Principio de mejora del factor de potencia y m茅todos de correcci贸n

<p>El bajo factor de potencia se debe principalmente a las cargas inductivas. En las industrias, la mayor铆a de las cargas inductivas se utilizan como motores de inducci贸n, l谩mparas, etc. para diversos fines. Estas cargas inductivas toman corriente de retraso y, por lo tanto, dan como resultado un factor de potencia bajo. El bajo factor de potencia tiene muchas desventajas. Por lo tanto, la mejora del factor de potencia es necesaria para eliminar los problemas asociados con el bajo factor de potencia.

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Principio de mejora del factor de potencia

El principio b谩sico para la mejora del factor de potencia es conectar un dispositivo que tome la corriente principal en paralelo con cargas inductivas para neutralizar el efecto de la corriente atrasada. El condensador es uno de esos dispositivos. Consideremos esto con un ejemplo para una mejor comprensi贸n de la mejora del factor de potencia. La siguiente figura muestra una carga inductiva monof谩sica conectada a una tensi贸n de alimentaci贸n monof谩sica V.

mejora del factor de potencia

Esta carga inductiva toma corriente en atraso con un factor de potencia de cos脴1. Cuando se conecta un capacitor a trav茅s de esta carga, tomar谩 la corriente Ic con un 谩ngulo de 90 grados con el voltaje de suministro V, como se muestra en la figura a continuaci贸n.

mejora del factor de potencia-correcci贸n del factor de potencia

Por lo tanto, la corriente de l铆nea neta I’ es la suma fasorial de la corriente de carga I y la corriente del capacitor Ic. Dado que el componente de corriente reactiva (es decir, Isin脴1) de la carga est谩 parcialmente neutralizado por la corriente Ic del capacitor en avance, la corriente de l铆nea resultante I’ se retrasar谩 con respecto al voltaje de alimentaci贸n en un 谩ngulo menor que 脴1. En la figura se muestra que esta corriente I’ est谩 retrasada un 谩ngulo 脴2. Dado que 脴2<脴1, esto significa que cos脴1

Algunos puntos importantes:

1) Como el componente de corriente reactiva (es decir, Isin脴1) de la carga se neutraliza parcialmente por la corriente del condensador principal Ic, el componente reactivo neto de la corriente de l铆nea se convertir谩 en (Isin脴1 鈥 Ic). Pero el componente de corriente activa, es decir, Icos脴1 permanece constante. Por lo tanto, la corriente de l铆nea total despu茅s de la mejora del factor de potencia se da como

I’ = Icos脴1+ j(Isen脴1鈥 Ic)

Corriente de l铆nea antes de la correcci贸n del factor de potencia,

I = Icos脴1 + jIsen脴1

Una comparaci贸n de las dos corrientes anteriores muestra claramente que la corriente de l铆nea se reduce mediante la mejora del factor de potencia.

2) El componente de corriente activa no se ve afectado por la correcci贸n del factor de potencia. Esto es de esperar ya que solo el componente de corriente reactiva se neutraliza mediante m茅todos de correcci贸n del factor de potencia. Esto tambi茅n queda claro en el diagrama fasorial. Se puede ver que,

Icos脴1 = I’cos脴1

Dado que el componente de corriente activa permanece inalterado, la potencia activa tambi茅n permanece igual ya que el voltaje de suministro es constante.

VIcos脴1 = VI’cos脴1

3) Dado que la componente de corriente reactiva se reduce de Isin脴1 a (Isin脴1 鈥 Ic), esto significa que la demanda de potencia reactiva del equipo tambi茅n se reduce.

Como potencia reactiva = voltaje x componente de corriente reactiva, por lo tanto

Demanda de potencia reactiva antes de la correcci贸n del factor de potencia

= VIsen脴1

Demanda de potencia reactiva despu茅s de la correcci贸n del factor de potencia

= V(Isen脴1鈥 Ic)

= VIsin脴1鈥 VIc

= kVAR retrasado antes de la mejora de pf 鈥 kVAR adelantado del capacitor

Por lo tanto, la reducci贸n neta en la potencia reactiva

= VIc

M茅todos de correcci贸n del factor de potencia

Es necesario adoptar m茅todos de correcci贸n del factor de potencia para mejorar el bajo factor de potencia de un equipo y, por lo tanto, mejorar el pf general de la planta o industria.

