En general, el poder es la capacidad de hacer el trabajo. En el dominio eléctrico, la energía eléctrica… es la cantidad de energía eléctrica que puede ser transferida a alguna otra forma (calor, luz, etc.) por unidad de tiempo. Matemáticamente es el producto de Caída de tensión a través del elemento y actual que fluye a través de él. Considerando primero el Circuito de DCs, teniendo sólo DC fuentes de tensiónel inductores y condensadores se comportan como un cortocircuito y un circuito abierto respectivamente en estado estable.
Por lo tanto, todo el circuito se comporta como un circuito resistivo y toda la energía eléctrica se disipa en forma de calor. Aquí el voltaje y la corriente están en mismo fase y la energía eléctrica total es dada por:
Ahora llegando al circuito de CA, aquí tanto el inductor como el condensador ofrecen una cierta cantidad de impedancia dada por:
El inductor almacena la energía eléctrica en forma de energía magnética y el condensador almacena la energía eléctrica en forma de energía electrostática. Ninguno de ellos la disipa. Además, hay un cambio de fase entre el voltaje y la corriente.
Por lo tanto, cuando consideramos el circuito completo que consiste en un resistencia…inductor y condensador, existe una diferencia de fase entre el voltaje de la fuente y la corriente.
El coseno de esta diferencia de fase se llama el factor de potencia eléctrica. Este factor (-1 < cos < 1 ) representa la fracción de la potencia total que se utiliza para hacer el trabajo útil. La otra fracción de la energía eléctrica se almacena en forma de energía magnética o energía electrostática en el inductor y condensador respectivamente.
El poder total en este caso es:
Esto se llama poder aparente y su unidad es VA (Volt Amp) y denotado por S. Una fracción de esta energía eléctrica total que hace nuestro trabajo útil se llama energía activa. La denominamos P.
P = Potencia activa = Potencia eléctrica total.cos y su unidad es el vatio.
La otra fracción de energía se llama energía reactiva. La energía reactiva no hace ningún trabajo útil, pero es necesaria para que el trabajo activo se realice. Lo denominamos con Q y matemáticamente viene dado por:
Q = Potencia reactiva = Potencia eléctrica total.sin y su unidad es VAR (Volt Amperio Reactivo). Esta potencia reactiva oscila entre la fuente y la carga. Para ayudar a entender esto mejor, todas estas potencias están representadas en forma de triángulo.
Matemáticamente, S2 = P2 + Q2 y el factor de potencia eléctrica es poder activo / poder aparente.
Mejora del factor de potencia
El término «factor de potencia» sólo aparece en los circuitos de CA. Matemáticamente es el coseno de la diferencia de fase entre el voltaje de la fuente y la corriente. Se refiere a la fracción de la potencia total (potencia aparente) que se utiliza para hacer el trabajo útil llamado potencia activa.
Necesidad de mejorar el factor de potencia
- El poder real está dado por P = VIcos. La corriente eléctrica es inversamente proporcional a cos para transferir una cantidad dada de potencia a una cierta voltaje. Por lo tanto, cuanto más alto, más bajo será la corriente que fluye. Un pequeño flujo de corriente requiere un área menos transversal de conductores, y por lo tanto ahorra conductores y dinero.
- A partir de la relación anterior, vemos que tener un factor de potencia pobre aumenta la corriente que fluye en un conductor y por lo tanto la pérdida de cobre aumenta. Una gran Caída de tensión ocurre en el alternador, transformador eléctrico y la transmisión y las líneas de distribución, lo que da una regulación de voltaje muy pobre.
- El índice KVA de las máquinas también se reduce al tener un factor de potencia más alto, según la fórmula:
Por lo tanto, el tamaño y el costo de la máquina es también se redujo.
Esta es la razón por la que eléctrico el factor de potencia debe mantenerse cerca de la unidad es significativamente más barato.
Métodos de mejora del factor de potencia
Hay tres formas principales de mejorar el factor de potencia:
- Bancos de condensadores
- Condensadores sincrónicos
- Avances de fase
Bancos de condensadores
Mejorar el factor de potencia significa reducir la diferencia de fase entre el voltaje y la corriente. Como la mayoría de las cargas son de naturaleza inductiva, requieren cierta cantidad de potencia reactiva para funcionar.
A condensador o banco de condensadores instalado en paralelo a la carga proporciona esta energía reactiva. Actúan como una fuente de energía reactiva local, y por lo tanto menos energía reactiva fluye a través de la línea.
Los bancos de condensadores reducen la diferencia de fase entre el voltaje y actual.
Condensadores sincrónicos
Los condensadores síncronos son motores síncronos trifásicos sin carga en su eje.
El motor sincrónico tiene las características de operar bajo cualquier factor de potencia que conduzca, retarde o unidad dependiendo de la excitación. Para las cargas inductivas, un condensador sincrónico está conectado hacia el lado de la carga y está sobreexcitado.
Los condensadores síncronos hacen que se comporte como un condensador. Extrae la corriente de retardo de la fuente o suministra la energía reactiva.
Avances de fase
Este es un excitador AC usado principalmente para mejorar el PF de un motor de inducción.
Están montados en el eje del motor y están conectados al circuito del rotor del motor. Mejora el factor de potencia proporcionando los excitantes giros de amperios para producir el requerido flujo en la frecuencia de deslizamiento dada.
Además, si los giros de amperios aumentan, se puede hacer que funcione con el factor de potencia principal.
Cálculo del factor de potencia
En cálculo del factor de potencia…medimos el voltaje y la corriente de la fuente con un… voltímetro y amperímetro respectivamente. A vatímetro se utiliza para obtener el poder activo.
Ahora, sabemos que P = VIcos watt
Por lo tanto, podemos obtener el factor de energía eléctrica.
Ahora podemos calcular la potencia reactiva Q = VIsin VAR
Esta energía reactiva puede ser suministrada ahora desde el condensador instalado en paralelo con la carga en el local. La potencia reactiva de un condensador puede ser calculado usando la siguiente fórmula:
IMPORTANTE: En mejora del factor de potenciael requerimiento de energía reactiva de la carga no cambia. Sólo es suministrada por otros dispositivos, reduciendo así la carga de la fuente para proporcionar la potencia reactiva requerida.
