Factor De Potencia
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Factor de potencia Copyright © Jorge Rodríguez Araújo, [email protected] 10 de septiembre de 2009
Introducción
FP=
La pérdida de eficiencia en una instalación
Por tanto, un factor de potencia bajo refleja una
eléctrica aparece cuando existe alguno de los siguientes
mayor demanda para una misma potencia, y vendrá
tres tipos de consumos:
determinado por el consumo de potencia reactiva y por
Consumos inductivos: formados principalmente
–
la distorsión armónica de la instalación.
por motores y lámparas de descarga, consumen
Cuando se trata de corriente alterna con forma de
potencia reactiva.
onda puramente senoidal, o sea, con cargas lineales, el
Consumos desequilibrados: formados por las
–
factor de potencia será igual al coseno del ángulo de
cargas monofásicas, provocan el desequilibrio
desfase (
de las intensidades.
), y vendrá dado por el consumo de
reactiva.
Consumos no lineales: formados por los equipos
–
P S
FP=cos
con rectificadores, provocan la distorsión de la forma de onda, pudiendo afectar a otros
De modo que, dado que en una instalación el
equipos cercanos.
suministro vendrá dado por la potencia aparente, y el consumo por la potencia activa, cuanto menor sea el
Como punto común a todos ellos, se tiene que producen un aumento del valor eficaz de la corriente
factor de potencia mayor tendrá que ser el valor de la
demandada, que en consecuencia, provoca el aumento
corriente.
de las pérdidas y de la caída de tensión en las líneas, lo
El aumento del valor de la corriente provocará
que obliga a usar mayores diámetros de conductor y
que aumenten las pérdidas en los conductores y, dado
demanda un transformador de entrada de mayor
que la sección de estos es fija en una instalación, que
potencia.
disminuya la intensidad disponible para otros receptores. Por este motivo, las compañías eléctricas penalizan los
Factor de potencia
consumos con factores de potencia bajos.
Para medir la eficiencia de la instalación, se recurre al factor de potencia (
FP
potencia útil consumida (potencia activa máxima
potencia
(potencia aparente1 1
que
S
podría
El carácter inductivo de las líneas y de la mayoría
), que relaciona la
haberse
P
de los receptores hace que se produzca un consumo de
) con la
energía reactiva, con lo que para conseguir factores de
consumido
potencia aceptables se conectan baterías de
).
condensadores en paralelo. Así, finalmente se tiene que, al mejorar el factor
La potencia aparente define la máxima potencia aprovechable (S = U·I) por medio del producto de los valores eficaces de la tensión y la corriente.
de potencia con la compensación de reactiva se puede 1
pasar de una penalización a una bonificación en el recibo
Trifásica
de electricidad, lo que amortizará la inversión,
Tensiones de fase y armónicos triples
consiguiéndose además, disminuir la corriente de línea,
400
y por tanto, las pérdidas, y aumentar la capacidad de la
300 200
Tensión [V]
instalación para alimentar nuevas cargas.
Distorsión armónica Cualquier variación de la forma de onda respecto
100 0 -100 -200 -300
a la senoidal se conoce como distorsión armónica, dado
-400
que puede ser representada por la descomposición en
0
50
100
serie de Fourier como múltiplos (armónicos) de la
150
200
250
300
350
Ángulo [º]
frecuencia de red (fundamental).
de las fases se encuentra desfasada 120º, lo que
Para caracterizar el contenido armónico de la
provocará que los terceros armónicos, que también
onda de tensión se emplea lo que se conoce como
tienen múltiplos de 120º en fase con la fundamental, se
distorsión armónica total (THD), que se define como:
sumen a las corrientes de neutro, pudiendo exceder el
∞
∑V THD [%]= n=2
límite de corriente del conductor usado. 2 n
Compensación de reactiva Modos de compensación
V1
A la hora de realizar la compensación de reactiva
La distorsión armónica resulta importante dado
se puede optar por:
que afecta al funcionamiento de los equipos y provoca el sobrecalentamiento de las líneas neutras en los sistemas
–
trifásico.
