Bienvenidos Correccin de factor de potencia 1 Potencia

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Corrección de factor de potencia 1. Potencia Activa Los diferentes dispositivos eléctricos convierten energía eléctrica en otras formas de energía tales como: mecánica, lumínica, térmica, química, etc. Esta energía corresponde a una energía útil o potencia activa o simplemente potencia, similar a la energía consumida por una resistencia. Hemos visto previamente que esta potencia puede ser expresada en watts (K W). 2. Potencia Reactiva Los motores, los transformadores y en general todos los dispositivos eléctricos que hacen uso del efecto de un campo electromagnético, requieren potencia activa para efectuar un trabajo útil, mientras que la potencia reactiva es utilizada para la generación del campo magnético. Esta energía reactiva corresponde a la potencia reactiva que esta defasada 90° de la potencia activa. Ya vimos que esta potencia es expresada en volts-amperes reactivos (KVAR ). 3. Potencia Aparente El producto de la corriente y el voltaje es llamada potencia aparente, es también la resultante de la suma de los vectores gráficos de la potencia activa y la potencia reactiva. ( KVA ).

real (k. W) Pot. power activa (k. W) Pot. React. (kvar) apparent power (k. VA) Pot. Aparente apparent power (k. VA) Ejemplo de potencias

– Principales Cargas Industriales I • La mayoria de las cargas industriales se pueden considerar como una resistencia en serie con una inductancia. R VR V VL L • Transformadores • Motores • Alumbrado V : voltaje de alimentación VR: caida de voltaje en la resistencia VL: caida de voltaje en la inductancia I : corriente total

n En las Cargas Industriales sucede el siguiente efecto: I V VL R VR VL L V 90° La corriente"I" atrasa a el voltaje"V" por un ángulo VR I

Concepto de factor de potencia Representación grafica del defasamiento del voltaje respecto a la corriente

Concepto de factor de potencia Potencia activa o útil Potencia Reactiva k. VAR Po ten cia k. W Factor de potencia cos = k. W / k. VA Ap a ren te k. VA

Diagramas fasoriales del voltaje y la corriente Según el tipo de carga, se tienen los siguientes diagramas: Carga Inductiva I I V V Carga Resistiva V I Carga Capacitiva

Comportamiento de potencia reactiva en cargas inductivas -Potencia Activa (k. W) se transforma en trabajo (potencia útil) - Potencia Reactiva (k. VAR) (k. VAR soporta campos electromagnéticos (potencia no útil) k. W kvar - Potencia Aparente (k. VA) potencia total consumida k. VA

Problemas que genera tener un bajo factor de potencia • Caídas de tensión y como consecuencia altos costos de mantenimiento y reemplazo de equipos de protección y control Daños en los aislamientos de los cables ( conductores ) • Perdidas de potencia real en los transformadores • Penalizaciones por el proveedor de energía ( CFE )

¿Cuál es la propuesta de Kloeme para resolver el problema de bajo factor de potencia?

Agregar capacitores conectados en paralelo entregará k. VAR en la misma dirección que la carga pero en fase opuesta k. W kvar 1 Kva r 2 k. VA

Métodos de compensación Son tres los tipos de compensación en paralelo más empleados: • a) Compensación individual • b) Compensación en grupo • c) Compensación central

Método de compensación Individual • Arrancador a Tensión Plena.

Método de compensación Individual Arrancador a tensión reducida • Sistema Estrella Delta.

Método de compensación individual • Arrancador a tensión reducida con autotransformador.

Método de compensación individual • Arrancador a tensión reducida con arranque suave DS 7.

Método de compensación individual • Arranque con variador de velocidad No Usar Bancos de Capacitores

Métodos de compensación en Grupo • Centro de Control de Motores X-Energy

Métodos de compensación central

Ejemplo: Calculo de compensación del Factor de Potencia en un motor Datos: KW = 30 H. P. (746)/1000 = 22. 38 KW. F. P. Medido = 0. 82 F. P. Deseado = 0. 98 Potencia reactiva requerida: [ ( -1 k. VAR 22. 38 tg cos. 0. 82 = )- tg ( cos. -1 0. 98 )] =11. 07

Tabla para cálcular los KVAR del capacitor.

