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Correccion del factor de potencia




Enviado por Pablo Turmero



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    (Gp:) Armónicas Potencia Reactiva Cargas
    Asimétricas Flicker (Gp:) RED (Gp:) CARGA Las cargas
    generan perturbaciones

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    Causadas por: Potencia Reactiva Cargas Inductivas,
    Electrónica de Potencia Armónicas
    Electrónica de Potencia, cargas no lineales
    Commutación Convertidores y drives Caídas de
    tensión Variaciones de carga, corrientes de
    inserción Redes asimétricas Cargas
    monofásicas desbalanceadas Radio frecuencias Control de
    Ripple Interrupción de tensión Iluminación,
    sobrecarga, switching Diferentes aspectos de la calidad de
    energía eléctrica Perturbaciones

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    Cargas Ohmicas Lamp. incandescentes Planchas Calentamiento
    resistivo Cuales son los diferentes tipos de carga ? Cargas
    Capacativas Capacitores Cables subterraneos Generadores
    sincrónicos sobre-exitados Cargas Inductivas Motores
    Eléctricos Transformadores Reactores/chokes Líneas
    aereas Generadores sincrónicos sub-exitados
    Lámparas de descarga Electrónica de Potencia
    RED

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    Tres diferentes tipos de carga: 1. CARGAS-OHMICAS Cargas Ohmicas
    U e I en fase Desfase = 0 Sin penalidad En circuitos resistivos
    las formas de onda de la tensión y de la corriente
    alcanzan sus picos, valles y cruces por cero en el mismo instante
    de tiempo. Se dice que la tensión y la corriente
    están en fase (? = 0°) y toda la potencia de entrada
    se convierte en potencia activa. Por lo tanto, los circuitos
    resistivos tienen un factor de potencia unitario . La resistencia
    ohmica no depende de la frecuencia. (Gp:) U – Tensión
    (Gp:) I – Corriente (Gp:) j=0°

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    Tres diferentes tipos de carga: 2. CARGAS-INDUCTIVAS Cargas
    Inductivas U adelanta 90° a I desfase = 90° Penalidad !
    La mayoría de las carga industriales son inductivas por
    naturaleza, por ejemplo: motores, transformadores, etc. Debido a
    la reactancia inductiva de la carga, la corriente tomada por la
    carga se retrasa eléctricamente con respecto a la forma de
    onda de la tensión en un ángulo ?. La magnitud de ?
    es proporcional a la reactancia inductiva. Impedancia-XL = 2 *
    3.14 * f * L (Gp:) U – Tensión (Gp:) I – Corriente (Gp:)
    j=90°

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    Tres diferentes tipos de cargas: 2. CARGAS-INDUCTIVAS Cargas
    inductivas causan un desfase entre corriente y tensión. Se
    observa potencia positiva y negativa.

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    Tres diferentes tipos de carga: 3. CARGAS-CAPACITIVAS Cargas
    Capacativas I adelanta 90° a U desfase = 90°
    Sobrecompensación es riesgoso ! (Gp:) U – Tensión
    (Gp:) I – Corriente (Gp:) j=90° (Gp:) Debido a la reactancia
    capacitiva de la carga, la corriente tomada por la carga se
    adelanta a la tensión en un ángulo ?. La magnitud
    de ? es proporcional a la reactancia capacitiva. Impedancia

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    Tres diferentes tipos de potencia eléctrica Potencia
    Reactiva ( kvar) 2 2 P S Q – = Potencia Activa ² ² Q S
    P – = [ KW ] Potencia Aparente ² ² Q P S + = [ kVA ]
    cos j = P/S j = fase Ángulo de desplazamiento sin j = Q/S
    S 1 = Potencia Aparente No Compensada Q = S sin j S 2 = Potencia
    Aparente Compensada con Capacitores Q = P tan j Q 1 Q C Q 2 j 2 j
    1 S 1 S 2 S = Potencia Aparente P = Potencia Activa Q = Potencia
    Reactiva

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    Que es la Potencia Activa ? La parte de la potencia de entrada
    que se convierte en potencia de salida, se denomina
    “Potencia Activa” y se indica generalmente P. La
    Potencia Activa se define por la siguiente fórmula. [W]
    Idealmente, toda la potencia de entrada por ej. la Potencia
    Aparente se debería convertir en potencia de salida
    útil, por ej. calentamiento de un horno, movimiento de un
    motor, luz de una lámpara.

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    Que es la Potencia Reactiva ? Las máquinas
    eléctricas trabajan basadas en el principio de
    conversión de energía electromagnética (por
    ej. motores eléctricos, transformadores). Una parte de la
    energía de entrada se consume para crear y mantener el
    campo magnético. Esta parte de la energía de
    entrada no puede ser convertida en energía activa y es
    retornada a la red eléctrica al removerse el campo
    magnético. Esta potencia se conoce como Potencia
    “Reactiva” Q , y se define del siguiente modo.
    [VAr]

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    Que es la Potencia Aparente ? Las aplicaciones de los equipos
    eléctricos se basan en la conversión de la
    energía eléctrica en alguna otra forma de
    energía. La potencia eléctrica tomada por un equipo
    desde el suministro se denomina Potencia Aparente, y consiste de
    potencia activa y reactiva. La corriente medida con una pinza
    amperométrica indica la potencia aparente. Se define como:
    [VA]

