ES2340348B1 - Dispositivo para la correccion del factor de potencia con variacion continua de potencia reactiva. - Google Patents
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Abstract
Dispositivo para la corrección del factor de
potencia con variación continua de potencia reactiva,
caracterizado
porque es una instalación híbrida que combina un cierto número, fijo en cada caso, de condensadores (1) que son o no de la misma capacidad y que están conectados en paralelo con la carga inductiva (4) a través de un elemento de conmutación (6) con la red (5) formando una batería (2) que opera en paralelo con un generador electrónico de reactiva (3) capaz de producir o consumir potencia reactiva, existiendo unos medios computarizados de medición, control y accionamiento que gobiernan la conexión y desconexión de dichos condensadores (1) mediante un elemento de conmutación (6) y controlan al generador electrónico de reactiva (3).
porque es una instalación híbrida que combina un cierto número, fijo en cada caso, de condensadores (1) que son o no de la misma capacidad y que están conectados en paralelo con la carga inductiva (4) a través de un elemento de conmutación (6) con la red (5) formando una batería (2) que opera en paralelo con un generador electrónico de reactiva (3) capaz de producir o consumir potencia reactiva, existiendo unos medios computarizados de medición, control y accionamiento que gobiernan la conexión y desconexión de dichos condensadores (1) mediante un elemento de conmutación (6) y controlan al generador electrónico de reactiva (3).
Description
Dispositivo para la corrección del factor de
potencia con variación continua de potencia reactiva.
En las instalaciones industriales, fábricas u
otras, existen una serie de cargas de tipo inductivo (bobinados de
transformadores, motores eléctricos,...) que consumen una energía
improductiva que disminuye la potencia que le es realmente útil al
usuario y por la que, a cambio de un precio, tiene adquirido un
compromiso de suministro por parte de la compañía eléctrica, lo que
obliga a ésta a tener que producir una intensidad de corriente en
exceso capaz de proporcionar al usuario la potencia útil contratada,
a la vez que éste, en virtud de dicho contrato, ha de asumir una
penalización económica que compense a la compañía eléctrica
suministradora.
Esta pérdida de eficiencia en el suministro se
manifiesta a través de una desviación del factor de potencia
alejándose del valor horizonte constituido por la unidad. La
presente invención concierne a un dispositivo para la corrección del
factor de potencia con variación continua de potencia reactiva, es
decir, para hacer que el factor de potencia sea en todo momento lo
más próximo a la unidad, sea cuál sea el consumo de potencia
reactiva de una determinada instalación demandante.
\vskip1.000000\baselineskip
Una técnica empleada para compensar la potencia
reactiva inductiva consiste en producir potencia reactiva capacitiva
mediante la constitución de una batería de condensadores conectada
en paralelo con la carga inductiva de la instalación implicada. La
batería de condensadores es fija, o variable, donde cada condensador
elemental es del mismo valor que los demás y se conecta o desconecta
de la red mediante un elemento de conmutación.
Esta técnica tiene una faceta positiva y otra
faceta negativa; la positiva es que su coste relativo es bajo; la
negativa es que su actuación se produce por variaciones discretas,
es decir, de modo escalonado. Este funcionamiento escalonado se
traduce en que la potencia reactiva dada no será justo la precisada,
sino que por lo general unas veces será dada por exceso y otras por
defecto; lo que significa que o consumimos más corriente de lo que
necesitamos o pagamos una penalización a la compañía eléctrica.
Obviamente, la capacidad de adaptación a la variación lineal ideal
dependerá de la cantidad de condensadores que compongan la batería
para el rango de variación de la potencia inductiva que tengamos
instalada; cuantos más condensadores haya los escalones serán
menores, pero el coste será mayor; además también existen razones
tecnológicas que aconsejan no exceder un determinado límite.
Otra técnica empleada es mediante tiristores
reguladores, que son capaces de adaptarse a las necesidades de cada
momento. El gran inconveniente de esta técnica es el elevado coste
de la instalación precisa para los altos valores de potencia que han
de manejarse junto con la distorsión armónica que generan.