Ejemplo: Compensación del FP Datos: KW = 45 F. P. Medido = 0. 80 F. P. Deseado = 0. 98 Potencia reactiva requerida [ ( - k. VAR = 45 tg cos. 1 0. 80 ) - tg ( cos. 0. 98 )]= 24. 61 -1

Ejemplo: Compensación del FP Datos: KW = 1285 F. P. Medido = 0. 8672 F. P. Deseado = 0. 98 Potencia reactiva requerida [ ( -1 k. VAR =1285 tg cos. 0. 867 )- tg ( cos. 0. 98 )]= 477 -1

Ejemplo: Compensación del FP en TR-1 Datos: KW = 700 F. P. Medido = 0. 82 F. P. Deseado = 0. 98 Potencia reactiva requerida [ ( k. VAR = 700 tg cos. -1 0. 82 )- tg ( cos. 0. 98 )]= 346 -1 Colocar un Banco Automático de 400 KVAR/480 VCA.

Ejemplo: Compensación del FP en TR- 2 Datos: KW = 580 F. P. Medido = 0. 92 F. P. Deseado = 0. 98 Potencia reactiva requerida [ ( k. VAR = 580 tg cos. 1 0. 92 ) - tg ( cos. 0. 98 )]= 130 -1 Colocar un Banco Automático de 175 KVAR/480 VCA.

Ejemplo: Compensación del FP TR-1 y TR-2 Resultado General = 477 KVAR Transformador N. 1 346 KVAR. Propuesta Banco de 400 KVAR/480 VCA. Transformador N. 2 130 KVAR. Propuesta Banco de 175 KVAR/480 VCA.

Caracteristicas de los Capacitores para la corrección de factor de Potencia Rango de Voltaje y Frecuencia: voltajes nominales 220, 480, 525 hasta 690 50/60 Hz. Voltaje de Operación Maximo: (Vn X 1. 0 = Continuo), (Vn X 1. 10= 8 Horas X Día). In de Operación Permisible : (1. 5 x In de 0 - 15. 9 KVAR). (2. 0 x In Mayores de 15. 9 Kvar). Maximo pico (Inrush) de corriente: 400 x In. Tolerancia en capacitancia : 5% Perdidas de Operación: 0. 25 Watt/Kvar sin resistencia de descarga. Vida Util: 150, 000 Horas Categoria de Temperatura ambiente -40/60 Grados Centigrados. Temperatura Maxima en Carcaza 65 Cubierta de aluminio Extruido Grado de Protección: IP 20 Dielectrico: Pelicula de Propileno Impregnación: Gas de Alta pureza, Libre de PBC Descargadores: Resistencia de descarga externa en la terminal. Normas (Estandar) IEC 60831 -1 + EN 60831 a Montaje: Perno roscado M 12. Caracteristicas de Seguridad: Tecnologia Seca y Autoregerable. Capacitores KBR

Multicomp 144 LCD Reguladores de Factor de Potencia de 6 y 12 Pasos § Regulador de potencia reactiva § Realiza el cálculo de la compensación de la potencia requerida. § Compensación rapida con menos operaciones de conmutación. § Pantalla LCD con 2 digitos. § Control de cada uno de los pasos § Atravez de sus relevadores. § Termostato para activar ventilación

Multicomp F 144 3 PH / control de factor de potencia Reguladores de Factor de Potencia de 18 Pasos § Regulador de potencia reactiva § Realiza el cálculo de la compensación de la potencia requerida. § Compensación rapida con menos operaciones de conmutación. § Pantalla LCD con 2 digitos. § Control de cada uno de los pasos § Atravez de sus relevadores. § Termostato para activar ventilación

Multicomp 96 LCD bus § Regulador de potencia reactiva § Realiza el cálculo de la compensación de la potencia requerida. § Compensación rapida con menos operaciones de conmutación. § Funcion de analizador de red § Voltaje, Corriente, KW, KVAR. § KVA , F. P. Y Temperatura. § Control de cada uno de los pasos (24) Atravez de sus relevadores.

