. • Aumento de la potencia disponible. El uso masivo de componentes electrónicos en la industria con equipos que incorporan fuentes de alimentación conmutadas, introduce importantes distorsiones en las formas de onda de las tensiones y corrientes, afectando al factor de potencia La potencia reactiva a compensar, debe ser la adecuada a las necesidades de cada instalación eléctrica y debe considerar un análisis de la red que incluya, al menos, los siguientes aspectos: • Factor de potencia de la instalación. • Tensión en la red. • Potencia consumida. • Corriente en el conductor neutro. • Distorsión armónica en tensión y en corriente. • Armónicos significativos. Habitualmente, la corrección del factor de potencia para aproximar su valor a FP = 1 (que sería un valor ideal) se realiza mediante la conexión de bancos de condensadores o inductancias. Ante la presencia de armónicas y controlar los problemas de resonancia, suelen emplearse filtros sintonizados. FIEE-UNAC UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO CONCLUSIONES. • El origen del bajo factor de potencia son las cargas de naturaleza inductiva, entre las que destacan los motores de inducción. • Los capacitores de potencia son la forma más practica y económica para mejorar el factor de potencia. • El bajo factor de potencia es causa de recargos en las cuentas de energía eléctrica. • Entre mas cerca se conecten los capacitores de la carga que van a compensar, mayores son los beneficios que se obtienen. • Cuando las variaciones de las cargas son significativas, es recomendable el empleo de bancos de capacitores automáticos. FIEE-UNAC
