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UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA EXPERIMENTAL LIBERTADORINSTITUTO PEDAGÓGICO DE BARQUISIMETO
DR. LUIS BELTRÁN PRIETO FIGUEROADEPARTAMENTO DE EDUCACIÓN TÉCNICAPROGRAMA ELECTRICIDAD INDUSTRIAL
CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA
AUTOR JOSE LUIS GUZMAN
El Factor de potencia
El factor de potencia se define como el cociente de la relación de la potencia activa entre la potencia aparente; esto es f.d.p. = P/S
El factor de potencia es un
término utilizado para describir la
cantidad de energía eléctrica que se ha
convertido en trabajo.
El valor ideal del factor de potencia es 1, esto indica que toda la energía consumida por los aparatos ha sido transformada en trabajo.
Potencia activa (P)La potencia efectiva o real es la que en el proceso de transformación de la energía
eléctrica se aprovecha como trabajo
Su unidad es el Watt (W) P = VICosθ
Es motivada por los dispositivos de tipo resistivos También la origina la componente de corriente que esta en fase con la tensión
Potencia reactiva (Q)
Es la encargada de generar el campo magnético que requieren para su funcionamiento los equipos inductivos como los motores y transformadores
Su unidad es el Volt-Ampere Reactivo (VAR) Q
= VISenθ
La origina la componente de corriente que no se encuentra en fase con la tensión También es originada por dispositivos de tipo inductivo y capacitivo
Es la suma geométrica de las potencias activa y reactiva
Es la potencia total que requiere la carga y potencia total que
pueden entregar los transformadores y
generadoresSu unidad es el
Volt-Ampere (VA) S = VI S = P2
+Q2
Potencia aparente (S)
En las cargas resistivas como las lámparas incandescentes, la
tensión y la corriente están en fase en este caso, se tiene un factor de potencia unitario• En las cargas inductivas como los motores y transformadores, la intensidad se encuentra retrasada respecto a la tensión. En este caso se tiene un factor de potencia retrasado. • En las cargas capacitivas como los condensadores, la corriente se encuentra adelantada respecto al voltaje. En este caso se tiene un factor de potencia adelantado.
El FP y las Cargas
CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA
Potencia
reactiva (Q)Potencia activa
(P)
Potenci
a
aparent
e (S)
VFZC
EmpresaDistribuciónEnergía
Línea de Transmisión
Carga oconsumo
θZIV Cm
DEFINICIÓN
El factor de potencia se define como:
Sea una línea de distribución domiciliaria representada por:
cosIV
Pfp
iF
La carga puede representarse como:
RXXjRZC tan;
DEFINICIÓNUn ejemplo para el caso de un motor sería:
En este caso se tiene que:
Puede notarse que un motor representa una carga inductiva.
810fp ,
INQUIETUD: ¿Cuál es la potencia reactiva y aparente de este motor? ¿y la resistencia e inductancia del bobinado?
cosIVP
Cuando un usuario conecta una carga a la red domiciliaria, la potencia promedio consumida en dicha carga (por la que tendrá que pagar el abono correspondiente) viene dada por :
Por ejemplo, si , la empresa distribuidora debe producir la corriente I, por lo que la pérdida de potencia en una línea de resistencia R será:
IV50P60 ,º
RIPlínea2
Definición
EJEMPLO
Supóngase que se conecta a la red domiciliaria una estufa de cuarzo, cuya potencia media de operación es de 1000w, en una casa cuyo factor de potencia fuese 0,5 ( = 60º). Enton-ces:
]A[,ºcos]V[
]w[
cos) 19
60220
1000
V
PIa
• La corriente necesaria (provista por la compañía eléctrica) será:
• En cambio, si el factor de potencia fuese “1” (fp=1=0º)
]A[,ºcos]V[
]w[
cos) 544
0220
1000
V
PIb
Considerando que la resistencia de la línea fuese R=10, las pérdidas de potencia producidas en la línea serán (en ambos casos):
]w[206][10])A[54,4()
]w[828][10])A[1,9()22
22
RIb
RIa
b
a
Para disminuir las pérdidas en la línea, a la empresa de distribución eléctrica le interesa que el consumidor mantenga su factor de potencia lo más cercano posible a “1” (fp 1).
Cuando esto no se cumple, debe ser corregido.
EJEMPLO
CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA
Para corregir el factor de potencia, se puede colocar una impedancia en paralelo con la carga, tal como se muestra a continuación:
La impedancia vista desde los terminales del consumidor será:
ZP
Impedanciade
correcciónVF
iFGeneradorde Energía
Línea de Transmisión
Carga
ZC
ITerminales
delconsumidor
PC
PC
ZZ
ZZZ
Para que la impedancia de corrección no consuma potencia promedio, se utiliza una impedancia reactiva, es decir:
La impedancia resultante será:
PP XjZ
ZXjRZcon un factor de potencia corregido, fpC, definido por:
)(tancoscos RXfp 1
CC
CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA
donde• cos : factor de potencia sin corrección;• cos C : factor de potencia corregido.
C
G
-jB
jC
CCGGC tantan
)tan(tan CGC
Por lo general, un valor aceptable de factor de potencia debe cumplir:
0,19,0 fp
CORRECCIÓN DEL FACTOR DE POTENCIA
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.
EQUIPOS PARA COMPENSAR
La potencia reactiva Motores síncronos Capacitores síncronos Banco de capacitores
Reducción de las perdidas en conductores
Mayor disponibilidad de potencia en transformadores, generadores, etc. Reducción de la
caída de tensiónAumento en la vida útil de las
instalaciones
BENEFICIOS POR COMPENSACIÓN DEL FP
Reducción de la facturación eléctrica Eliminación de
cargos por bajo FP Bonificaciones por alto factor de potencia
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