Multicomp 96 LCD bus

Tiristores de 2 P / Tiristores de 3 P Interruptor trifásico de tiristores con dos o tres elementos de tiristores. Velocidad de conmutación ilimitada No hay pico de arranque cuando se encienden los condensadores Compensación casi en tiempo real Sin ruido de funcionamiento

Multiind/Reactores de rechazo Filtros o Reactores Desintonizados Con factor desde 5. 5% hasta 14% Filtro estándar de 7% en stock § Tamaños para 10 y 20 KVAR 230 VCA. § 25 y 50 KVAR/480 VCA. § Diponibles en cobre y aluminio § Alta linealidad de corriente de § (1, 5 x Ir – 2, 1 x Ir). § Protección contra sobrecargas con un interruptor de temperatura. § Aislamiento Clase F. s

Bancos de Capacitores Fijos con Interruptor Termomágnetico Integrado 220 vca. Banco fijo en gabinete ITM 230 Vac Multicond-FI BFK 005240 N BF en gabinete Tam. 1 $ 585. 52 - 20 5 230 13. 0 3 x 84. 0 605 x 200 BFK 010240 N BF en gabinete Tam. 1 $ 641. 68 - 40 10 230 34. 0 3 x 200. 3 605 x 200 BFK 015240 N BF en gabinete Tam. 1 $ 703. 04 - 50 15 230 47. 0 3 x 284. 3 605 x 200 BFK 020240 N BF en gabinete Tam. 2 $ 933. 92 - 80 20 230 68. 0 3 x 400. 6 605 x 340 x 200 BFK 025240 N BF en gabinete Tam. 2 $ 1, 052. 48 - 100 25 230 81. 0 3 x 484. 3 605 x 340 x 200 BFK 030240 N BF en gabinete Tam. 2 $ 1, 126. 32 - 100 30 230 94. 0 3 x 568. 6 605 x 340 x 200 BFK 035240 N BF en gabinete Tam. 3 $ 1, 554. 80 - 125 35 230 107. 0 3 x 652. 5 605 x 340 BFK 040240 N BF en gabinete Tam. 3 $ 1, 822. 08 - 160 40 230 128. 0 3 x 768. 9 605 x 340 BFK 045240 N BF en gabinete Tam. 3 $ 1, 873. 04 - 160 45 230 141. 0 3 x 852. 9 605 x 340 BFK 050240 N BF en gabinete Tam. 3 $ 2, 238. 08 - 200 50 230 162. 0 3 x 969. 2 605 x 340 BFK 055240 N BF en gabinete Tam. 3 $ 2, 300. 48 - 200 55 230 175. 0 3 x 1053. 2 605 x 340 BFK 060240 N BF en gabinete Tam. 3 $ 2, 477. 28 - 250 60 230 188. 0 3 x 1137. 2 605 x 340

