DE EJERCICIOS PROYECTOS ELECTRICOS EN BAJA TENSION

GUÍA DE ESTUDIO / DE EJERCICIOS PROYECTOS ELECTRICOS EN BAJA TENSION GUÍA Nº 5 Profesor/a(s) Nivel o Curso/s Unidad/Sub Unidad Contenidos LUIS RAMIR...
9 downloads 0 Views 417KB Size
GUÍA DE ESTUDIO / DE EJERCICIOS PROYECTOS ELECTRICOS EN BAJA TENSION

GUÍA Nº 5 Profesor/a(s) Nivel o Curso/s Unidad/Sub Unidad Contenidos

LUIS RAMIREZ RAMIREZ 4º MEDIO PROYECTO DE INSTALACIONES DE ALUMBRADO Y FUERZA 1. Calculo del factor de potencia 2. Luminotecnia Aprendizajes Esperados 1. Diseña y calcula los sistemas de compensación en instalaciones de alumbrado y fuerza de uso domiciliario, las que disponen de cargas inductivas causantes de un mal factor de potencia 2. Aplica los metodos de mejoramiento del factor de potencia en cargas inductivas trifasicas tanto individuales como en grupos de cargas. INSTRUCCIONES:

1.- Para la correcta resolucion de esta guía, los alumnos deber recurrir a los capitulos 7 y 8 del reglamento eléctrico. 2.- Si desea profundizar sobre el tema de correccion del factor de potencia, existe una gran cantidad de información en internet. APOYO PARA EL LOGRO DEL PRIMER APRENDIZAJE ESPERADO:

1.- Una instalación Eléctrica domiciliaria, se encuentra desde el tablero hasta el medidor a una distancia de 10 metros, del empalme hasta la red publica 18 metros. Si la potencia demandada es de 10KW, siendo el factor de potencia de 0,75, calcular: a.- La corriente nominal b.- La sección del conductor de la red de distribución hasta el medidor. c.- La sección del conductor desde el medidor hasta el Tablero. d.- Utilizando el reglamento, determine el calibre real de los conductores para ambos casos. e.- La capacidad de los automáticos. f.- El banco de condensadores de modo que el factor de potencia sea igual a 0,95 g.- La sección de los conductores con esta nueva condición. h.- La capacidad del disyuntor una vez compensado. 2.- La línea de alimentación NYA para un Motor de corriente alterna de 220 V / 2 KW, tiene una longitud de 24 mts. El factor de potencia es de 0,8 en retraso, el rendimiento es de 0,65 y la caída de tensión no debe de sobrepasar en 2%. Determinar : a.- Potencia de entrada del motor PE(W) b.- La corriente nominal inicial del motor antes de la compensación Inom1(A) c.- La caída de tensión de la línea de alimentación Vp (V). d.- La sección mínima según la Norma considerando la corriente nominal inicial Smm2 e.- La sección mínima considerando la caída de tensión f.- La sección a utilizar para la alimentación del Motor g.- La pérdida de potencia porcentual en la línea de alimentación h.- La corriente nominal del dispositivo de protección de sobre-corriente considerando los parámetros ( IDisy(A)). i.- La potencia Reactiva del Banco de condensadores QC (VAR) j.- La capacidad del condensador C micro-faradio k.-La nueva corriente compensada Inom2(A). 3.-Un motor asincrónico trifásico de 380V/6KW de un torno, tiene con carga nominal un factor de potencia de 0,8 en retraso y un rendimiento de 85 %. En la línea de alimentación de 60 mts la caída de tensión no debe sobrepasar en 3% Mejorar el factor de potencia a 0,93. Determinar: a.-Potencia de entrada del motor del torno PE(W) b.-La corriente nominal inicial del motor antes de la compensación Inom1(A) 1

Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal

GUÍA DE ESTUDIO / DE EJERCICIOS PROYECTOS ELECTRICOS EN BAJA TENSION

c.-La caída de tensión de la línea de alimentación Vp (V). d.-La sección mínima según la Norma considerando la corriente nominal inicial Smm2 e.-La sección mínima considerando la caída de tensión f.-La sección a utilizar para la alimentación del Motor g.-La pérdida de potencia porcentual en la línea de alimentación h.-La corriente nominal del dispositivo de protección de sobre-corriente considerando los parámetros ( IDisy(A)). i.- La potencia Reactiva del Banco de condensadores Qc (VAR) j.- La capacidad del Banco de condensador C micro-faradio total k.-La capacidad del condensador C micro-faradio por fase l.-La nueva corriente compensada Inom2(A). m.-La variación de la corriente experimentada y el % de variación. o.-Dibujar esquema del motor y su banco de condensadores respectivo

4.-

Placa característica de un motor Asincrónico AEG

MOTOR ASINCRONICO PEDROLO

DELTA 380 V INOM 9 A POT 4 KW COS Fi 0,86 1435 RPM F Hz 50 Hz IP 44 CLASE d La clase d es sobre el aislamiento Longitud 20 mt. Factor de Potencia 0,95 en retraso Determinar: a.- Potencia de entrada del motor PE(W) b.- La corriente nominal inicial del motor antes de la compensación Inom1(A) c.- Rendimiento del motor d.- La caída de tensión de la línea de alimentación Vp (V). e.- La sección mínima según la Norma considerando la corriente nominal inicial Smm2 f.- La sección mínima considerando la caída de tensión g.- La sección a utilizar para la alimentación del Motor h.- La pérdida de potencia en la línea de alimentación i.- La corriente nominal del dispositivo de protección de sobre-corriente considerando los parámetros ( IDisy(A)). j.- La potencia Reactiva del Banco de condensadores QC (VAR) k.- La capacidad del condensador C micro-faradio l.-La nueva corriente compensada Inom2(A).

5.- Una línea de alimentación para un termo eléctrico de 220 V/4 KW, tiene la longitud de 32 mts. La tensión de perdida no debe sobrepasar en 1,5 %. Determinar: a.- Potencia de entrada del termo PE(W) b.- La corriente nominal inicial del termo antes de la compensación In (A) c.- La caída de tensión de la línea de alimentación Vp (V). d.- La sección mínima según la Norma considerando la corriente nominal inicial Smm2 e.- La sección mínima considerando la caída de tensión f.- La sección a utilizar para la alimentación g.- La pérdida de potencia en la línea de alimentación h.- La corriente nominal del dispositivo de protección de sobre-corriente considerando los parámetros ( IDisy(A)).

2

Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal

GUÍA DE ESTUDIO / DE EJERCICIOS PROYECTOS ELECTRICOS EN BAJA TENSION

6.- En un Taller hay instaladas tres hileras de luz, cada una con 12 Lámparas fluorescentes de 66W, una lámpara absorbe a 220V 50Hz, incluyendo la reactancia, 78W. La corriente de régimen de una lámpara es de 0,8 A . Debe ser mejorado a 0,95 el factor de potencia de la instalación de alumbrado, por medio de un grupo de condensadores en conexión triángulo. Determinar: a.- El factor de potencia sin compensación b.- La potencia conectada de la instalación de alumbrado c.- La potencia reactiva del grupo de condensadores d.- La capacidad total del grupo de condensadores e.- La capacidad por fase

6.- Una Maquina herramienta esta accionada por un motor de corriente alterna de 220V/ 2,2KW a carga nominal, el motor, con un factor de potencia de 0,78 en retraso una corriente de 15ª. La línea de alimentación tiene una longitud de 29 mts. , la caída tensión no debe sobrepasar en 1,5% de Vnom. Determinar: a.- Potencia de entrada del motor PE(W) b.- El rendimiento del motor c.- La caída de tensión de la línea de alimentación Vp (V). d.- La sección mínima según la Norma considerando la corriente nominal inicial Smm2 e.- La sección mínima considerando la caída de tensión f.- La sección a utilizar para la alimentación g.- La pérdida de potencia en la línea de alimentación h.- La potencia Reactiva del Banco de condensadores Qc (VAR) i.- La capacidad del banco de condensador C micro-faradio j.- La corriente nominal del dispositivo de protección de sobre-corriente considerando los 6 parámetros ( IDisy(A)). 7.- Señale las ventajas principales de compensar una instalacion eléctrica FACTOR DE POTENCIA