Realizar una compensación global (G) que mediante una pequeña inversión repercuta directamente en la factura eléctrica, pero sin
La mayor parte de las cargas deformantes (no lineales) son convertidores estáticos, como las lámparas
mejorar
las
fluorescentes, los reguladores de luz, las computadoras,
instalación.
condiciones
eléctricas
de
la
(Z)
o
los aparatos electrodomésticos..., siendo la causa principal del aumento de la distorsión de la tensión en Punto de conexión
las redes.
Problemas en el neutro Cuando
se
alimentan
cargas
monofásicas
mediante un sistema trifásico el conductor de neutro es el encargado de recircular las corrientes de desbalance de las cargas monofásicas.
G
Con cargas no lineales, a pesar del balance de las cargas, las corrientes armónicas de frecuencia triple se
I
Z
suman sobre la línea de neutro, pudiendo provocar su sobrecarga,
motivo
por
el
cual
hay
que
sobredimensionarlo, dado que la línea neutra no puede ser
protegida
por
fusibles
o
por
interruptores
automáticos. En los sistemas trifásicos equilibrados cada una
– 2
Realizar
una
compensación
zonal
individual (I) que mediante la instalación de
Compensadores estáticos
equipos de compensación junto a aquellos
TCR-FC -> Están formados por un condensador fijo
fuertemente inductivos mejoren las condiciones
en paralelo con un conjunto bobina en serie con dos
eléctricas de la instalación, disminuyendo las
tiristores en antiparalelo. Permiten regular la potencia
pérdidas y las caídas de tensión en las líneas.
reactiva según demanda pero presentan distorsión armónica de la onda de intensidad con componentes de
Equipos de compensación
baja frecuencia.
Baterías de condensadores para la compensación de
ASVC -> Formado por un puente de IGBTs con un
reactiva, dado su bajo coste y mantenimiento, con un
condensador en la etapa de continua, permiten la
consumo prácticamente nulo de energía activa, consiste
regulación de reactiva. Presentan consumo de potencia
en
activa
La solución clásica
la conexión de baterías de condensadores en
por
las
pérdidas
de
conmutación
de
los
paralelo, para de este modo disminuir el consumo de
semiconductores, su potencia es limitada y presentan
reactiva.
componentes armónicas de frecuencias medias. Compensadores dinámicos
Aunque no producen distorsión armónica, si existiese, pueden aparecer problemas de resonancia y
Un compensador dinámico no es mas que un
sobretensiones debido a la presencia de armónicos.
motor síncrono, el cual, permite la regulación simple y
Dado que las instalaciones presentan de por si
progresiva de la energía reactiva por medio de la
impedancia
variación de su intensidad de excitación sin provocar
inductiva
debido
a
los
conductores,
distorsión armónica.
transformadores y motores, y al colocar en paralelo una batería de condensadores, para compensar el factor de
El
potencia, se crea un circuito resonante paralelo que
potencia (
puede ocasionar problemas debido a la presencia de
condensadores2
o
perturbaciones en la red.
promedio
la presencia de armónicos, se colocan en serie
zonas libres de armónicos.
baja
48000 3⋅400⋅100
Qcap =P⋅ tg −tg obj
) es
tensión
trifásica,
= 0,69
= 27,1 kVAr
de
Así, se recurre a la instalación de un banco de
) es baja, habría que instalar
condensadores fijo de 30 kVAr formado por dos
la
reactiva
de
la
batería
capacitores de 15 kVAr.
inductancias de choque. 2
en
de modo que la potencia reactiva necesaria será:
problemas de sobreintensidad transitoria en la conexión ,
Q
kW,
Se marca un factor de potencia objetivo de 0,9,
reactiva, aunque sean baterías variables, y existen
condensadores (
48
cos =
Otro inconveniente es que no compensan toda la
y
de
el factor de potencia actual vale:
frecuencia de resonancia de la instalación se desplace a
elevada
), pudiendo representar unas pérdidas
demandando una corriente de 100 A. Esto significa que
inductancias antiarmónicas que fuerzan a que la
muy
consume
Una industria consume una potencia activa
Para proteger las baterías de condensadores, ante
S CC
siempre
Cálculo de una batería de condensadores para compensación de reactiva
produciendo
de modo que si la potencia de cortocircuito (
que
inversión como de mantenimiento.
instalación. De modo que pueden ser amplificados los
P
es
importantes, y presenta unos gastos elevados, tanto de
armónicos próximos a la frecuencia de resonancia de la dañando
inconveniente
La sensibilidad de los condensadores a los armónicos se debe a que presentan una baja impedancia a frecuencias elevadas, absorbiendo las corrientes armónicas frente a otras cargas.