Bancos de Capacitores Fijos con Interruptor Termomágnetico Integrado 440 VCA. Banco fijo en gabinete ITM 480 Vac Multicond-FI BFK 010480 N BF en gabinete Tam. 1 $ 586. 56 - 20 10 480 15. 6 3 x 49. 7 605 x 200 BFK 015480 N BF en gabinete Tam. 1 $ 608. 40 - 25 15 480 18. 0 3 x 57. 6 605 x 200 BFK 020480 N BF en gabinete Tam. 1 $ 628. 16 - 40 20 480 21. 1 3 x 76. 9 605 x 200 BFK 025480 N BF en gabinete Tam. 1 $ 663. 52 - 40 25 480 33. 0 3 x 96. 2 605 x 200 BFK 030480 N BF en gabinete Tam. 1 $ 687. 44 - 50 30 480 39. 6 3 x 115. 5 605 x 200 BFK 035480 N BF en gabinete Tam. 2 $ 855. 92 - 80 35 480 48. 6 3 x 145. 9 605 x 340 x 200 BFK 040480 N BF en gabinete Tam. 2 $ 907. 92 - 80 40 480 42. 2 3 x 153. 8 605 x 340 x 200 BFK 045480 N BF en gabinete Tam. 2 $ 974. 48 - 100 45 480 54. 1 3 x 173. 1 605 x 340 x 200 BFK 050480 N BF en gabinete Tam. 2 $ 984. 88 - 100 50 480 66. 0 3 x 192. 4 605 x 340 x 200 BFK 060480 N BF en gabinete Tam. 2 $ 1, 062. 88 - 100 60 480 79. 2 BFK 070480 N BF en gabinete Tam. 3 $ 1, 469. 52 - 125 70 480 94. 8 BFK 080480 N BF en gabinete Tam. 3 $ 1, 761. 76 - 160 80 480 100. 3 3 x 307. 9 605 x 340 BFK 090480 N BF en gabinete Tam. 3 $ 1, 792. 96 - 160 90 480 118. 8 3 x 346. 5 605 x 340 BFK 100480 N BF en gabinete Tam. 3 $ 2, 089. 36 - 200 100 480 132. 0 3 x 384. 8 605 x 340 BFK 110480 N BF en gabinete Tam. 3 $ 2, 300. 48 - 200 110 480 136. 0 3 x 423. 4 605 x 340 BFK 120480 N BF en gabinete Tam. 3 $ 2, 360. 80 - 250 120 480 158. 4 3 x 231 605 x 340 x 200 3 x 280. 7 605 x 340 3 x 462 605 x 340

Bancos Automáticos de Capacitores 6 y 12 Pasos en 220 VCA. 110020310001 20 28 3 x 80 3 800 x 300 $ 4, 005. 62 110030310001 30 72 3 x 125 3 800 x 300 $ 4, 379. 14 110040310001 40 96 3 x 200 4 800 x 300 $ 5, 210. 19 110050310001 50 120 3 x 200 5 1000 x 800 x 300 $ 5, 840. 23 110060310001 60 144 3 x 250 5 1000 x 800 x 300 $ 6, 060. 79 110070310001 70 168 3 x 300 6 1000 x 800 x 300 $ 7, 045. 49 110080310001 80 192 3 x 400 6 1200 x 800 x 300 $ 8, 327. 05 110090310001 90 216 3 x 400 6 1200 x 800 x 300 $ 8, 451. 06 110100311001 100 240 3 x 400 8 1900 x 600 x 500 $ 12, 086. 89 110110311001 110 264 3 x 400 8 1900 x 600 x 500 $ 12, 193. 73 110120311001 120 288 3 x 400 8 1900 x 600 x 500 $ 12, 590. 09 110130311001 130 312 3 x 630 8 1900 x 600 x 500 $ 13, 687. 19 110140311001 140 336 3 x 630 8 2100 x 600 $ 14, 437. 32 110150311001 150 360 3 x 630 8 2100 x 600 $ 14, 561. 33 110180311001 180 432 3 x 630 8 2100 x 600 $ 15, 741. 29 110200311001 200 480 3 x 800 8 2100 x 1200 x 600 $ 26, 357. 05 110225311001 225 540 3 x 800 12 2100 x 1200 x 600 $ 27, 383. 92 110250311001 250 600 3 x 1000 12 2100 x 1200 x 600 $ 29, 500. 31 110275311001 275 660 3 x 1000 12 2100 x 1400 x 600 $ 30, 370. 89 110300311001 300 720 3 x 1250 12 2100 x 1400 x 600 $ 31, 794. 04 110350311001 350 840 3 x 1250 14 2100 x 1400 x 600 $ 34, 342. 84

