(Gp:) Armónicas Potencia Reactiva Cargas
Asimétricas Flicker (Gp:) RED (Gp:) CARGA Las cargas
generan perturbaciones
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
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
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°
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°
Tres diferentes tipos de cargas: 2. CARGAS-INDUCTIVAS Cargas
inductivas causan un desfase entre corriente y tensión. Se
observa potencia positiva y negativa.
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
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
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.
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]
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]
Que es el Factor de Potencia ? Factor de Potencia = cos? cos-phi
= P (kW) / S (kVA)
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
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
Principio de la CFP
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
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
Análisis Trigonométrico
Métodos de CFP Compensación individual
Compensación en grupo Conpensación
automática centralizada Compensación combinada CFP
Activa (Tiempo Real, por medio de semiconductores)
Métodos de CFP: 1. Compensación Individual
(fija)
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.
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.
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
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
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
Métodos de CFP: 3. Compensación Centralizada M M M
(Gp:) controlador
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.
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
Corrección en Bancos Automáticos