3
(filtrado) de armónicos.
Armónicos Corrientes armónicas
Minimización de los efectos de los armónicos
Los armónicos son perturbaciones de la tensión
Para
de forma de onda senoidal que aparecen en las líneas de
–
Los armónicos son cada una de las componentes –
forma de onda al aplicarle el análisis matemático de uno de esos armónicos se corresponde con un múltiplo
–
de la frecuencia fundamental de la senoide, se –
derivado de la onda de red (50 Hz) sería aquel con una
carga
Evitar conectar equipos sensibles en paralelo
Conectar la carga distorsionante al punto de
Utilizar bobinas serie (inductancias de alisado)
Acoplar la carga distorsionante directamente a la red a través de un trafo exclusivo.
frecuencia de 100 Hz, y por tanto el tercero aquel con
Filtrado de armónicos
frecuencia de 150 Hz.
Para minimizar las componentes armónicas de
La distorsión de corriente causada por las cargas
intensidad se recurre al filtrado en paralelo con el equipo
no lineales generará la correspondiente distorsión de
distorsionante y se emplean transformadores especiales.
tensión en las líneas de alimentación, lo que puede
Al igual que en la compensación de reactiva,
interferir en la operación de otros equipos conectados a
existe la solución clásica que pasa por el uso de filtros
la misma línea.
pasivos, y la utilización de equipos de compensación
Entre los efectos que se pueden producir por la
activa. Así, mientras que un filtro pasivo elimina
distorsión de tensión provocada por los armónicos en la
componentes armónicas conocidas sin consumo de
red se encuentran:
potencia, uno activo se adapta a las necesidades,
Fallos en sistemas de control y de comunicación
aunque resulta caro y de potencia limitada.
debido al acoplo entre los equipos y la red. Sobrecalentamiento
en
motores
– y
Funcionamiento
La solución clásica mediante filtros pasivos requiere
transformadores.
un
conocimiento
preciso
de
la
instalación, con lo que habrá que realizar un incorrecto
como
fusibles
de o
sistemas
estudio exhaustivo y un diseño preciso que no
de
permite
interruptores
cambios
(conocer
componentes
a
minimizar, sensible a variaciones de frecuencia,
automáticos. –
la
entre la carga distorsionante y la red.
denominan según ese múltiplo. Así, el segundo armónico
protección
de
mayor potencia de cortocircuito (Scc).
descomposición en serie de Fourier. Debido a que cada
–
efectos
con las cargas perturbadoras.
armónicas (senoidales) en las que se descompone una
–
los
distorsionante se recurre a:
potencia debidas a la presencia de cargas no lineales.
–
minimizar
peligro de resonancias).
Provocar una mayor circulación de corriente en –
ciertas cargas, disminuyendo su tiempo de vida
La
solución
compensador
o provocando averías.
solución
Soluciones a la distorsión armónica
con
filtros
activo
flexible
y
activos,
tipo
“shunt”
autoadaptable
como
el
es
una
que
no
requiere estudios previos a su instalación.
Aunque parezca paradójico, debido a que la
Filtros pasivos de armónicos
generación de armónicos está asociada a equipos
Se utiliza un condensador en serie con una
necesarios, lo primero que se debe hacer es minimizar
inductancia a la entrada para obtener la resonancia con
los efectos de la distorsión, y seguir por la eliminación 4
un armónico de una frecuencia dada. Este montaje,
filtro se comporta perfectamente como un cortocircuito
puesto en derivación sobre la instalación, presenta una
para la frecuencia deseada, puede tener el riesgo de
impedancia muy baja a la frecuencia de resonancia, y se
resonancia con las otras inductancias de la red a otras
comporta como un cortocircuito para el armónico
frecuencias y correr el riesgo de que en la instalación
considerado. Es posible utilizar simultáneamente varioas
aumenten los niveles de armónicos que antes no eran
conjuntos sintonizados a frecuencias diferentes para
perjudiciales.