\vskip1.000000\baselineskip
Frente a este estado de cosas, la invención que
nos ocupa presenta una instalación híbrida que combina un cierto
número, fijo en cada caso, de condensadores que son o no de la misma
capacidad y que pueden conectarse y desconectarse de la red mediante
un elemento de conmutación, más un generador electrónico de reactiva
cuya generación de potencia reactiva se puede variar de modo
continuo entre valores positivos y negativos de dicha potencia que
está también conectado a la red. Si se tiene un consumo de reactiva
por parte de la carga inductiva, que hay que compensar, primero se
calcula dicho valor de potencia reactiva de carga, y después se
conectan automáticamente los condensadores necesarios para dicha
compensación mediante el elemento de conmutación que tiene asociado
cada condensador. Como la variación de potencia reactiva generada
por los condensadores es discreta, puede ser que conectando un
número de condensadores dado no se llegue a compensar la reactiva
consumida por la carga y conectando uno más se exceda. Gracias al
generador electrónico de reactiva, cuando no se llegue con un número
de condensadores dados conectados, el resto hasta la potencia
reactiva consumida por la carga, lo genera dicho generador
electrónico de reactiva. Si se excede, como el generador electrónico
puede consumir reactiva, se puede restar al sistema el exceso de
reactiva, le podemos restar al sistema el exceso de reactiva debido
al hecho de haber conectado un condensador más. Solo se necesita que
dicho generador electrónico de reactiva positiva y negativa maneje
el diferencial entre un escalón y otro de condensadores. Si los
condensadores son todos iguales, el valor absoluto máximo de la
potencia manejada por dicho generador electrónico de reactiva
necesita ser al menos el de uno de los condensadores. Cuanto más
número de condensadores, menos potencia manejara dicho generador
electrónico de reactiva. Si se desconectan todos los condensadores,
y solo queda el generador electrónico de reactiva, se podrá absorber
y generar reactiva de modo continuo dentro de unos valores
determinados.
Otra particularidad de la invención consiste en
que existen medios computarizados de medición, control y
accionamiento capaces de producir las órdenes de conmutación de los
condensadores mediante el elemento de conmutación, en coincidencia
con los momentos en que el voltaje en bornes de dicho elemento
conmutador pase por cero. De este modo se anulan los transitorios de
corriente en la conexión y desconexión de los condensadores.
\newpage
En definitiva, la invención logra conjugar lo
mejor de las dos técnicas empleadas hasta ahora y que han sido
comentadas más arriba: el menor costo de la técnica a base de sólo
una batería de condensadores y la regulabilidad continua
proporcionada por la técnica a base del generador electrónico de
reactiva.
\vskip1.000000\baselineskip
Para comprender mejor la naturaleza del invento,
en los dibujos adjuntos representamos una forma de realización
industrial que tiene carácter de ejemplo ilustrativo y no
limitativo.
La figura 1 muestra un esquema de la instalación
según la invención.
La figura 2 es un esquema de una instalación
convencional mediante sólo condensadores en batería.
La figura 3 es un diagrama que ilustra el
funcionamiento en escalón de una instalación convencional como la de
la figura 2.
En estas figuras están indicadas las siguientes
referencias:
- 1.-
- Condensadores
- 2.-
- Batería de condensadores (1)
- 3.-
- Generador electrónico de reactiva
- 4.-
- Carga inductiva
- 5.-
- Red de suministro eléctrico
- 6.-
- Elemento de conmutación.
