08 julio 2008

La corrección del factor de potencia consigue luz más verde

Las normas europeas de suministro de energía requieren corrección del factor de potencia. Por ejemplo, la CEI 555 prescribe corrección del factor de potencia para unidades con potencia nominal superior a 75 W y la CEI/EN 61000-3-2 exige limitar los armónicos inyectados al sistema de suministro público de energía. Ello exige una mayor atención en aspectos de diseño que previamente se habían ignorado. Por otra parte, los programas de mejora de eficiencia energética que vienen implantándose en muchos países del mundo están estimulando la mejora en la corrección del factor de potencia. Entre las instalaciones más afectadas por todos estos requerimientos mencionamos especialmente los equipos de alta potencia de las instalaciones de telecomunicaciones. También muchas compañías fabricantes de semiconductores han simplificado los diseños para mejorar el factor de potencia en sus circuitos integrados.

Eficiencia energética corrigiendo el factor de potencia:

El factor de potencia de un sistema de corriente alterna se define como el cociente entre la potencia real y la potencia aparente. La potencia real es la que realiza el trabajo útil mientras que la potencia aparente es la suma de la potencia real más la potencia reactiva. Los circuitos resistivos puros, con voltaje y corriente en fase, tienen un factor de potencia 1. Las cargas inductivas, como por ejemplo los motores, reducen el factor de potencia. Ya que las compañías suministradoras venden la energía a sus clientes en voltio-amperios pero facturan en vatios, un factor de potencia bajo es muy costoso en el lado del suministro. Cuando el factor de potencia es menor que 1, aumentan las tensiones en el sistema y la eficiencia es menor. La mejora del factor de potencia es una actividad en auge, y para ello se utilizan técnicas activas y pasivas. En las fuentes de alimentación con potencias nominales de 100 w o menos se usa circuitería pasiva, esencialmente un filtro de paso bajo que puede ser un condensador e inductor, o condensador e inductor con diodos que suavicen la señal. En aplicaciones de alta potencia, a veces se usan sistemas pasivos pero no es la norma, ya que el voltaje de la línea, el voltaje bajo y la carga pueden fijarse. El uso de algunas de las tecnologías más eficientes en las etapas de conversión DC a DC también impulsa la corrección del factor de potencia. Para usar esta tecnología, necesitamos tener un bus estable que vaya de, por ejemplo, 340 a 400 v. No es factible utilizarla si se producen muchas oscilaciones.

Circuitos de corrección del factor potencia discontinuos y continuos:

Las técnicas de corriente crítica discontinua o modo de conducción crítica (CCM) se aplican a suministros inferiores a 300 w. En potencias elevadas, esta técnica no puede utilizarse porque el inductor puede saturar el rango del modo discontinuo o continuo. En aplicaciones de alta potencia se utiliza el modo de corriente continua o promedio y se utilizan controladores especializados, como el Fairschild´s SG6980, que usa una única técnica sensora.

Interleaving:

Otra técnica para corregir el factor de potencia es interleaving, que incrementa la eficiencia del sistema reduciendo las pérdidas de los conductores. Esta tecnología se fundamenta básicamente en dos convertidores trabajando en paralelo pero desfasados 1801 en fase.

Bibliografía: Power Factor Correction Gets the Green Light. Design News April 2008.

Palabras clave: Passive circuitry, low pass filter, dc-to-dc converter, current or critical conduction mode, boundary conduction
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