Lectura del Medidor de Consumo: Factor de Potencia - ¡No cuadran las cuentas!

[Tulevik]

¡Buenas noches y un muy Feliz 2018 para todos!

Hace tiempo que estoy interesado en vigilar el consumo de mi casa y saber cuánto consume cada trasto que tengo enchufado (y llegado el caso, sustituirlo por otro más eficiente). Cuento con la ayuda del medidor de consumo ChacOn ecowatt, Ref. 54352.

Este aparato, que obviamente uso como watímetro, muestra por pantalla, entre otras cosas, el factor de potencia de cada aparato que conecto. Y aquí quería llegar yo:

Sé que para calcular la potencia instantánea de un aparato en Corriente Continua, la fórmula es W = V * I (existen otras similares, como W = I^2 * R, o bien V^2/R, etcétera). Sé que en Alterna, la fórmula es ligeramente diferente: W = V * I * cos(fi). Obviamente, el Factor de Potencia hay que calzarlo de alguna forma en cos(fi). Sin embargo, la medida que da mi medidor de consumo me confunde totalmente.

Pondré un caso en concreto: tengo un aparato para recargar pilas, cuyo enchufe tiene las siguientes especificaciones:

Entrada: 110-240V AC~50/60 Hz 0.35A
Salida: 12V DC -.-.-.- 1A

Al enchufarlo, sin pilas ni nada, obtengo los siguientes valores en el medidor de consumo:

239 V ~
2.7 Watios
0.031 A
50 Hz
Factor de Potencia: 27

Y por más vueltas que le doy, no soy capaz de comprender qué cálculos hace el aparato internamente para dar ese consumo de 2.7 Watios. Ni siquiera sé cómo usar el 27 que da de factor de potencia, ni sé si hay que calcular el cos(27), el arccos(27), ni si hay que poner la calculadora en Grados (DEG), en Radianes (RAD) o en Grados Sexagesimales (GRA)...

Vi en una web que ofrecían esta fórmula para hallar la corriente:

I(A) = P(W) / (PF × V(V))

Pero sigo teniendo el mismo problema: ¿cómo utilizo el 27 que me da de factor de potencia? Y lo que es más importante: ¿ese 27 es el dato calculado de cos(fi), es fi, o no es nada de eso?

Muchas gracias por adelantado, un saludo y un abrazo enorme para tod@s.

 

[DOSMETROS]

Claro , es una fuente altamente capacitiva sin corrección PFC


http://roble.pntic.mec.es/jsalinas/factor potencia.pdf

 

[capitanp]

Tu aparato no mide valores rms, toma las deformaciones de armónicos como un valor errado de factor de potencia.

El 27 no es un ángulo , es un % , así que multiplica por 0.27 , igual es un valor errado.

 

[Tulevik]

Muchas gracias a ambos por responder, DOSMETROS y capitanp. Reconozco que no comprendo bien del todo la jerga electrónica que habéis usado, pero más o menos entiendo lo que queréis decir.

Tras hacer otra medición en un televisor (LED 16", convierte a 12 V .-.-.-.- 2A, máximo de 24 W de potencia, según pone en el reverso de la pantalla), he obtenido lo siguiente:

235.5 V ~
8.6 Watios
0.091 A
50 Hz
Factor de Potencia: varía a ratos entre dos valores, 36 y 42

En este caso, según la opinión de capitanp, el factor de potencia tan raro que arroja sí que parece ser un porcentaje, al menos para uno de los valores de dicho factor:

W = V * I * FP ----> 235.5 * 0.091 * 0.42 = 9.00081 Watios, que se aproxima bastante a los 8.6 W del display.

Sin embargo, para el otro factor de potencia que muestra a veces, 36, se queda más bien escaso:

W = V * I * FP ----> 235.5 * 0.091 * 0.36 = 7.71498 Watios

Supongo que la conclusión más firme que debo sacar de todo esto es que mi contador de consumo es PENOSO XD!