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    Que es el Factor de Potencia ? Factor de Potencia = cos? cos-phi
    = P (kW) / S (kVA)

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    Por qué mejorar el Factor de Potencia ? Reducción
    del costo de energía (amortización: 6-18 meses, en
    general) Reducción de pérdidas ohmicas Mejoramiento
    de la Calidad de Energía (armónicas, caídas
    de tensión, ..) Mayor carga de kW de equipos de
    transmisión y distribución y/o menor
    dimensionamiento de estos equipos (cable, transformador, barras,
    ..) Protección Climática

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    Cómo mejorar el Factor de Potencia ? Capacitores de CFP
    (HV o LV, automáticos o fijos) Reducir la cantidad de
    carga inductiva Uso de convertidores de moderna tecnología
    Generadores sincrónicos sobre-excitados CFP Activa (tiempo
    real) con switches con tiristores

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    Principio de la CFP

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    Trabajo mecánico o calor Generación de campos
    magnéticos (Gp:) Energía Activa (Gp:)
    Energía Reactiva (Gp:) Capacitor Suministro (Gp:)
    Corriente (Gp:) 0 Carga (Gp:) 95 (Gp:) Corriente (Gp:) Corriente
    (Gp:) 65 Principio de la CFP

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    S = Potencia Aparente P = Potencia Activa Q = Potencia Reactiva P
    Q1 (Gp:) QC S1 (Gp:) Q2 = (Gp:) Q1 – (Gp:) QC ? 1 (Gp:) S2 (Gp:)
    2 (Gp:) ? Principio de la CFP

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    Análisis Trigonométrico

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    Métodos de CFP Compensación individual
    Compensación en grupo Conpensación
    automática centralizada Compensación combinada CFP
    Activa (Tiempo Real, por medio de semiconductores)

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    Métodos de CFP: 1. Compensación Individual
    (fija)

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    Métodos de CFP: 1. Compensación Individual (fija)
    (Gp:) Ventajas a primera vista kVAr producidos en el lugar
    Reducción de pérdidas en línea
    Reducción de caídas de tensión Ahorro de
    desconectador (Gp:) Desventajas Muchos capacitores
    pequeñosson más caros que uno central. Bajo factor
    de utilización decapacitores para equipos
    deoperación no habitual.

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    Métodos de CFP: 1. Compensación Individual – motor
    Para compensar motores asincrónicos la potencia del
    capacitor debería ser como máximo 90 % de la
    potencia reactiva de vacío del motor. Mayores relaciones
    de kVAr provocan la auto-excitación del motor
    después de ladesconexión de la red. Riesgo de Sobre
    Tensión > 1,1 * Unominal! La relación de kVAr
    recomendada asegura un FP < 1 pero > 0,9 en
    vacío,asi como también a plena carga del motor. Una
    regla práctica recomienda: kVAr = 35% de la potencia
    activa (kW) del motor. La potencia activa se puede encontrar en
    la placa de características del motor.

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    Bancos de Compensación Fijos Los bancos fijos son muy
    útiles cuando se requiere mejorar el factor de potencia de
    una carga o un grupo de cargas cuya demanda de potencia reactiva
    es básicamente constante. El banco fijo siempre
    estará conectado a la línea de
    alimentación

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    Métodos de CFP: 1. Compensación Individual –
    Trafos. Para la compensación de la potencia reactiva de
    vacío de transformadores, el dimensionamiento de los kVAr
    de los capacitores se basa en el consumo de energía
    reactiva propio del transformador. Los valores recomendados
    compensan sólo la potencia magnetizante de un
    transformador en vacío. Se puede usar la siguiente
    fórmula aproximada: Qo = So = io x SN / 100 Qo = Potencia
    reactiva de vacío del transformador en kVAr So = Potencia
    aparente de vacío del transformador en kVA io = Corriente
    de vacío del trabsformador en % de la corriente nominal SN
    = Potencia nominal del transformador en kVA

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    Métodos de CFP: 2. Compensación en Grupo M M M
    (Gp:) Ventajas a primera vista Reducción de la
    inversión de capital Pérdidas reducidas en
    líneas de distrib. Caídas de tensión
    reducidas en lín. distrib. Mayor factor de
    utilización de capacitores

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    Métodos de CFP: 3. Compensación Centralizada M M M
    (Gp:) controlador

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    Bancos de compensación Automáticos El banco
    automático de capacitores consta de un conjunto de celdas
    capacitivas de valores distintos y también
    idénticos. El relevador de factor de potencia se encarga
    de detectar las necesidades de potencia reactiva del sistema y
    conecta los grupos necesarios.

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    Métodos de CFP: 3. Compensación Centralizada En
    fábricas con muchas cargas de distintas potencias y
    tiempos de operación, la compensación fija es
    generalmente demasiado costosa y no efectiva. La solución
    más económica para aplicaciones complejas es
    generalmente un banco centralizado y automático de
    capacitores, controlado por un controlador automático de
    CFP. El punto de conexión generalmente es el tablero
    general de distribución. (Gp:) Ventajas a primera vista
    Mejor utilización de capacitores Solución
    más efectiva (costo) Más fácil
    supervisión Control automático

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    Corrección en Bancos Automáticos

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