Determinados aparatos electricos de consumo toman potencias reactivas de la red para crear campos magneticos. Esta demanda de potencia reactiva se presenta por ejemplo en las instalaciones electricas con bobinas de choques para equipos fluorescentes, en motores de corriente alterna monofasica y trifasica así como en transformadores. En estas instalaciones de consumo se precisan aparatos que compensen la potencia reactiva. Estos aparatos son desfasadores estaticos ( condensadores) o desfasadores rotativos ( motores sincronicos. Los condensadores de potencia, se utilizan de preferencia, dado que su costo es mucho menor que los rotativos, fáciles de instalar, reducido mantenimiento, gran duracion asi como la sencillez y rapidez de una ampliacion ulterior. Los condensadores de potencia descargan, por lo tanto, la red de suministro, es decir, reducen la demanda de potencia de esta, ademas de ofrecer las siguientes ventajas: Mayor transmision de potencia por redes aereas y cables Menores perdidas de potencia Menores caidas de tensión Ahorro de los gastos de potencia reactivas 3

Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal

GUÍA DE ESTUDIO / DE EJERCICIOS PROYECTOS ELECTRICOS EN BAJA TENSION

Reduccion de los gastos de inversión en las ampliaciones Ahorro de perdidas por efecto joule en toda la instalación La industria fabrica condensadores de potencia para baja tensión de hasta 690 V nominales, de hasta 100 KVAR de potencia reactiva (QC) y con perdidas de potencia menores de 0,5 W/KVAR, según enl tamaño del condensador. Existen diversas realizaciones tecnicas de los dispositivos de compensación; distinguimos la compensacion individual, la compensacion por grupo y la compensacion central. La compensacion individual se utiliza en aquellas cargas inductivas sueltas que deban compensarse directamente en conexión serie o paralelo. Las condiciones tecnicas de conexión prescriben las siguientes normas para la compensación individual: Compensacion de transformadores, por ejemplo, las soldadoras para 150 A a 24 V, como minimo cos phi = 0,7 Compensación de motores para la potencia del motor en vacio o a plena carga, para un factor de potencia cos phi= 0.95 Compensación de la potencia reactiva de las bobinas de choque de tubos fluorescentes mediante compensacion en serie o en paralelo a un factor de potencia cos phi= 0,9. En la practica, en instalaciones grandes de alumbrado con tubos fluorescentes se forman grupos de lamparas y se distribuyen uniformemente entre las tres fases de la red trifasica. Este tipo de compensación, por grupo, resulta mas economica pues los condensadores empleados para 380 V solo precisan 1/3, de la capacidad de los empleados a 220 V. Para la compensación central de la potencia reactiva en grandes instalaciones electricas se utilizan equipos reguladores de potencia reactiva. Los diferentes condensadores se añaden o se desconectan mediante reguladores electronicos de potencia reactiva. Es posible calcular la capacidad precisa en cada caso . La experiencia recomienda emplear, para potencias nominales del motor de hasta 30 KW, potencias de condensador entre el 40% y el 50%, y para potencias mayores aproximadamente el 35% de la potencia nominal del motor. TECNICAS DE COMPENSACION La forma de calculo de la potencia reactiva capacitiva para compensar, relaciona el factor de potencia de la maquina que generalmente se encuentra en la placa característica y el factor que se desea llegar. Si llamamos φ1 al ángulo de desfase entre el voltaje y la corriente de la maquina que se quiere compensar y llamamos φ2 al ángulo que se desea compensar, entonces: QC = P* (Tang φ1 - Tang φ2), en donde P= potencia en Watt del motor o maquina a compensar. Mientras que el condensador se calcula de la siguiente expresión: C = QC/ (2* π* f * V^2). Ejemplo 1: Una instalación eléctrica consta de tres cargas reactivas, siendo sus potencias de 1,1 KW en equipos de alumbrado fluorescentes, 3 KW en un grupo de motores y 2,2 Kw. en lámparas de incandescencias. Si el cos φ1 medio es igual a 0,6, calcular el condensador para realizar una compensación a 0.95. Solución Lo primero es determinar la potencia total, para lo que sumamos todas las potencias activas de la instalación: Pt = P1+ P2+P3 = 1.1 + 3 + 2.2 = .6.3 KW A continuación determinamos los ángulos respectivos, aplicando el inverso del coseno en cada caso. Así: φ1= 53,1 grados y φ2 =18,2grados. 4

Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal

GUÍA DE ESTUDIO / DE EJERCICIOS PROYECTOS ELECTRICOS EN BAJA TENSION

Luego: QC = Pt*( Tang53,1º - Tang 18,2º) QC = 6,3KW * (tng53,1º - tng18,2º) QC = 6,32 KVAR Con esta potencia reactiva, el condensador a instalar será: C = 6,32/( 2* π*50* 220^2) C = 416 uF. La corriente si no se compensa se puede calcular fácilmente. Así, la potencia aparente de esta instalación es sin compensar: S = P/cos φ1 S =6,3 KW/ 0,6 S= 10,5 KVA In = S/ V In = 10,5KVA / 220V In = 47,7 A. Después de compensar la corriente nominal será: Sdc = P/cos φ2 Sdc = 6,3KW/0,95 Sdc = 6,63 KVA In = 6,63 KVA/220V In = 30,1 A De los resultados obtenidos se puede concluir que con la compensación las corrientes nominales demandadas de la red, se ven bastante reducidas. En este caso en poco mas de 17 A. Para redes trifásicas, los cálculos son exactamente iguales, solo cambia un poco el valor del condensador, ya que en vez de dividir por 220V en la formula, se divide por 380 V. Ejemplo 2.Un motor trifásico registra en placa una potencia de 10 Hp, un cos φ = 0.5. Calcular su potencia aparente, su corriente nominal, el condensador para que su cos φ = 0,95 y la corriente nominal demandada después de compensar. Solución:

5

Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal

GUÍA DE ESTUDIO / DE EJERCICIOS PROYECTOS ELECTRICOS EN BAJA TENSION

P = 10 Hp * 746 W P= 7460 W S = P / Cos φ1 S = 7460 W /0,5 S = 14920 VA In = S/ √3 * 380 V In = 14920/√3 * 380 V In = 22.66 A Esos son los valores de S Y la corriente antes de compensar QC = P* (Tang φ1 - Tang φ2) QC = 7460* (Tang φ1 - Tang φ2) A continuación determinamos los ángulos respectivos, aplicando el inverso del coseno en cada caso. Así: φ1= 60º y φ2 = 18.2º. QC = 7460* ( Tang60º - Tang 18.2º) QC = 10468 VAR C= QC/(2* π* f * V^2) C = 10468/(2* π* 50 *380 V^2) C = 230 uF Este valor del condensador, se divide por tres ya que se trata de una instalación trifásica, siendo entonces necesario tres condensadores de 76,9 uF ( uno por fase). Después de compensar, la potencia y la corriente serán: Sdc= P/ 0.95 Sdc = 7460/0.95 Sdc = 7852.6 VA In = 7852.6 /√3 * 380 V In =11.93 A De los resultados obtenidos, tanto la potencia aparente como la corriente nominal se reducen a la mitad casi, una vez compensado.

6

Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal

GUÍA DE ESTUDIO / DE EJERCICIOS PROYECTOS ELECTRICOS EN BAJA TENSION

Ejemplo .- Una Maquina herramienta esta accionada por un motor de corriente alterna de 220V/ 2,2KW a carga nominal, el motor, con un factor de potencia de 0,78 en retraso una corriente de 15 A. La línea de alimentación tiene una longitud de 29 mts. , la caída tensión no debe sobrepasar en 3% de Vnom. Determinar: a.- Potencia de entrada del motor PE(W) b.- El rendimiento del motor c.- La caída de tensión de la línea de alimentación Vp (V). d.- La sección mínima según la Norma considerando la corriente nominal inicial Smm2 e.- La sección mínima considerando la caída de tensión f.- La sección a utilizar para la alimentación g.- La pérdida de potencia en la línea de alimentación h.- La potencia Reactiva del Banco de condensadores Qc (VAR) i.- La capacidad del banco de condensador C micro-faradio j.- La corriente nominal del dispositivo de protección de sobre-corriente considerando los 6 parámetros ( IDisy(A)).

7

Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal

Suggest Documents