Ingeniero

Resumen: T-051

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL NORDEST E Comunicaciones Científicas y Tecnológicas 2006

Rele varimétrico con microcontrolador
Marder, Felipe - Lombardero, Oscar G. - Aquino, Carlos de J. Dto. de Ingeniería Eléctrica FACENA UNNE, 9 de julio 1449 2º P Lab. Nº 7 email fmarder@exa.unne.edu.ar

Resumen El presente trabajo con carácter de desarrollo tecnológico, forma parte delproyecto PI Nº 19 / 04 aprobado por la Secretaría de Ciencia y Técnica de la UNNE, titulado “Aplicaciones Industriales basadas en Microcontroladores”. El mismo consiste en el diseño e implementación de un dispositivo para la corrección automática del factor de potencia empleando un microcontrolador PIC. El sistema cuenta con una parte analógica que determina los cruces por cero de señales proporcionalesa la tensión y corriente por la carga. A partir de la ubicación relativa y la separación de los puntos de cruce, el micro determina el grado de desfasaje y el carácter de la carga. Con esos datos determina la necesidad de la compensación, actuando en consecuencia sobre una batería de capacitores, permitiendo una compensación lineal. Esta técnica permite una simplificación del sistema yconsecuente abaratamiento de costos.

Antecedentes La crisis en la generación y distribución de energía eléctrica trae aparejada como consecuencia una readecuación permanente de las tarifas eléctricas por parte de la Secretaría de Energía. Este ajuste se ve acompañado no sólo por el costo por KW consumido sino por las penalizaciones a las industrias con equipamientos medianos y grandes, por excederse delos valores permitidos en el factor de potencia (FP). Los regímenes de facturación establecen beneficios o penalizaciones en función del valor de desfasaje entre tensión y corriente, lo que se conoce como el valor del cos φ, el cual debe estar por encima de 0,95 para tener bonificaciones que pueden rondar el 2,5% del valor total del consumo registrado. Por el contrario, la penalización se efectúaen función de la diferencia de fase actual y la máxima permitida, a razón del 1,5%, por cada centesimo de la tangente de φ. Tomando como ejemplo un desfasaje actual de 36,86º al que le corresponde un cos φ de 0,80, y sabiendo que el máximo permitido es 18º o sea una cos φ de 0,95, la diferencia total es de 18,86º cuya tangente correspondiente es de 0,34. Este valor multiplicado por 1,5 nos da 0,51o sea que el recargo final es del 51% sobre el facturado. Se define el factor de potencia así

factor de potencia =

potencia real o activa potencia total o aparente

[KW] [KVA]

En definitiva, la finalidad de la corrección del factor de potencia es reducir o eliminar el costo de energía reactiva en la facturación. Para ello existen diversos métodos empleados del lado del usuario delmedidor de potencia. Existen compensaciones individuales en motores, por grupo de cargas, o centralizada. Las empresas que ofrecen dispositivos de corrección presentan tablas para el cálculo o estimación del tipo de banco de capacitores a utilizar, según el cos φ actual, el deseado, y el consumo o carga instalada. El presente trabajo consiste en el diseño e implementación de un sistema (tambiéndenominado relé varimétrico) para medir el desfasaje en grados en forma sencilla y económica, y realizar la corrección automática del factor de potencia empleando un microcontrolador. Debe dejarse en claro que las ecuaciones anteriores son válidas en el caso de que las formas de onda de tensión y corriente sean senoidales puras. En la realidad esto no se cumple ya que los sistemas de control, losprocesos de arranque de motores, los transitorios, el ruido eléctrico en general, inducen corrientes poliarmónicas que generan calor como pérdida y no necesariamente se traduce en trabajo electromecánico. La técnica convencional para la corrección del factor de potencia emplea un medidor de desfasaje entre la tensión y la corriente por la carga, un detector del carácter inductivo o capacitivo de la...