Factor de potencia. Dr. Armando Llamas Centro de Estudios de Energía-Campus Monterrey

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Marta Guzmán Barbero
hace 6 años
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1 Factor de potencia Dr. Armando Llamas Centro de Estudios de Energía-Campus Monterrey

2 Armónicas en Sistemas Eléctricos Industriales

3 Factor de potencia original I P +ji Q S V I * V(I P -ji Q ) V A ACEE E E ~ acee I P I Q P V I P acos( ) Q V I Q I P jq I p + ji Q Q P tan( acos( )) * V

4 Factor de potencia corregido I P +j(i Q -I C ) P V I P Q V I Q Q C V I C V A ACEE E E ~ acee I C I P I Q acos( ) S V I * V [I P -j(i Q -I C )] Q V (I Q -I C ) I I p ( acos( )) Q Q QC P tan Q C + j( I Q I C P ) [ ( acos( )) tan( acos( ))] Q Q P tan j( Q Qc) * V

5 Tabla de factores para corrección FP FP

6 Motivación para corregir factor de potencia: Se disminuye el importe de la factura de energía eléctrica Se recupera capacidad instalada en transformadores, alimentadores e interruptores Se disminuyen las pérdidas IR Se disminuye la caída de voltaje en alimentadores y transformadores

7 Reducción en corriente de línea Beeman, Industrial Power System Handbook, McGraw-Hill, 955

8 Recuperar capacidad de alimentadores y transformadores Otra forma de interpretar la reducción en la corriente al corregir el factor de potencia, es ver que esto permite que los alimentadores y transformadores puedan aumentar su corriente para alimentar otras cargas. Por ejemplo: si originalmente la capacidad de conducción de corriente era de 00A y se estaba usando esta capacidad para alimentar una carga con factor de potencia 0.8. Al corregir el factor de potencia a.0 la corriente se reduce a 80A lo que libera 0A de capacidad de conducción para alimentar otras cargas.

9 Recuperación de capacidad instalada La recuperación de capacidad instalada es más fácil de visualizar en transformadores ya que estos se especifican en k. Una carga que demanda una potencia P con un factor de potencia requiere S P /. Al mejorar a, la carga ahora requiere S P /. La capacidad instalada que se recupera es S S S P P P

10 Penalización aplicada al consumo de energía. Recargo por factor de potencia menor a 0.9: % de Recargo 3/5 x ( (90/FP) -) x 00 Ejemplo: FP 30% %de Recargo 0% Bonificación por factor de potencia mayor a 0.9: % de Bonificación /4 x ( -(90/FP)) x 00 Ejemplo: FP00% % de Bonificación.5%

11 Recargo o Bonificación % 0.0% 7.5% 5.0%.5% %rec 0.0% %bon 7.5% 5.0%.5% 0.0% % Re c % Bon 4

12 Reducción de pérdidas en alimentador Ivar Iw I I Iw + Ivar Ι Iw + Ivar Pérdidas del alimentador r Ι r Iw + r Ivar Perdidas del alimentador al eliminar Ivar r Iw Si el factor de potencia original era 0.8(-) y se corrige a.0 Iw 0.8 Ι.y Ivar 0.6 Ι. Pérdidas originales r Ι Pérdidas al quitar Ivar r Iw 0.64 r Ι Las pérdidas se reducen en 0.36 r Ι o sea 36%

13 Disminución de pérdidas I R El factor de potencia original es y el factor de potencia mejorado. Las corrientes de línea en función de la potencia promedio trifásica, del voltaje entre líneas y los factores de potencia correspondientes son Ec. 8 P I 3 V I 3V La disminución de pérdidas está dada por Ec. 9 LL P LL P ( I I ) R 3 R Ploss 3 V 3 LL

14 Disminución de pérdidas I R - Continuación El cociente de la disminución de pérdidas a las pérdidas originales está dado por Ec. 0 P P loss loss P V LL P V LL R R

15 Multiplicadores para dispositivos de desconexión de capacitores Tabla 8.6. Multiplicadores de nominal de capacitores para obtener capacidad*de dispositivo de desconexión Tipo de dispositivo de desconexión Multiplicador Corriente equivalente por kr Interruptor de potencia tipo magnético Int.en caja moldeada Magnético Otros Contactores, encerrados+ Interruptor de seguridad Interruptor de seguridad fusible * El dispositivo de desconexión debe tener un nominal de corriente continua que sea igual o que exceda a la corriente asociada con los kr del capacitor por el multiplicador indicado. Los nominales de interruptores encerrados son a 40 C de temperatura ambiente. + Si los fabricantes dan valores nominales específicos para capacitores, estos son los que hay que cumplir

16 Capacidad interruptiva del interruptor k Capacidad SC- interruptiva interruptor o fusible debe ser mayor que la posible corriente máxima de corto circuito. k SC- k SC- son proporcionados por la compañía suministradora CFE kt Zt k I SC k k SC SC SC 3 V + LL Zt kt 000 Si no se conocen los k SC- se pueden suponer infinitos

17 Ejemplo de selección del interruptor Considere un transformador de 000 k, 480 V, con 6% de impedancia, un banco de capacitores de 70 kr y 00 M de corto circuito en el primario Multiplicador:.35 Corriente nominal del capacitor: I kr V NOM, CAP 84. LL A Corriente nominal del interruptor en caja moldeada: I AA NOM, ITM 7 Se podría escoger uno de 5 A Potencia de corto circuito en secundario: Máxima corriente de corto circuito: k SC I SC 783, A Se requiere un interruptor con capacidad interruptiva superior a 8 ka en 480 V Zsc 000 / %

18 Elevación de voltaje V V V C S r r V C SC T T SC V: Elevación de voltaje en pu, Vc: Voltaje en terminales del capacitor con éste conectado al sistema, Vs: Voltaje del sistema antes de conectar el banco, r: Potencia reactiva del banco al voltaje nominal del sistema, sc: Potencia de corto circuito, en el lugar en que se instala el banco de capacitores, t: Potencia nominal del transformador. CFE kt Zt X sc X SC- + X t Xsc en pu, tomando como base los nominales del transformador, es igual al cociente de la capacidad del transformador en entre los de corto circuito en el secundario. Xsc t / sc. k SC- k SC- Vs Vc -

19 Curvas de elevación V V V C S r r V C r/vat SC T T SC curvas de V t/sc V DV 0.5% V DV % V DV.5% V DV % V DV.5% V DV 3% Ejemplo: % de caída al desconectar el banco, curva azul claro, 8% de impedancia de corto circuito El banco debe ser 0.5 kt. En un sistema industrial un banco de capacitores difícilmente elevará el voltaje más de un 3%, lo cual se puede remediar con un cambio de TAP.

20 Tamaño del banco con respecto al del transformador para dar lugar a cierta resonancia en función del tamaño del transformador con respecto al nivel de corto circuito secundario sc h R r r t t sc 0.5 r/t t/sc hr 5 hr 3 hr hr 9 hr 7 hr 5 Al instalar un banco de capacitores cuyos kr son el 0% de los k del transformador: k del transformador son 0.04 veces potencia de corto circuito en secundario, la resonancia es cercana a la 5, k del transformador son 0.08 veces potencia de corto circuito en secundario, la resonancia es cercana a la, k del transformador son 0. veces potencia de corto circuito en secundario, la resonancia es cercana a la 9.

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