Definiciones Hasta los años 70, las cargas conectadas a la red eran mayoritariamente lineales (R, L, C) Iluminación incandescente: R Motores: R-L Hornos: R La corriente demandada era básicamente senoidal Debido a la presencia de la componente inductiva la corriente estaba desfasada pero era bastante senoidal Vg ig La potencia aparente es: S = Vgef · Igef El factor de potencia será: Factor de potencia: ?
Tradicionalmente (consumos senoidales provocados por cargas lineales) se ha asociado el FP al cos? Para mejorar el FP, el método usado era instalar baterías de condensadores para compensar el efecto inductivo Este método se sigue usando hoy en día en instalaciones industriales con gran cantidad de motores instalados Distorsión armónica total (DAT) Total Harmonic Distortion (THD) Da una idea de lo cercana que está una forma de onda a una senoide THD = 0% Senoidal THD = 100% No Senoidal THD = 200% No Senoidal (Gp:) Factor de Cresta
(Gp:) Factor de Forma
Otras definiciones:
A partir de los años 70, el número de cargas no lineales conectadas a la red ha venido aumentando constantemente. Ejemplos: sistemas de audio y video, ofimática, electrodomésticos, comunicaciones, etc. Todos los equipos electrónicos necesitan una fuente de alimentación El circuito de entrada más habitual es el rectificador de doble onda con filtro por condensador La corriente de entrada no es senoidal Situación actual (Gp:) ½ig½ (Gp:) vC (Gp:) ig
(Gp:) CC/CC (Gp:) vC (Gp:) ½ig½ (Gp:) ig
Consecuencia: Al haber gran cantidad de equipos electrónicos conectados a la red de distribución de energía eléctrica (“cargas electrónicas” y, por tanto, cargas no lineales) el contenido armónico puede llegar a ser muy alto si no se hace algo para corregir este comportamiento Al ser “no senoidal” la corriente de entrada, la definición tradicional (para corrientes senoidales) del FP ya no tiene sentido: (Gp:) ½ig½ (Gp:) vC (Gp:) ig
(Gp:) CC/CC (Gp:) vC (Gp:) ½ig½ (Gp:) ig
Problemas asociados a un alto contenido armónico Los armónicos provocados afectan a otros equipos conectados a la red y pueden incluso dañarlos (Gp:) Carga
(Gp:) Equipo Electrónico
Impedancia de la red Red (Gp:) Carga
(Gp:) Carga
ig Vg_vacío Vg_carga (Gp:) Distorsión (Gp:) Vg_carga
La potencia disponible en cada toma de corriente es menor que la nominal, que corresponde a un consumo senoidal Supongamos que la corriente máxima por la instalación es, por ejemplo, 15 A eficaces. Si en una aplicación la corriente es senoidal y está en fase con la tensión (FP=1), la potencia máxima que se puede obtener de esa instalación es: Ig_ef = 15 A, Vg_ef = 230 V 3450 W 2070 W Si en otra aplicación la corriente no es senoidal y/o no está en fase con la tensión (FP¹1), la potencia máxima que se puede obtener de esa instalación depende del FP. Supongamos que el FP=0,6; entonces: (Gp:) ig (Gp:) Vg
(Gp:) ig (Gp:) Vg
Normas sobre CFP El problema es realmente grave Normativa internacional para limitar el contenido armónico en la red EE.UU IEEE 519: Limita el contenido armónico que cada USUARIO puede inyectar a la red. Se mide en el punto de conexión (PCC) del usuario a la red Europa EN 61000-3-2: Limita el contenido armónico de cada equipo individual Se clasifican los equipos en 4 grupos: Clase B: Equipos portátiles Clase C: Equipos de iluminación Clase D: TV, PC y Monitores Clase A: El resto de equipos En cada clase se limita el valor eficaz de cada armónico comprendido entre el 2º y el 40º
Norma EN 61000-3-2 Eq. portátil? Iluminación? ¿PC, TV, monitor P<600 W? Si No No No (Gp:) Clase B
(Gp:) Clase C
(Gp:) Clase D
(Gp:) Clase A
Potencia > 75 W Potencia < 16 A / fase (3680 W) Si Si La norma sólo hay que cumplirla en condiciones nominales Las fuentes de alimentación son, en general, Clase A o Clase D
Límites para la Clase A y la Clase D Importante: Los límites de la Clase A son absolutos [A] Los límites de la Clase D son relativos [mA/W] Como consecuencia, la Clase D es mucho más estricta en potencias relativamente pequeñas (por ejemplo, 100-400 W) (Valores eficaces)
Soluciones para cumplir la norma EN 61000-3-2 No es necesario tener una corriente de entrada senoidal para cumplir la norma Como consecuencia, se pueden usar un gran número de circuitos para cumplirla Se clasifican en: – Circuitos Pasivos – Circuitos Activos Circuitos Pasivos Sólo utilizan componentes pasivos (R, L, C) para suavizar la corriente de entrada Circuitos Activos Utilizan semiconductores (transistores y diodos) además de componentes pasivos
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