Aumento del factor de potencia de receptores inductivos

En un receptor inductivo, corregir el factor de potencia, aumentarlo hasta que se aproxime a la unidad, o reducir la potencia reactiva que absorbe, se consigue siempre conectándole uno o varios condensadores. El objetivo es disminuir el valor eficaz de la intensidad de los receptores, sin que se modifique la potencia activa que absorben, y disminuir así la potencia P p = R l I 2 que se pierde en las líneas de distribución. En esta práctica se ve cómo hacerlo, que no siempre se consigue el objetivo deseado, y lo que ello implica.

ATENCIÓNEl subíndice 1 en las variables de esta práctica indica que su medición se realizó antes de corregir el factor de potencia. Un número n>1 en el subíndice indicará que las variables se midieron tras realizar la corrección número n del factor de potencia en el circuito.

Receptores monofásicos inductivos

En estos receptores, corregir el factor de potencia siempre conduce a reducir su potencia reactiva y la intensidad que circula por los conductores y, por lo tanto, la potencia que se pierde en ellos debida a esa intensidad.

  1. Conectamos primero el receptor monofásico inductivo de la siguiente figura.
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  3. Medimos con el analizador de redes:
    • Las potencias activa y reactiva, P1 y Q1.
    • El valor eficaz de la intensidad del dipolo, I1.
  4. Determinamos el factor de potencia: cos φ 1 =P1/S1=P1/ P 1 2 + Q 1 2 .
  5. Calculamos las pérdidas en la línea eléctrica debidas a la resistencia de cada hilo, R l ; como hay dos hilos son: P pm1 =2 R l I12 .

A continuación corregimos su factor de potencia y lo aproximamos a la unidad.

  1. Conectamos en paralelo con el dipolo un condensador que entregue la potencia reactiva Q C Q 1 = P1tan φ 1 ; por lo tanto, el valor de la capacidad del condensador debe ser: C= Q C /(ω V C 2 )=P1tan φ 1 /( 2πf V 2 ) , siendo VC la tensión del condensador, que en este caso es la tensión V de la fuente, y f la frecuencia de la tensión de esa fuente.
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  3. Volvemos a medir con el analizador de redes:
    • Las potencias activa y reactiva, P2 = P1 y Q2.
    • El valor eficaz de la intensidad del dipolo, I2.
  4. Determinamos el nuevo factor de potencia que debería ser próximo a uno: cos φ 2 =P2/S2=P2/ P 2 2 + Q 2 2 .
  5. Calculamos las nuevas pérdidas producidas en la línea eléctrica por el dipolo con el factor de potencia corregido, y las comparamos a las pérdidas que produce el dipolo sin corregir: P p m1 P p m2 = 2 R l I 1 2 2 R l I 2 2 = I 1 2 I 2 2

R E C U E R D A

Para un receptor monofásico inductivo, corregir el factor de potencia siempre significa reducir las pérdidas.

Receptores polifásicos inductivos

Ahora repetimos el procedimiento anterior pero para un receptor trifásico inductivo equilibrado. En estos receptores, corregir el factor de potencia siempre conduce a reducir su potencia reactiva.

  1. Conectamos primero el receptor trifásico inductivo de la siguiente figura.
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  3. Con el analizador de redes así conectado, medimos:
    • Las potencias activa y reactiva que absorbe el receptor, P1 y Q1.
    • El valor eficaz de las intensidades del tripolo, IR1, IS1, e IT1.
  4. Determinamos el factor de potencia: cos φ 1 =P1/S1=P1/ P 1 2 + Q 1 2 .
  5. Calculamos las pérdidas en la línea eléctrica debidas a la resistencia de cada hilo, R l ; como ahora hay tres hilos, cada uno con su intensidad, son: P pt1 = R l ( I R1 2 + I S1 2 + I T1 2 ) .

A continuación corregimos su factor de potencia y lo aproximamos a la unidad. Primero lo haremos empleando un único condensador.

  1. Conectamos en paralelo con el tripolo, entre dos terminales cualesquiera, un solo condensador que entregue la potencia reactiva Q C Q 1 = P1tan φ 1 ; por lo tanto, el valor de la capacidad del condensador debe ser: C= Q C /(ω V C 2 )=P1tan φ 1 /( 2πf U 2 ) , siendo VC la tensión del condensador, que en este caso es la tensión compuesta U= 3 V , y f la frecuencia de la tensión de la fuente.
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  3. Volvemos a medir con el analizador de redes:
    • Las potencias activa y reactiva, P2 = P1 y Q2.
    • El valor eficaz de las intensidades del tripolo, IR2, IS2, e IT2.
  4. Determinamos el nuevo factor de potencia que debería ser próximo a uno: cos φ 2 =P2/S2=P2/ P 2 2 + Q 2 2 .
  5. Calculamos las nuevas pérdidas producidas en la línea eléctrica por el tripolo con el factor de potencia corregido, y las comparamos a las pérdidas que produce el tripolo sin corregir: P pt1 P pt2 = R l ( I R1 2 + I S1 2 + I T1 2 ) R l ( I R2 2 + I S2 2 + I T2 2 ) = I R1 2 + I S1 2 + I T1 2 I R2 2 + I S2 2 + I T2 2

Por último corregimos su factor de potencia, aproximándolo a la unidad, mediante tres condensadores iguales en estrella.

  1. Conectamos en paralelo con el tripolo tres condensadores en estrella que entreguen, entre todos, la potencia reactiva Q C Q 1 = P1tan φ 1 , o cada uno de ellos la potencia Q C / 3 ; por lo tanto, el valor de la capacidad de cada condensador debe ser: C= Q C /(3ω V C 2 )=P1tan φ 1 /( 6πf V 2 ) , siendo VC la tensión del condensador, que en este caso es la tensión simple V, y f la frecuencia de la tensión de la fuente.
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  3. Volvemos a medir con el analizador de redes:
    • Las potencias activa y reactiva, P3 = P1 y Q3.
    • El valor eficaz de las intensidades del tripolo, IR3, IS3, e IT3.
  4. Determinamos el nuevo factor de potencia que debería ser próximo a uno: cos φ 3 =P3/S3=P3/ P 3 2 + Q 3 2 .
  5. Calculamos las nuevas pérdidas producidas en la línea eléctrica por el tripolo con el factor de potencia corregido, y las comparamos a las pérdidas que produce el tripolo sin corregir: P pt1 P pt3 = R l ( I R1 2 + I S1 2 + I T1 2 ) R l ( I R3 2 + I S3 2 + I T3 2 ) = I R1 2 + I S1 2 + I T1 2 I R3 2 + I S3 2 + I T3 2
  6. Comparamos las pérdidas que produce en la línea el tripolo con el factor de potencia corregido por un solo condensador con las que produce el mismo tripolo con el factor de potencia corregido por los tres condensadores en estrella: P pt2 P pt3 = I R2 2 + I S2 2 + I T2 2 I R3 2 + I S3 2 + I T3 2