¿Creéis que un multímetro podría darme valores más fiables? Reconozco que nunca lo he usado para medir corriente en AC.

 

[pandacba]

Hay que tener cosas que ocurren, como por ejemplo la potencia aparente, si tu consumo es inductivo o capacitivo o solamente resistivo.... todo es distinto, y hace que los valores cambién todo el tiempo, por otro lado el watimetro tiene que estar bien calibrado y hay que conocer bien la naturaleza de la corrietne alterna y todo lo que puede ocurrir en un línea si no te volveras loco

 

[Gudino Roberto duberlin]

Hola, lamentablemente los medidores serán más fiables en las lecturas, con valores razonablemente mayores, digamos consumos superiores a 100W.
Además las fuentes conmutadas, producen espeluznantes cantidades de armónicos. Alterando algunos cálculos.

Pues un factor de potencia, se comprende entre 0 y 1. Cualquier valor, fuera de ese rango debe descartarse.
Conecta equipos de consumo total superior a 100W, por ejemplo. Una lámpara incandescente y un ventilador y chequea si el medidor puede arrojar el valor de potencia activa y aparente. Si arroja dichos valores.
Entonces divides potencia activa/potencia aparente, ahí obtendrás el valor de Cos (phi).

 

[Tulevik]

Hay que tener cosas que ocurren, como por ejemplo la potencia aparente, si tu consumo es inductivo o capacitivo o solamente resistivo.... todo es distinto, y hace que los valores cambién todo el tiempo, por otro lado el watimetro tiene que estar bien calibrado y hay que conocer bien la naturaleza de la corrietne alterna y todo lo que puede ocurrir en un línea si no te volveras loco

Gracias por la información, tengo que investigar sobre esos tipos de consumo que mencionas (realmente soy muy inexperto en temas de electrónica). Lo que tengo clarísimo es que el contador de consumo que tengo no debe estar diseñado muy minuciosamente, así que en cuanto a calibración, cero total.

Hola, lamentablemente los medidores serán más fiables en las lecturas, con valores razonablemente mayores, digamos consumos superiores a 100W.
Además las fuentes conmutadas, producen espeluznantes cantidades de armónicos. Alterando algunos cálculos.

Pues un factor de potencia, se comprende entre 0 y 1. Cualquier valor, fuera de ese rango debe descartarse.
Conecta equipos de consumo total superior a 100W, por ejemplo. Una lámpara incandescente y un ventilador y chequea si el medidor puede arrojar el valor de potencia activa y aparente. Si arroja dichos valores.
Entonces divides potencia activa/potencia aparente, ahí te arrojara el valor de Cos (phi).

Gracias por la sugerencia. Probaré a anotar los datos de consumo del frigorífico o del congelador horizontal, a ver si así llego a alguna conclusión. Lo publicaré por aquí a lo largo del día.

 

[Tulevik]

Después de hacer pruebas diversas con varios aparatos, de diverso consumo, he llegado a estas conclusiones:

• Mi medidor de consumo es muyyyyyyyyyyy poco preciso para potencias inferiores a 10 Watios
• El misterioso número que arroja como Factor de Potencia es, ciertamente, un porcentaje. Lo he comprobado empíricamente al comparar el consumo mostrado en el display con mi propio cálculo, usando la fórmula de V * I * cos(fi) [todo ello mostrado también en el display]
• La precisión se hace dramáticamente peor cuando se trata de mostrar potencias inferiores a 1 Watio: se dan casos en los que muestra un consumo plausible, pero con factor de potencia 0 en aparatos en stand-by, mientras que para otros muestra en el display un valor considerablemente más elevado que el que le correspondería (tanto según mis cálculos con la fórmula mencionada, como según las especificaciones del aparato).

