Publicado mayo 29 2012 por sufí Shah Hamid Jalali en Eficiencia Energética, Iluminación en Electrical Engineering Portal

Fuente original: Wolsey, Robert, Calidad de Potencia, Volumen 2, Número 2, Febrero 1995 (Lighting Research Center (LRC) y Calidad de Energía),

¿Cuál es el factor de potencia?

Factor de potencia es una medida de la eficacia con un dispositivo convierte la entrada de corriente y la tensión en energía eléctrica útil. Matemáticamente se define de la siguiente:

Triángulo del factor de potencia

 

 

Donde P es la potencia activa y S es la potencia aparente.

Se confunde a menudo con:

Donde P₁ Es desde el poder activo de la fundamental y S₁ es evidente poder de la misma.

cos preocupaciones exclusivamente con la frecuencia fundamental y por lo tanto difiere de factor de potencia cuando armónicos están presentes en la instalación. En él se describen los efectos combinados de THD de corriente y potencia reactiva de desfase. Un dispositivo con un factor de potencia de la unidad (1.0) tiene 0% THD actual y un consumo de corriente que se sincroniza con la tensión. Las cargas resistivas como las lámparas incandescentes tienen factores de potencia de la unidad.

Un dispositivo se dice que tienen alto factor de potencia (HPF) si el poder es 0.9 o mayor. Factor de potencia entre 0.5 y 0.9 se llama factor de potencia normal (NPF). Balastos magnéticos y electrónicos para lámparas fluorescentes pueden ser HPF o NPF. Balastos HPF suelen tener filtros para reducir los armónicos y condensadores para reducir el desplazamiento de fase.

En promedio estos componentes adicionales añaden acerca 16% a los costos de venta de un balasto (Dorret al. 1994).

NLPIP medir el factor de potencia para varios tipos de cargas de iluminación, y para los equipos ofimáticos común; Estos datos se muestran en Mesa 2 abajo.

Características de calidad de energía de muestra para diferentes cargas eléctricas

¿Qué problemas como resultado de la mala calidad de la energía?

Pobre calidad de la energía puede dañar el sistema de distribución y dispositivos que funcionen en el sistema. En raras ocasiones, mala calidad de la energía puede causar una sobrecarga peligrosa del conductor neutro en un circuito trifásico. En este tipo de circuito, tres cables de alimentación comparten un conductor de circuito puesto a tierra (el conductor neutro). En un sistema sin THD, el cable neutro no lleva corriente. Dispositivos THD alta corriente pueden enviar armónicos triples impares (tercer orden, noveno orden, quince orden, etc.) en la alimentación de tensión, que no se anulan entre sí. Ellos se suman en el conductor neutro, y si la corriente excede la calificación del alambre, el conductor neutro puede sobrecalentarse y suponer un riesgo de incendio.

Distorsión de la tensión también puede acortar la vida útil de los transformadores de empresas de servicios públicos y hacer que las baterías de condensadores que fallan. Muchas empresas de servicios imponen tarifa de penalización a sus clientes si el factor de potencia, medida en el punto donde las parejas de servicios públicos a las instalaciones del cliente, caer por debajo de un cierto valor:

Potencia reactiva utiliza la capacidad del sistema de distribución, lo que limita la cantidad de potencia activa que una utilidad puede entregar. Esto puede ser un problema durante los períodos de demanda pico.

Cuando THD de voltaje está por debajo del límite de IEEE 5%, la mayoría de los dispositivos no experimentan problemas. Las cargas resistivas como bombillas incandescentes reducen realmente armónicos de tensión. Las cargas de motor también reducen los armónicos, pero los motores están sujetos a recalentamiento a medida que aumenta la distorsión de voltaje. Armónicos de orden Quinta producen efectos particularmente negativos: que se degradan rápidamente effieciency del motor por el par producir en oposición a la normalidad durante una parte del ciclo de.

Dispositivos eléctricos, como computadoras y sistemas de iluminación fluorescentes no son afectadas por la distorsión de voltaje a este nivel porque su poder se filtra a través del transformador o de lastre.

Balastos electrónicos de alta frecuencia operan en frecuencias que van desde 20 a 60 kilo-hertz (kHz). Los armónicos producidos por estos lastres son a frecuencias correspondientemente altos y pueden interferir con algunos equipos de comunicación como radios, intercomunicadores, y los teléfonos inalámbricos. Los dispositivos que utilizan señales portadoras de línea de alimentación, tales como relojes sincronizados y módulos de control para la creación de sistemas de gestión de la energía también pueden experimentar problemas si existen armónicos a frecuencias próximas a la señal portadora.

¿Qué límites para THD actual y factor de potencia se utilizan en la industria de la iluminación?

Las organizaciones de normalización no han establecido límites de factor de potencia para los productos de iluminación, excepto por el requisito de que el factor de potencia debe cumplir o superar 0.90 para que los fabricantes afirman que un producto tiene alto factor de potencia. Los diseñadores de iluminación, arquitectos, y otros especificadores de iluminación a menudo especifican balastos HPF para los edificios con equipos sensibles, tales como hospitales.

De acuerdo con ANSI, límite máximo THD actual de 32% para los balastos electrónicos para tamaño completo se establecen las lámparas fluorescentes. También limita la amplitud de la armónica de tercer orden a 30% de la amplitud fundamental, y limita la amplitud de todos los armónicos de alto orden (mayor que once fin) a 7% de la fundamental. CSA, IEC e IEEE establecen un 20 % límite de THD de corriente para balastos electrónicos. Casi todos los balastos electrónicos actualmente disponibles para T12 de 4 pies y lámparas T8 son alto factor de potencia con distorsión armónica total de corriente de menos de 20%.

Algunas lámparas fluorescentes compactas (CFLs) tener THD corriente superior 100%, pero tienen baja potencia activa en comparación con otros productos de alta THD, como ordenadores personales, organizaciones para los estándares no han establecido requisitos de calidad de energía para lámparas fluorescentes compactas.

Algunas utilidades establecen requisitos THD actuales para los productos en sus programas de incentivos de iluminación. Por ejemplo, el Power Co Duke. en Carolina del Norte y Nueva Inglaterra Electric Systems limitar THD actual de balastos electrónicos para lámparas fluorescentes de tamaño completo a 20%.

Además, New England Electric Systems limita THD de corriente para lámparas fluorescentes compactas para 25%.