\vskip1.000000\baselineskip
Con relación a los dibujos y referencias arriba
enumerados, se ilustra en los planos adjuntos un modo de ejecución
preferente del objeto de la invención, referida a un dispositivo
para la corrección del factor de potencia con variación continua de
potencia reactiva. Como se ilustra mediante el esquema mostrado en
la figura 1, el dispositivo propugnado consiste en una instalación
híbrida que combina un cierto número, fijo en cada caso, de
condensadores (1) que son o no de la misma capacidad y que están
conectados en paralelo con la carga inductiva (4) a través de un
elemento de conmutación (6) con la red (5) formando una batería (2)
que opera en paralelo con un generador electrónico de reactiva (3)
capaz de producir o consumir potencia reactiva, existiendo unos
medios computarizados de medición, control y accionamiento que
gobiernan la conexión y desconexión de dichos condensadores (1)
mediante un elemento de conmutación (6) y controlan al generador
electrónico de reactiva (3). Por contraste, en la figura 2 está
ilustrado el esquema según la técnica conocida a base de sólo
condensadores (1) y cuyo funcionamiento sigue la gráfica que
constituye el objeto de la figura 3, donde en el eje de abscisas se
representa el número de condensadores (1) y en el eje de ordenadas
la potencia reactiva que es capaz de suministrar cada uno de ellos y
que se va sumando en forma de escalones de la misma amplitud, dado
que todos los condensadores (1) son iguales entre sí. La novedad de
la invención no está en el empleo de condensadores (1), iguales o
no, conexionados en batería (2), sino en el hecho de incorporar un
generador electrónico de reactiva (3) positiva o negativa mediante
el que es posible establecer una variación continua de la potencia
reactiva entre escalones sucesivos (como los de la figura 3), de
manera que se logra una adaptación precisa en cada momento a la
potencia reactiva demandada, unas veces sumando la parte que
corresponda en exceso de un escalón inmediato inferior, otras veces
restándola de un escalón inmediato superior.
A este respecto, otra particularidad de la
invención es que el generador electrónico de reactiva (3) es capaz
de producir o consumir una potencia reactiva de valor algo mayor que
la capacidad de cada uno de los condensadores (1), cuando dichos
condensadores (1) son iguales. De acuerdo con lo dicho al respecto
anteriormente, esto permite que el generador electrónico de reactiva
(3) esté ajustado para trabajar con una potencia igual a la que
supone el salto entre escalones sucesivos, lo que permite disminuir
su costo de modo sustancial.
Para evitar en la mayor medida posible los
transitorios de corriente en la conexión y desconexión del
dispositivo, otra particularidad de la invención consiste en que
existen medios computarizados de medición, control y accionamiento
capaces de producir las órdenes de conmutación de los condensadores
mediante el elemento de conmutación (6), en coincidencia con los
momentos en que el voltaje en bornes de dicho elemento conmutador
(6) pasa por cero.
Claims (3)
1. Dispositivo para la corrección del factor de
potencia con variación continua de potencia reactiva,
caracterizado porque es una instalación híbrida que combina
un cierto número, fijo en cada caso, de condensadores (1) que son o
no de la misma capacidad y que están conectados en paralelo con la
carga inductiva (4) a través de un elemento de conmutación (6) con
la red (5) formando una batería (2) que opera en paralelo con un
generador electrónico de reactiva (3) capaz de producir o consumir
potencia reactiva, existiendo unos medios computarizados de
medición, control y accionamiento que gobiernan la conexión y
desconexión de dichos condensadores (1) mediante un elemento de
conmutación (6) y controlan al generador electrónico de reactiva
(3).
2. Dispositivo para la corrección del factor de
potencia con variación continua de potencia reactiva, de acuerdo con
la primera reivindicación, caracterizado porque el generador
electrónico de reactiva (3) es capaz de producir o consumir una
potencia reactiva de valor algo mayor que la capacidad de cada uno
de los condensadores (1), cuando dichos condensadores (1) son
iguales.
3. Dispositivo para la corrección del factor de
potencia con variación continua de potencia reactiva, de acuerdo con
las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque existen
medios computarizados de medición, control y accionamiento capaces
de producir las órdenes de conmutación de los condensadores (1)
mediante el elemento de conmutación (6), en coincidencia con los
momentos en que el voltaje en bornes de dicho elemento conmutador
(6) pase por cero.
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