Un ejemplo de este último caso: tengo un reloj despertador cuyo embalaje y manual aseguran que consume menos de 1 watio en stand-by: según el display, muestra 1.1 Watios, pero ese valor no tiene sentido al observar el resto de datos y calcular la potencia con la fórmula para AC:

0.009 Amperios
Factor de potencia: 41 (en porcentaje)
238.9 Voltios

Lo que, aplicado a la fórmula del cálculo de watios en Alterna, se corresponde con 238.9 * 0.009 * 0.41 = 0.88 Watios, resultado totalmente plausible y coherente.

Ídem para otro experimento que hice con un enchufe de los que tienen control remoto: de nuevo 1.1-1.3 W en el display, pero menos de 1 Watio al calcularlo con la fórmula:

0.020 A
238.3 V
Factor de potencia: 21 (en porcentaje)

238.2 * 0.020 * 0.21 = 1.00044, valor plausible y coherente con la información dada por el fabricante ("inferior a 1 Watio", pero supongamos que incluso para los amperios y el factor de potencia podemos suponer un error de +/- 5% )

Tal vez necesite un contador de consumo de alta precisión (si es que existe alguno). ¿Me recomendáis algún modelo en concreto?

¡Gracias por vuestra ayuda! Si he cometido algún error al razonar, no dudéis en corregirme.

 

[Gudino Roberto duberlin]

Hola, en realidad cualquier medidor domiciliario, con cargas muy bajas, se comportan de esa manera.
Sucede, que en esas condiciones, la línea está en condiciones de alta impedancia y cualquier carga inductiva/capacitiva, genera distorsiones sobre la forma de la senoide(oscilaciones amortiguadas, etc.). Impidiendo así, tomar una lectura clara sobre el cruce por cero.
Sin ir más lejos, conozco correctores de Cos phi industriales, que en bajas cargas, digamos menos de 100W, muestra valores erraticos de potencia reactiva/activa, etc.

 

[Tulevik]

Hola, en realidad cualquier medidor domiciliario, con cargas muy bajas, se comportan de esa manera.
Sucede, que en esas condiciones, la línea está en condiciones de alta impedancia y cualquier carga inductiva/capacitiva, genera distorsiones sobre la forma de la senoide(oscilaciones amortiguadas, etc.). Impidiendo así, tomar una lectura clara sobre el cruce por cero.
Sin ir más lejos, conozco correctores de Cos phi industriales, que en bajas cargas, digamos menos de 100W, muestra valores erraticos de potencia reactiva/activa, etc.

Gracias por responder. Anteriormente, el usuario pandacba mencionó el tema de la alta impedancia también. Respecto a la relación potencia reactiva/activa, supongo que utilizará esa fórmula internamente para mostrar esos valores en porcentaje del factor de potencia (sin embargo, no muestra más que un único valor de consumo).

Os agradezco vuestros comentarios y vuestra ayuda, me ha sido muy útil. ¡Saludos!

 

[Scooter]

Como dicen por ahí:
What you pay is what you get.

Si te gastas 1000€ en un fluke verás como va perfecto.

 

[DOSMETROS]

Inclusive me sorprende que por programación no le hayan bloqueado las medidas que no corresponden , escribiendo por ejemplo --- o error

 

[Jeronimo17]

Hola,

Tengo un inversor nuevo que quiero instalar y he visto que tiene un consumo de la red exterior muy alto inductivo:




Estoy probado con varios condensadores blancos en paralelo a la entrada haciendo unos 105uF y se queda en 0,40 de coseno de Fi y sobre 2A.

Mi pregunta es estos condensadores blancos:




para uso permanente en la bobina auxiliar de los motores ac, ¿son validos para uso permanente en la corrección del factor de potencia o necesito uno especifico y si es el caso como lo localizo?

Gracias

 

[capitanp]

El medidor está midiendo mal, de seguro es distorsión armónica.