La correcci贸n del factor de potencia se puede lograr mediante el uso de los siguientes equipos:

  • Condensador est谩tico:

El factor de potencia se puede corregir conectando un capacitor est谩tico en paralelo con la carga tomando potencia reactiva retrasada. Como un condensador es un generador de potencia reactiva, la demanda de potencia reactiva retrasada del equipo es suministrada localmente por el condensador est谩tico. Por lo tanto, se mejora el pf. Este m茅todo es el mismo que se describe en el Principio de mejora del factor de potencia. Las ventajas y desventajas de este m茅todo de correcci贸n del factor de potencia se analizan a continuaci贸n.

Ventaja:

  1. Dado que el condensador no consume potencia activa, este m茅todo es bastante eficiente.
  2. Requiere muy poco o ning煤n mantenimiento.
  3. Su instalaci贸n es f谩cil y requiere menos espacio.

Desventaja:

  1. La conmutaci贸n del banco de condensadores requiere un disyuntor o arreglo especial.
  2. Su vida es corta del orden de 10 a帽os.
  • Condensador s铆ncrono:

Un condensador s铆ncrono es un motor s铆ncrono sobreexcitado. Cuando un motor s铆ncrono est谩 sobreexcitado, toma corriente con un 谩ngulo de 90掳 respecto a la tensi贸n de alimentaci贸n. Esto simplemente significa que se comporta como un condensador.

La correcci贸n del factor de potencia se logra conectando un condensador s铆ncrono en paralelo con la carga inductiva cuyo pf se desea mejorar. Para obtener detalles sobre c贸mo el condensador s铆ncrono mejora el factor de potencia, lea “驴C贸mo mejora el motor s铆ncrono el factor de potencia?”

Ventaja:

  1. Se puede lograr un control suave del factor de potencia variando la excitaci贸n archivada del condensador s铆ncrono. En el caso de un capacitor est谩tico, el control del factor de potencia no es uniforme sino que se realiza de forma escalonada. Esto significa que encender el banco de capacitores mejorar谩 el factor de potencia en cierta cantidad. Si necesitamos corregir a煤n m谩s el factor de potencia, debemos agregar un capacitor adicional en el banco. Pero en el condensador s铆ncrono, la mejora adicional del factor de potencia se logra simplemente cambiando la excitaci贸n del campo.
  2. La estabilidad t茅rmica para la corriente de cortocircuito es alta para el devanado del motor.

Desventaja:

  1. Este m茅todo es menos eficiente en comparaci贸n con el m茅todo de condensador est谩tico debido a las p茅rdidas.
  2. El costo de mantenimiento es alto.
  3. El costo total de este m茅todo es m谩s alto en comparaci贸n con el m茅todo de capacitor est谩tico de hasta 500 kVA.
  4. Se requiere un equipo auxiliar para el arranque del condensador s铆ncrono. Esto se debe al hecho de que los motores s铆ncronos no son de arranque autom谩tico.
  • Avance de fase:

Los avances de fase se utilizan para la correcci贸n del factor de potencia de los motores de inducci贸n. Sabemos que los motores de inducci贸n funcionan con un factor de potencia retrasado. Esto se debe a que el devanado del estator del motor de inducci贸n atrae la corriente de excitaci贸n retrasada del suministro principal para generar flujo de entrehierro. Si esta corriente de excitaci贸n puede proporcionarse por alg煤n otro medio, entonces, obviamente, el suministro principal se liberar谩 de la entrega de energ铆a reactiva atrasada al devanado del estator. Por lo tanto, se mejorar谩 el factor de potencia del motor de inducci贸n. Este es el principio b谩sico de Phase Advancer.

Phase Advancer est谩 montado en el eje del motor de inducci贸n y alimenta emocionantes vueltas de amperios (mmf) al circuito del rotor a frecuencia de deslizamiento. La cantidad de correcci贸n del factor de potencia depende de la cantidad de mmf suministrada por el avance de fase. Es posible hacer funcionar un motor de inducci贸n con un factor de potencia adelantado proporcionando mmf superior al valor requerido.

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