eliminar varios rangos de armónicos. Aunque aparentemente simple, este principio exige un cuidadoso estudio de la instalación, porque si el
Anexo Potencia El consumo de potencia en todo circuito se produce en la parte resistiva, disipándose en forma de calor. A esta potencia se la conoce como potencia activa. Sin embargo, en la parte capacitiva e inductiva de una instalación no se consume potencia activa, dado que en ellas la energía es almacenada y luego cedida de forma cíclica. A esta potencia se la conoce como potencia reactiva. Este intercambio cíclico de energía provoca un desfase entre la tensión y la corriente de fase que viene dado por el ángulo Potencia
Q P
. De modo que se tiene:
Monofásico
Trifásico
2
P= 3 U L⋅I L cos
Q= X⋅I =U⋅I⋅sen
2
Q= 3U L⋅I L sen
S=U⋅I = P 2Q 2
S= 3 U L⋅I L= P 2Q2
Activa:
P=R⋅I =U⋅I⋅cos
Reactiva: Aparente:
S φ
Resonancia Se llama frecuencia de resonancia a la que hace que la reactancia inductiva y capacitiva se compensen, resultando una impedancia mínima y totalmente resistiva, con lo que el valor de la intensidad será máximo.
0 L=
1 0 C
A la frecuencia de resonancia las reactancias se compensan (
X L= X C
) de modo que sólo se consume
potencia activa, al estar tensión e intensidad en fase. Esta potencia es la disipada en la resistencia, y entre la bobina y el condensador sólo se produce un intercambio de energía reactiva entre los campos magnético de la bobina y eléctrico del condensador. Por lo tanto la energía total almacenada es constante en todo instante e igual a la máxima energía almacenada en el condensador o en la bobina. El circuito exterior solo aporta la energía que se disipa en la resistencia. El circuito resonante serie se emplea como filtro ya que a la frecuencia de resonancia presenta su menor impedancia, mientras que el circuito resonante paralelo se emplea como tapón ya que a la frecuencia de resonancia presenta baja admitancia, bloqueando la corriente a esa frecuencia.
5
Introducción
FP=
La pérdida de eficiencia en una instalación
Por tanto, un factor de potencia bajo refleja una
eléctrica aparece cuando existe alguno de los siguientes
mayor demanda para una misma potencia, y vendrá
tres tipos de consumos:
determinado por el consumo de potencia reactiva y por
Consumos inductivos: formados principalmente
–
la distorsión armónica de la instalación.
por motores y lámparas de descarga, consumen
Cuando se trata de corriente alterna con forma de
potencia reactiva.
onda puramente senoidal, o sea, con cargas lineales, el
Consumos desequilibrados: formados por las
–
factor de potencia será igual al coseno del ángulo de
cargas monofásicas, provocan el desequilibrio
desfase (
de las intensidades.
), y vendrá dado por el consumo de
reactiva.
Consumos no lineales: formados por los equipos
–
P S
FP=cos
con rectificadores, provocan la distorsión de la forma de onda, pudiendo afectar a otros
De modo que, dado que en una instalación el
equipos cercanos.
suministro vendrá dado por la potencia aparente, y el consumo por la potencia activa, cuanto menor sea el
Como punto común a todos ellos, se tiene que producen un aumento del valor eficaz de la corriente
factor de potencia mayor tendrá que ser el valor de la
demandada, que en consecuencia, provoca el aumento
corriente.
de las pérdidas y de la caída de tensión en las líneas, lo
El aumento del valor de la corriente provocará
que obliga a usar mayores diámetros de conductor y
que aumenten las pérdidas en los conductores y, dado
demanda un transformador de entrada de mayor
que la sección de estos es fija en una instalación, que
potencia.
disminuya la intensidad disponible para otros receptores. Por este motivo, las compañías eléctricas penalizan los
Factor de potencia
consumos con factores de potencia bajos.
