LABORATORIO DE CIRCUITOS ELCTRICOS II

Potencia alterna monofsica y correccin del factor de potencia

Resumen: Se utiliz un circuito formado por tres condensadores en paralelo, una resistencia y una bobina en serie para poder determinar la potencia activa monofsica utilizando un vatmetro. Para realizar las mediciones respectivas se procedi a variar el valor de los condensadores llegando a analizar cuatro circuitos: En el primer circuito no se us ningn condensador generando un circuito con carga inductiva de f.d.p. bajo; luego se procedi a corregir el f.d.p. en el segundo, tercer y cuarto circuito, para ello se adicion condensadores en paralelo de valor nominal 16 F, 4 F y 8 F respectivamente. Luego del anlisis de los circuitos se procedi a analizar la correccin del factor de potencia de los valores indicados en la Tabla N2, utilizando la frmula de correccin: el cual da como resultado la potencia reactiva requerida para corregir el factor de potencia presentado.

Objetivos: Medir y determinar la potencia activa monofsica con un vatmetro. Determinar la potencia aparente y reactiva de una carga inductiva. Medir y verificar las relaciones de corriente antes y despus de corregir el factor de potencia. Mejorar el factor de potencia de una carga inductiva.Introduccin y marco terico:Adems de utilizar potencia activa para producir n trabajo, los motores, transformadores y dems equipo similares requieren un suministro de potencia reactiva para generar el campo magntico necesario para su funcionamiento.La potencia reactiva no produce por si misma ningn trabajo; se simboliza con la letra Q y sus unidades son los volt-ampers reactivos (VAR).La potencia total o aparente es la suma geomtrica de las potencias activa y reactiva, o bien, el producto de la corriente y el voltaje; su smbolo es S y sus unidades se expresan en volt-ampers (VA).En la figura 1 se ilustra las diferentes formas de potencia, esa figura tambin es llamada Tringulo de Potencias.

Potencia Activa P (W)Potencia Reactiva Q (VAR)Potencia Aparente S (VA)

Figura 1. Tringulo de potencias elctricasDe la figura 1 se observa:(1)

Por lo que se puede conocer la potencia aparente a partir del teorema de Pitgoras aplicado en el tringulo de potencias.El factor de potencia es la relacin entre la potencia activa (en watts, W), y la potencia aparente (en volts-ampers, VA) y describe la relacin entre la potencia de trabajo o real y la potencia total consumida.El factor de Potencia (f.d.p.) est definido por la siguiente ecuacin:(2)

Donde s se utiliza de referencia la figura 1 se puede obtener que:(3)

El factor de potencia expresa en trminos generales, el desfasamiento o no de la corriente con relacin al voltaje y es utilizado como indicador del correcto aprovechamiento de la energa elctrica, el cual puede tomar valores entre 0 y 1.0 siendo la unidad (1.0) el valor mximo de FP y por tanto el mejor aprovechamiento de energa.Supongamos una instalacin de tipo inductivo cuyas potencias P, Q y S forman el tringulo de la figura 1. Si se desea mejorar el factor de potencia sin variar la potencia activa, se deber conectar un banco de condensadores en paralelo a la entrada para generar una potencia reactiva QC de signo contrario al de Q, para poder as obtener una potencia reactiva final Qf.(4)

Utilizando el tringulo de potencias de la figura 1 se puede obtener:(5)

Por lo tanto se obtiene la potencia reactiva requerida:(6)

Equipos y Materiales:El experimento fue realizado con los siguientes materiales: Fuente de tensin alterna monofsica 45 VAC Vatmetro monofsico Multmetros digitales Pinza amperimtrica Mdulo de condensadores Mdulo de resistores Mdulo de inductancias Cables para conexinProcedimiento:1. Arme el siguiente circuito, segn indica la figura 2.Figura 2. Circuito monofsico con instrumentos, carga inductiva y condensador para la correccin del factor de potencia.

Datos Previos:

2. Efecte la lectura de los instrumento segn la tabla 1; observe que al aumentar la capacitancia del circuito la corriente de lnea disminuye (A1).CAPACITORESVALORES MEDIDOSVALORES CALCULADOS

Posc. Interr.Valor Nominal (F)U (V)I1(A)I2(A)I3(A)P(W)S(VA)Q(VAR)CosC (F)

sin C-45.80.8840.85-32.1040.4924.680.7937.81-

C11645.80.710.8580.2731.8632.526.520.9811.4823.08

C1 + C22045.60.680.8650.35431.8433.8811.590.9419.9816.63

C1 + C2 + C32845.90.640.870.49531.7532.195.330.999.4825.43

Tabla 1. Valores medidos y calculados

Para el circuito 1 (sin C):

Para el circuito 2 (C1):

Para el circuito 3 (C1+C2):

Para el circuito 4 (C1+C2+C3):

3. Elabore la tabla respectiva indicando los valores de R, L, C, XL, XC, ZCAPACITORESVALORES MEDIDOSVALORES CALCULADOS

Posc. Interr.Valor Nominal (F)U (V)I1(A)I2(A)I3(A)P(W)R()L(mH)XL()XC()Z()

sin C-45.80.8840.85032.10

C11645.80.710.8580.2731.8643.64352.4451.7243.6

C1 + C22045.60.680.8650.35431.8433.3310037.7132.63100.61

C1 + C2 + C32845.90.640.870.49531.7533.3310037.794.7466.06

Para el circuito 1 (Sin C):

Para el circuito 2 (C1):

Calculando el Z equivalente XCXXX L

R eq Z eqX eq

Para el circuito 3 (C1+C2):

Para el circuito 4 (C1+C2+C3):

4. Realice el tringulo de potencias para cada caso.Para el circuito 1 (sin C)

Para el circuito 2 (C1)Hallando el tringulo de potencias

CIUCUITO CAPACITIVO QL

PS-QC

P = 31.86 Y S = 31. 88

Hallando el ngulo:

Para el circuito 3 (C1 + C2):QL=28.21 VARSF=33.88 VAQC=16.62 VARP=31.84 W=19.98

Para el circuito 4 (C1 + C2 + c3):QL=28.54 VARSF=32.19 VAQC=23.21 VARP=31.75 W=9.48

5. Realice el diagrama fasorial de corrientes para el circuito sin condensador y con condensadores.Para el circuito 1 (sin C):Para el circuito 2 (C1):ICI1IL -U z = U = UC

Para el circuito 3(C1 + C2):U=UC=UZ=45 (0)I1=A1=0.68 mAI3=IC=0.354 mAI2=IL=0.865 mAi=37.81f=19.98

Para el circuito 4 (C1 + C2 + C3):U=UC=UZ=45 (0)I1=A1=0.64 mAI3=IC=0.495 mAI2=IL=0.87 mAi=37.81f=9.48