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Medidor de Factor de Potencia

RESUMEN:
Una constante preocupación en la mayoría de las empresas mexicanas es manejar un factor de potencia mayor al 90%, ya que la CFE (Comisión Federal de Electricidad) multa a las empresas cuando estas tienen un factor de potencia menor; por esto es importante el monitoreo del factor de potencia y la toma de medidas adecuadas para mantenerlo bajo control. Elpropósito de este proyecto es la creación de un medidor de factor de potencia de muy bajo costo, pues se emplean elementos económicos, fáciles de conseguir, el cual proporciona lecturas con una precisión considerable, ya que el algoritmo de programación que se maneja no es complicado. Su funcionamiento es sencillo: las muestras se toman directamente de la línea; estas son señales senoidales devoltaje y de corriente con diferentes fases. Como estas son muy pequeñas, deben amplificarse y cambiarse a pulsos TTL, los que son introducidos a una sección lógica para tener en la salida un solo pulso de ancho variable, que es el que determina el tiempo de desfase entre señales.

1).- EL FACTOR DE POTENCIA
La potencia promedio entregada a una carga obedece la ecuación (1):
Vm Im * cos φ (1) 2donde el factor que tiene control sobre el nivel de potencia entregado es cos ?. Sin importar lo grande que sea la corriente, o el voltaje, cuando cos f = 0, la potencia es cero; si cos f = 1, la potencia entregada es un máximo. Dado que tiene tal control, la expresión fue denominada factor de potencia y se define mediante: P=

Factor de potencia = Fp = cosφ (2) Para una carga puramenteresistiva, el ángulo de fase entre voltaje y corriente es de 0º y Fp = cos f = cos 0º = 1. La potencia entregada es máxima. Para una carga puramente reactiva (inductiva o capacitiva), el ángulo de fase entre voltaje y corriente es de 90º y Fp = 0. La potencia entregada es entonces el valor mínimo de cero watts, aun cuando la corriente y el voltaje existen. Miguel Ernesto Cota González, Código;300167754,cota178@gmail.com
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Para las situaciones donde la carga es una combinación de elementos resistivos y reactivos, el factor de potencia variará entre 0 y 1. Mientras más resistiva sea la impedancia total, más cercano será el factor de potencia a 1; mientras más reactiva sea la impedancia total, más cercano será el factor de potencia a 0. [1] El factor depotencia se define como el cociente de la relación de la potencia activa (potencia convertida en trabajo) entre la potencia aparente (suma geométrica de las potencias activa y reactiva); esto es: P Fp = (3) S Esto se puede observar en la figura 1, conocida como el triangulo de potencia:

En electricidad, el ángulo φ nos indica si las señales de voltaje y corriente se encuentran en fase. Dependiendodel tipo de carga, el factor de potencia ( FP = Cosφ ) puede ser: • adelantado • retrasado • igual a 1. En las cargas resistivas como las lámparas incandescentes, el voltaje y la corriente están en fase. Por lo tanto, φ = 0 En este caso, se tiene un factor de potencia unitario. En las cargas inductivas como los motores y transformadores, la corriente se encuentra retrasada respecto al voltaje. Porlo tanto, φ < 0 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. Por lo tanto, φ > 0 En este caso se tiene un factor de potencia adelantado. [2]

Figura 1.- Triangulo de Potencia

Miguel Ernesto Cota González, Código;300167754, cota178@gmail.com
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2).- OBTENCIÓN DE MUESTRAS DE VOLTAJE Y CORRIENTE
La principal característica del proyecto (el aspecto más innovador), es la obtención de las muestras, ya que en vez en utilizar transformadores drivers solo se necesitan arreglos resistivos de una resistencia de 1MO en serie con una de 100O, es decir, un divisor de tensión.
R2
100Ω

XSC1

R1

10MΩ

Agilent

R7

10M Ω

R10...