Para medir la eficiencia de la instalación, se recurre al factor de potencia (
FP
potencia útil consumida (potencia activa máxima
potencia
(potencia aparente1 1
que
S
podría
El carácter inductivo de las líneas y de la mayoría
), que relaciona la
haberse
P
de los receptores hace que se produzca un consumo de
) con la
energía reactiva, con lo que para conseguir factores de
consumido
potencia aceptables se conectan baterías de
).
condensadores en paralelo. Así, finalmente se tiene que, al mejorar el factor
La potencia aparente define la máxima potencia aprovechable (S = U·I) por medio del producto de los valores eficaces de la tensión y la corriente.
de potencia con la compensación de reactiva se puede 1
pasar de una penalización a una bonificación en el recibo
Trifásica
de electricidad, lo que amortizará la inversión,
Tensiones de fase y armónicos triples
consiguiéndose además, disminuir la corriente de línea,
400
y por tanto, las pérdidas, y aumentar la capacidad de la
300 200
Tensión [V]
instalación para alimentar nuevas cargas.
Distorsión armónica Cualquier variación de la forma de onda respecto
100 0 -100 -200 -300
a la senoidal se conoce como distorsión armónica, dado
-400
que puede ser representada por la descomposición en
0
50
100
serie de Fourier como múltiplos (armónicos) de la
150
200
250
300
350
Ángulo [º]
frecuencia de red (fundamental).
de las fases se encuentra desfasada 120º, lo que
Para caracterizar el contenido armónico de la
provocará que los terceros armónicos, que también
onda de tensión se emplea lo que se conoce como
tienen múltiplos de 120º en fase con la fundamental, se
distorsión armónica total (THD), que se define como:
sumen a las corrientes de neutro, pudiendo exceder el
∞
∑V THD [%]= n=2
límite de corriente del conductor usado. 2 n
Compensación de reactiva Modos de compensación
V1
A la hora de realizar la compensación de reactiva
La distorsión armónica resulta importante dado
se puede optar por:
que afecta al funcionamiento de los equipos y provoca el sobrecalentamiento de las líneas neutras en los sistemas
–
trifásico.
Realizar una compensación global (G) que mediante una pequeña inversión repercuta directamente en la factura eléctrica, pero sin
La mayor parte de las cargas deformantes (no lineales) son convertidores estáticos, como las lámparas
mejorar
las
fluorescentes, los reguladores de luz, las computadoras,
instalación.
condiciones
eléctricas
de
la
(Z)
o
los aparatos electrodomésticos..., siendo la causa principal del aumento de la distorsión de la tensión en Punto de conexión
las redes.
Problemas en el neutro Cuando
se
alimentan
cargas
monofásicas
mediante un sistema trifásico el conductor de neutro es el encargado de recircular las corrientes de desbalance de las cargas monofásicas.
G
Con cargas no lineales, a pesar del balance de las cargas, las corrientes armónicas de frecuencia triple se
I
Z
suman sobre la línea de neutro, pudiendo provocar su sobrecarga,
motivo
por
el
cual
hay
que
sobredimensionarlo, dado que la línea neutra no puede ser
protegida
por
fusibles
o
por
interruptores
automáticos. En los sistemas trifásicos equilibrados cada una
– 2
Realizar
una
compensación
zonal
individual (I) que mediante la instalación de
Compensadores estáticos
equipos de compensación junto a aquellos
TCR-FC -> Están formados por un condensador fijo
fuertemente inductivos mejoren las condiciones
en paralelo con un conjunto bobina en serie con dos
eléctricas de la instalación, disminuyendo las
tiristores en antiparalelo. Permiten regular la potencia
pérdidas y las caídas de tensión en las líneas.
reactiva según demanda pero presentan distorsión armónica de la onda de intensidad con componentes de
Equipos de compensación
baja frecuencia.