Bancos Automáticos de 6 y 12 Pasos en 440 Vca. 110020410001 110030410001 110040410001 110050410001 110060410001 110070410001 110080410001 110090410001 110100410001 110110410001 110120410001 110130410001 110140410001 110150410001 110180411001 110200411001 110225411001 110250411001 110275411001 110300411001 110350411001 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 180 200 225 250 275 300 350 24 36 48 60 72 84 96 108 120 132 144 156 168 180 216 240 270 300 330 360 420 3 x 40 3 x 63 3 x 80 3 x 100 3 x 125 3 x 160 3 x 200 3 x 200 3 x 250 3 x 300 3 x 400 3 x 630 3 x 630 3 4 4 4 4 5 5 5 6 6 6 7 7 8 800 x 800 x 300 800 x 300 800 x 300 1000 x 800 x 300 1000 x 800 x 300 1200 x 800 x 300 1900 x 600 x 500 2100 x 600 x 600 2100 x 800 x 600 $ $ $ $ $ $ 3, 796. 00 4, 217. 85 4, 308. 18 4, 458. 64 4, 731. 32 4, 915. 61 5, 218. 45 5, 477. 95 6, 026. 98 6, 095. 59 6, 234. 64 6, 487. 44 6, 543. 86 7, 703. 56 11, 920. 41 12, 270. 85 13, 357. 48 13, 879. 03 14, 473. 94 14, 846. 73 15, 760. 45

Bancos Automáticos de capacitores de 6 y 12 Pasos con equipo Moeller

Beneficios que se obtienen al corregir el Factor de Potencia • Las caídas de Voltaje en los cables ( conductores ) y Transformadores se reducen. • Se generan menos perdidas por efecto Joule (Calor) En cables, transformadores , dispositivos de protección y control Al bajar la corrientes (Amperes). • Desaparecen las Penalizaciones por parte del Proveedor (C. F. E. ). • Aparecen bonificaciones por el proveedor de energía ( CFE ).

Armónicos

Apaga la secadora de cabello, por que la TV tiene distorción!

Armónicos

Voltaje 3 fases Ideal Cargas reales inductivas 3 F, son similares Corriente 3 fases Ideal

Armónicas Cargas lineales no generan armonicos • Las cargas lineales tienen una onda senoidal de corriente pura • La caida de voltaje por la impedancia es tambien senoidal. Cargas reales en inductivas 3 F, son similares • No hay distorsiones armonicas voltaje y corriente.

Ahora Cargas reales inductivas 3 F, son similares carga lampara fluorecente 230 V 58 W

Armónico Circuito electrico tipico de una carga no lineal Cargas reales inductivas 3 F, son similares

Armónicos Curvas reales existentes Cargas reales inductivas 3 F, son similares corriente voltaje

Armónicos Los armonicos se incrementan al incrementar la carga no lineal! Cargas reales inductivas 3 F, son similares

Armónicos Fuentes de armónicos • • Variador de velocidad Fuentes de Poder Soldadoras Computadoras Cargadores de baterias Rectificadores T. V. Balastros eléctronicos Cargas reales inductivas 3 F, son similares

Armonicas Problemas por Distorsiones de armónicas (en cargas en general) • Tiempo de vida util reducido en los equipos electronicos debido a sobrecargas. Cargas reales inductivas 3 F, son similares • Daños en equipos electronicos (computadoras, CNC, PLC, variadores etc. ). • Problemas de audio.

Armónicos Problemas de distorsión de armónicos (en los capacitores) • La vida util del capacitor disminuye con los armónicos • Con armónicos hay baja impedancia Cargas reales inductivas 3 F, son similares • Debido a enormes cantidades de corriente pueden ser Destruidos. • Se incrementan las sobrecargas

Armónicos Cargas reales inductivas 3 F, son similares Sin Capacitores Con capacitores y sin reactores

Problemas • La amplificación de armonicos en sistemas externos de corrección de factor de potencia con reactores de rechazo. • Esto provoca fallos en sistema electronicos sensibles por ejemplo en dispositivos de medición, Informatica y Tecnología Medica. Cargas reales inductivas 3 F, son similares • Posibilidad de Resonancia debido a los armonicos altos si estan Ssin ca Sin el 3 a, 5 a y 7 a armonica. Sin Capacitores reactores Capacitores

Problemas La amplificacion de ármonicos y resonancia. Solo son posibles si la frecuencia oscilatoria de los capacitores y las inductancias en la red estan cerca o en igualdad con los armonicos de la red. Cargas reales inductivas 3 F, son similares

Detuned filters Soluciones Los capacitores deben trabajar para los armonicos existentes como una Inductancia y no como capacitor. Resultado: => Ninguna generación de un circuito resonante. Cargas reales inductivas 3 F, son similares Pero como?