 

[Jeronimo17]

No creo, se nota el calor en el cable, e incluso con un amperímetro analógico también lo veo.
Con el "banco de condensadores" de 105 uF.

Entrada de Red:



Condensadores conectados después del medidor a través de un variac

 

[Eduardo]

Tengo un inversor nuevo que quiero instalar y he visto que tiene un consumo de la red exterior muy alto inductivo:

Ese factor de potencia es exageradamente bajo --> Medí primero con un tester si la corriente es efectivamente de ~6.4A

Estoy probado con varios condensadores blancos en paralelo a la entrada haciendo unos 105uF y se queda en 0,40 de coseno de Fi y sobre 2A.

Mi pregunta es estos condensadores blancos:

Lo mas probable es que te duren poco tiempo.
Para corregir FP son de este tipo:

Y son triples porque normalmente no se corrige en monofásica. Salvo excepciones obviamente


Pero lo mejor es que midas con el equipo en carga. Al tratarse de un inversor, la corriente en vacío puede que tenga poco de senoidal y en consecuencia el medidor marque cualquier cosa.

 

[Alcala3]

Pero de que linea obtienes la corriente, dela red o de paneles solares.

 

[Jeronimo17]

Ese factor de potencia es exageradamente bajo --> Medí primero con un tester si la corriente es efectivamente de ~6.4A


Lo mas probable es que te duren poco tiempo.
Para corregir FP son de este tipo:

Y son triples porque normalmente no se corrige en monofásica. Salvo excepciones obviamente


Pero lo mejor es que midas con el equipo en carga. Al tratarse de un inversor, la corriente en vacío puede que tenga poco de senoidal y en consecuencia el medidor marque cualquier cosa.

Lo medí con el mismo variac que es analógico, creo que más fiable incluso que el tester.

Entonces duran pocos en teoría, ¿pierden capacidad, explotan?, me suena que antiguamente se corregía con condensadores a los fluorescentes

El inversor es senoidal y lo que estoy midiendo es entrada de red de la calle (el inversor tiene función de apoyar con la energía de las placas solares la entrada de red, supongo que similar a on-grid sin pasarse para no inyectar en la red a la inversa)

La reactiva la pagas ya en tu factura por defecto,solo la pueden ahorrar los que tienen un cotrato con el suministrador y esto implica instalar un contador de reactiva.
Me imagino que tienes un suministro domestico.
Saludos

No es por ahorrar, el contrato es domestico y no afecta económicamente es por no estar calentando el cable de la entrada y perjudicando a la red

Pero de que linea obtienes la corriente, dela red o de paneles solares.

Ambas, el aparato hace un by-pass a la entrada AC e inyecta lo necesario de placas sincronizado

 

[Alcala3]

Si lo que tratas es de corregir el FP de un inversor solar yo iria poniendo condensadores en paralelo hasta que baje al minimo la intensidad de la salida del inverter.
Habia pensado que se trataba de la red electrica domestica, y ahi ya va cargado en la factura el consumo de reactiva, en este caso solo evitan el cargo las empresas que corrigen el coseno con baterias de condensadores y tienen instalado un contador de reactiva.

PD
Los condensadores por ser blanco no explotan ni duran poco, como todo depende de la calidad.
Y de un voltaje ajustado a sus caracteristicas.

 

[Jeronimo17]

Si lo que tratas es de corregir el FP de un inversor solar yo iria poniendo condensadores en paralelo hasta que baje al minimo la intensidad de la salida del inverter.
Habia pensado que se trataba de la red electrica domestica, y ahi ya va cargado en la factura el consumo de reactiva, en este caso solo evitan el cargo las empresas que corrigen el coseno con baterias de condensadores y tienen instalado un contador de reactiva.

Si eso hago, lo estoy poniendo a la entrada y parece funcionar, mi pregunta simplemente es si ¿estos condensadores blancos de motores permanente sirven para este uso y si no que tipo de condensadores puedo usar que no sean demasiado caros?