Baterías de condensadores para la compensación de
ASVC -> Formado por un puente de IGBTs con un
reactiva, dado su bajo coste y mantenimiento, con un
condensador en la etapa de continua, permiten la
consumo prácticamente nulo de energía activa, consiste
regulación de reactiva. Presentan consumo de potencia
en
activa
La solución clásica
la conexión de baterías de condensadores en
por
las
pérdidas
de
conmutación
de
los
paralelo, para de este modo disminuir el consumo de
semiconductores, su potencia es limitada y presentan
reactiva.
componentes armónicas de frecuencias medias. Compensadores dinámicos
Aunque no producen distorsión armónica, si existiese, pueden aparecer problemas de resonancia y
Un compensador dinámico no es mas que un
sobretensiones debido a la presencia de armónicos.
motor síncrono, el cual, permite la regulación simple y
Dado que las instalaciones presentan de por si
progresiva de la energía reactiva por medio de la
impedancia
variación de su intensidad de excitación sin provocar
inductiva
debido
a
los
conductores,
distorsión armónica.
transformadores y motores, y al colocar en paralelo una batería de condensadores, para compensar el factor de
El
potencia, se crea un circuito resonante paralelo que
potencia (
puede ocasionar problemas debido a la presencia de
condensadores2
o
perturbaciones en la red.
promedio
la presencia de armónicos, se colocan en serie
zonas libres de armónicos.
baja
48000 3⋅400⋅100
Qcap =P⋅ tg −tg obj
) es
tensión
trifásica,
= 0,69
= 27,1 kVAr
de
Así, se recurre a la instalación de un banco de
) es baja, habría que instalar
condensadores fijo de 30 kVAr formado por dos
la
reactiva
de
la
batería
capacitores de 15 kVAr.
inductancias de choque. 2
en
de modo que la potencia reactiva necesaria será:
problemas de sobreintensidad transitoria en la conexión ,
Q
kW,
Se marca un factor de potencia objetivo de 0,9,
reactiva, aunque sean baterías variables, y existen
condensadores (
48
cos =
Otro inconveniente es que no compensan toda la
y
de
el factor de potencia actual vale:
frecuencia de resonancia de la instalación se desplace a
elevada
), pudiendo representar unas pérdidas
demandando una corriente de 100 A. Esto significa que
inductancias antiarmónicas que fuerzan a que la
muy
consume
Una industria consume una potencia activa
Para proteger las baterías de condensadores, ante
S CC
siempre
Cálculo de una batería de condensadores para compensación de reactiva
produciendo
de modo que si la potencia de cortocircuito (
que
inversión como de mantenimiento.
instalación. De modo que pueden ser amplificados los
P
es
importantes, y presenta unos gastos elevados, tanto de
armónicos próximos a la frecuencia de resonancia de la dañando
inconveniente
La sensibilidad de los condensadores a los armónicos se debe a que presentan una baja impedancia a frecuencias elevadas, absorbiendo las corrientes armónicas frente a otras cargas.
3
(filtrado) de armónicos.
Armónicos Corrientes armónicas
Minimización de los efectos de los armónicos
Los armónicos son perturbaciones de la tensión
Para
de forma de onda senoidal que aparecen en las líneas de
–
Los armónicos son cada una de las componentes –
forma de onda al aplicarle el análisis matemático de uno de esos armónicos se corresponde con un múltiplo
–
de la frecuencia fundamental de la senoide, se –
derivado de la onda de red (50 Hz) sería aquel con una
carga
Evitar conectar equipos sensibles en paralelo
Conectar la carga distorsionante al punto de
Utilizar bobinas serie (inductancias de alisado)
Acoplar la carga distorsionante directamente a la red a través de un trafo exclusivo.
frecuencia de 100 Hz, y por tanto el tercero aquel con
Filtrado de armónicos
frecuencia de 150 Hz.
Para minimizar las componentes armónicas de
La distorsión de corriente causada por las cargas
intensidad se recurre al filtrado en paralelo con el equipo
no lineales generará la correspondiente distorsión de
distorsionante y se emplean transformadores especiales.
tensión en las líneas de alimentación, lo que puede
Al igual que en la compensación de reactiva,
interferir en la operación de otros equipos conectados a
existe la solución clásica que pasa por el uso de filtros
la misma línea.
pasivos, y la utilización de equipos de compensación
Entre los efectos que se pueden producir por la
activa. Así, mientras que un filtro pasivo elimina
distorsión de tensión provocada por los armónicos en la
componentes armónicas conocidas sin consumo de
red se encuentran:
potencia, uno activo se adapta a las necesidades,
Fallos en sistemas de control y de comunicación
aunque resulta caro y de potencia limitada.
debido al acoplo entre los equipos y la red. Sobrecalentamiento
en
motores
– y
Funcionamiento
La solución clásica mediante filtros pasivos requiere
transformadores.