Banco de capacitores con Reactores de Rechazo o Filtros Desintonizados L 1 L 2 L 3 N PE Loads PE N L 1 L 2 L 3 to relay FA 200 k 1 k 2 k 3 k 4

Banco de capacitores con Reactores de Rechazo o Filtros Desintonizados 14 % 162 Hz Curva de Impedancia De diferentes factores de desintonización. Z ind 13 % 166 Hz impedancia Z 7% 227 Hz 6 % 245 Hz 5, 67 % 252 Hz Cargas reales inductivas 3 F, son similares 100 200 300 400 500 600 700 Frequencia en Hz Z kap

Banco de capacitores con Reactores de Rechazo o Filtros Desintonizados Ventajas • Protección de capacitor antes de una sobrecarga por corrientes por armonicos. • Se Incrementa la vida util del capacitor. Cargas reales inductivas 3 F, son similares • Prevención de resonancias (XL = XC => w. L = 1/w. C) • Reducción de armonicos. (dependiendo de factor de desintonización).

Información Para evitar resonancias, no instale Bancos de fn Capacitores y f. Desintonizados en p (en%) = XL / XSintonizados C r = p / 100 paralelo. R impedancia fo XL = 180 Hz, 300 Hz, C and so on. X M p[%] fr [ Hz ] 5, 67 252 6 245 Cargas reales inductivas 3 F, son similares desintonizado: 7 227 f M 13 166 14 162 res = 166 Hz

Información Capacitores con un rango de voltaje de 480 VCA. No puede ser usados despues para un Banco con Reactores de Rechazo. La conexión en serie Capacitor con el Reactor de Rechazo. Conduce a un incremento del voltaje del capacitor proporcional al factor de desintonización. Ejemplo: Un=480 V p = 7% Cargas reales inductivas 3 F, son similares Uc = Un (1 -p) = 480 = 516 V (1 -0, 07)

Información Es necesario para un capacitor con voltaje de 480 VCA. • Para una Desintonización con un factor del 7% => Un capacitor de 525 VCA. • Cargas reales 3 F, son Para una Desintonización coninductivas un factor delsimilares 13% => Un capacitor de 690 VCA.

Armónicos Cargas reales inductivas 3 F, son similares

Armónicos Cargas reales inductivas 3 F, son similares

Armónicos Recomendaciones cuando hay problemas por distorsiones armónicas • Colocar reactores de rechazo en bancos de capacitores cuando existe 3% (THDv) de nivel armonico en voltaje o el 10% (THDi) de nivel armonico en corriente. • Colocar Filtro de red en de Variadores de Velocidad. reales inductivas 3 F, son similares • Colocar Transformadores Cargas de Aislamiento. • Instalar Filtro Activo de armónicos (BLUEWAVE).

Recomendaciones cuando hay problemas por distorsiones armónicas en capacitores. • Colocar reactores de rechazo en bancos de capacitores cuando existe 3% (THDv) de nivel armonico en voltaje o el 10% (THDi) de nivel armonico en corriente. Cargas reales inductivas 3 F, son similares

Recomendaciones cuando hay problemas por distorsiones armónicas en Variadores de velocidad. • Colocar Filtros de red en variadores de velocidad.

Recomendaciones cuando hay problemas por distorsiones armónicas en alumbrado o Maquinas donde no hay espacio para filtros de red. • Colocar Transformadores de aislamiento tipo K 4 – K 12. Cargas reales inductivas 3 F, son similares

Filtro Activo Multiwave m. MMMMultiwave Filtro activo § § § Sistema modular para 60 Ampers § Alcanza hasta el <5% THD-I en distorsiones muy complejas. Expandible por racks de 60 Ampers Muy efectivo para filtrar hasta La 50 th armónica Para 3 fases con y sin conexión del neutro. § Compensación de potencia reactiva Ultrarapida y dinamica. § Balanceo de carga y descarga en cables neutro. Cargas reales inductivas 3 F, son similares

Filtro activo Mutiwave Si produces una corriente defasada 180 grados, el equipo genera una contracorriente de -180 grados, para que la suma sea cero. Cargas reales inductivas 3 F, son similares

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