La creciente tasa de penetración de la energía fotovoltaica conectada a la red eléctrica ha traído muchos problemas a los proveedores de servicios públicos. Uno de los principales problemas es que la mayoría de los dispositivos electrónicos de potencia utilizados consumen energía reactiva, lo que puede provocar un factor de potencia bajo y sistemas de energía inestables; este problema impulsa una vez más el desarrollo de la corrección del factor de potencia. Ahora discutiremos los dos métodos de compensación de potencia reactiva más utilizados.
Factor de potencia
La electricidad utilizada para operar los equipos se llama potencia o potencia aparente expresada en voltios amperios (S). La potencia aparente es una combinación de potencia activa y potencia reactiva, con la potencia activa representada por VA (P) y la potencia reactiva representada por VAR (Q).
S2(KVA)=P2(KW)+Q2(Kvar)
El factor de potencia determina la eficiencia de un sistema y es la relación entre la potencia activa y la potencia aparente. Cuanto menor sea el factor de potencia, menor será la eficiencia del sistema. El factor de potencia va por detrás de las cargas inductivas y adelanta a las cargas capacitivas. Las cargas resistivas tienen un factor de potencia unitario.
Corrección del factor de potencia
La corrección del factor de potencia logra uniformidad en el factor de potencia. La importancia de la corrección del factor de potencia radica en el impacto del bajo factor de potencia en los precios de la energía, la vida útil de los instrumentos y los tamaños de los accesorios (como los cables).
Por lo general, los motores de inducción utilizados en fábricas industriales funcionan con cargas bajas, lámparas de arco y diferentes condiciones de uso de energía durante un corto período de tiempo, lo que resulta en un factor de potencia de retraso bajo. Por lo tanto, las empresas de servicios públicos cobran a estas fábricas utilizando el factor de potencia o el precio de electricidad de demanda máxima (precio de electricidad KVA).
Debido a su corta vida útil, las máquinas, conductores y componentes eléctricos que funcionan con factores de potencia bajos experimentarán problemas de sobrecalentamiento. Teniendo en cuenta todo esto, las empresas de servicios públicos y los consumidores están buscando una manera de garantizar que el factor de potencia sea casi uniforme.
Método de corrección del factor de potencia.
Existen varios métodos para la corrección del factor de potencia. Los dos tipos más utilizados son los bancos de condensadores y los condensadores síncronos.
1. Banco de condensadores:
Un banco de condensadores es un sistema que incluye múltiples condensadores que se utilizan para almacenar energía y generar potencia reactiva. Los bancos de condensadores se pueden conectar en configuración triangular o en estrella (en forma de Y). El valor nominal de los condensadores de potencia depende de la potencia reactiva que pueden generar. La potencia nominal del condensador es KVAR. Dado que la unidad de medida internacional para los condensadores es Farad, se utiliza una ecuación para convertir la capacitancia Farad a la potencia reactiva equivalente de KVAR.
2. Sincrónico condensadores:
Los condensadores síncronos son sólo motores síncronos de sobreexcitación que funcionan sin carga. Cuando se conecta en paralelo con la carga, el condensador síncrono genera la potencia reactiva requerida para el sistema.
El tamaño de los condensadores síncronos es directamente proporcional a la potencia reactiva que puede consumir el sistema eléctrico.
Los motores síncronos funcionan en tres estados diferentes. Falta de excitación, excitación moderada, excitación excesiva. El estado cambia con la variación de la corriente de excitación. Los motores síncronos subexcitados actúan como cargas inductivas, consumiendo así potencia reactiva. El motor de excitación intermedia actúa como una carga resistiva, por lo que no hay consumo ni generación de energía reactiva. Estado de sobreexcitación, en el que la onda sinusoidal actual adelanta el voltaje, generando así potencia reactiva con un factor de potencia adelantado.
Conclusión
Todos los métodos de mejora del factor de potencia se basan en el mismo principio. Para cada carga con un factor de potencia en atraso, se debe conectar en paralelo una carga con un factor de potencia en adelanto para garantizar un factor de potencia cercano a la unidad.