un
conocimiento
preciso
de
la
instalación, con lo que habrá que realizar un incorrecto
como
fusibles
de o
sistemas
estudio exhaustivo y un diseño preciso que no
de
permite
interruptores
cambios
(conocer
componentes
a
minimizar, sensible a variaciones de frecuencia,
automáticos. –
la
entre la carga distorsionante y la red.
denominan según ese múltiplo. Así, el segundo armónico
protección
de
mayor potencia de cortocircuito (Scc).
descomposición en serie de Fourier. Debido a que cada
–
efectos
con las cargas perturbadoras.
armónicas (senoidales) en las que se descompone una
–
los
distorsionante se recurre a:
potencia debidas a la presencia de cargas no lineales.
–
minimizar
peligro de resonancias).
Provocar una mayor circulación de corriente en –
ciertas cargas, disminuyendo su tiempo de vida
La
solución
compensador
o provocando averías.
solución
Soluciones a la distorsión armónica
con
filtros
activo
flexible
y
activos,
tipo
“shunt”
autoadaptable
como
el
es
una
que
no
requiere estudios previos a su instalación.
Aunque parezca paradójico, debido a que la
Filtros pasivos de armónicos
generación de armónicos está asociada a equipos
Se utiliza un condensador en serie con una
necesarios, lo primero que se debe hacer es minimizar
inductancia a la entrada para obtener la resonancia con
los efectos de la distorsión, y seguir por la eliminación 4
un armónico de una frecuencia dada. Este montaje,
filtro se comporta perfectamente como un cortocircuito
puesto en derivación sobre la instalación, presenta una
para la frecuencia deseada, puede tener el riesgo de
impedancia muy baja a la frecuencia de resonancia, y se
resonancia con las otras inductancias de la red a otras
comporta como un cortocircuito para el armónico
frecuencias y correr el riesgo de que en la instalación
considerado. Es posible utilizar simultáneamente varioas
aumenten los niveles de armónicos que antes no eran
conjuntos sintonizados a frecuencias diferentes para
perjudiciales.
eliminar varios rangos de armónicos. Aunque aparentemente simple, este principio exige un cuidadoso estudio de la instalación, porque si el
Anexo Potencia El consumo de potencia en todo circuito se produce en la parte resistiva, disipándose en forma de calor. A esta potencia se la conoce como potencia activa. Sin embargo, en la parte capacitiva e inductiva de una instalación no se consume potencia activa, dado que en ellas la energía es almacenada y luego cedida de forma cíclica. A esta potencia se la conoce como potencia reactiva. Este intercambio cíclico de energía provoca un desfase entre la tensión y la corriente de fase que viene dado por el ángulo Potencia
Q P
. De modo que se tiene:
Monofásico
Trifásico
2
P= 3 U L⋅I L cos
Q= X⋅I =U⋅I⋅sen
2
Q= 3U L⋅I L sen
S=U⋅I = P 2Q 2
S= 3 U L⋅I L= P 2Q2
Activa:
P=R⋅I =U⋅I⋅cos
Reactiva: Aparente:
S φ
Resonancia Se llama frecuencia de resonancia a la que hace que la reactancia inductiva y capacitiva se compensen, resultando una impedancia mínima y totalmente resistiva, con lo que el valor de la intensidad será máximo.
0 L=
1 0 C
A la frecuencia de resonancia las reactancias se compensan (
X L= X C
) de modo que sólo se consume
potencia activa, al estar tensión e intensidad en fase. Esta potencia es la disipada en la resistencia, y entre la bobina y el condensador sólo se produce un intercambio de energía reactiva entre los campos magnético de la bobina y eléctrico del condensador. Por lo tanto la energía total almacenada es constante en todo instante e igual a la máxima energía almacenada en el condensador o en la bobina. El circuito exterior solo aporta la energía que se disipa en la resistencia. El circuito resonante serie se emplea como filtro ya que a la frecuencia de resonancia presenta su menor impedancia, mientras que el circuito resonante paralelo se emplea como tapón ya que a la frecuencia de resonancia presenta baja admitancia, bloqueando la corriente a esa frecuencia.
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