Factor de Corrección de Potencia (PFC)

Al  incursionar en el mundo de las fuentes conmutadas  poco a poco hemos aprendido a sortear todo tipo de fallas y cuando apenas  estudiamos a fondo el funcionamiento de estas fuentes se nos presenta otro reto, un tipo de fuente de la que nadie casi hablaba hasta la aparición de los primeros TV plasmas.

Algunos equipos como, por ejemplo, variadores de velocidad, inversores, UPS, hornos de arco, transformadores, filtro y lámparas de descarga, provocan un bajo factor de potencia y distorsión de la forma de onda de la corriente, es decir, armónicos. La presencia de estos fenómenos eléctricos provoca sobrecargas, vibraciones, distorsión de la tensión de alimentación, perturbaciones en las redes de comunicación y líneas telefónicas, envejecimiento prematuro de generadores, transformadores, motores, entre otros.

La corrección del factor de potencia y la adecuada mitigación de armónicos puede contribuir a la mejora de las operaciones dentro de las empresas de varias maneras.

En primera instancia el circuito corrector de potencia ya era muy usado en las grandes empresas donde se usan motores industriales y se les conocía como banco de capacitores, dependiendo de la magnitud a corregir.
Esta ayudaba a evitar multas por concepto de energía reactiva.
Estos equipos pueden ser conectados a la red eléctrica de la instalación, teniendo siempre en consideración los factores que pueden afectar a este tipo de equipos (sobre tensiones, presencia de armónicos, etc.).

Investigando en internet encontré que existen tres tipos de PFC como se definen  a continuación:

Filtros Activos: Sistemas que suministran las corrientes armónicas demandadas por las cargas no lineales, lo que evita distorsión en el sistema de potencia. El filtro activo inyecta la misma corriente armónica, demandados por la carga, desfasada en 180°. En consecuencia, las corrientes armónicas se neutralizan, es decir, ya no circulan “aguas arriba” del filtro activo.

Filtros Pasivos: Se utilizan, generalmente, cuando la corrección del factor de potencia se efectúa en una red eléctrica que contiene un alto nivel de distorsión armónica. Estos filtros consisten en reactores y condensadores instalados en una configuración de circuito resonante y se sintoniza a la frecuencia del orden armónico a ser desplazado.

Filtros Híbridos: Este tipo de filtro combina ventajas de filtros activos y pasivos. Se puede filtrar una frecuencia mediante un filtro pasivo, mientras que un filtro activo filtra todas las otras frecuencias.

La corrección del factor de potencia y la mitigación de armónicos proporcionan beneficios inmediatos en términos de reducción de pérdidas de potencia y en las cuentas de electricidad. Además, estas prácticas recomendadas estimulan el uso de la capacidad total del sistema en instalaciones eléctricas, aumentando el retorno energético de la inversión.

El desarrollo de nuevas tecnologías para controlar el factor de potencia  ha sido una prioridad para mejorar el desempeño en contener la extracción y consumos de la corriente eléctrica.

La siguiente imagen en teoría nos muestra una PFC funcionando, se puede observar que no hay grandes picos ni generación de armónicos.

Después de tanta labia y con la incógnita de si entendió o no lo que es el factor de potencia lo que en realidad deberíamos preguntarnos es:
¿Si tengo un FP más alto esto reducirá mi factura de la electricidad?
La respuesta es; si solo eres un usuario casero, ¡NO!.
Pero si eres un empresario con muchos PCs y pagas no solamente potencia activa (P)(W); sino también reactiva (Q)(VA), entonces sí.


Fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) con (PFC)

Cada vez más, las fuentes de alimentación conmutadas (SMPS) son diseñadas con una etapa de corrección de factor de potencia (PFC) Activa. Esto se debe principalmente para cumplir las nuevas regulaciones dirigidas para contrarrestar el contenido armónico que la corriente de la carga inyecta en las líneas de energía. Tanto los usuarios como las compañías se benefician del PFC, al igual que el medio ambiente.

Las fuentes de alimentación sin PFC utilizan un filtro capacitivo en la entrada de la AC. Esto da lugar a la rectificación de la línea de la AC; causa altos picos de corriente en las crestas de Tensión Alterna. Estos picos de corrientes no lineales conducen a unas excesivas caídas de voltaje en el cableado y a problemas de desequilibrio en las fuentes de alimentación trifásicas.
La energía potencial de la línea de alterna no se utiliza al completo. Los picos de corriente no lineales también distorsionan el voltaje de la salida y crean armónicos. Hay un estándar internacional para los armónicos que controlan (IEC100-3-2) y el PFC es obligatorio para los aparatos electrodomésticos que consumen 70W o más energía en las naciones del EU en fecha enero de 2001.

Los circuitos PFC están clasificados en 2 tipos: Activos y Pasivos:

El PFC Pasivo: utiliza elementos pasivos tales como un núcleo de ferrita en la entrada de la fuente para crear una reactancia que contrarreste. Aunque se puede añadir fácilmente al circuito existente, sin mucha modificación, el factor de la potencia es bajo (60 - el 80%), la entrada de la AC se debe seleccionar (115VAC/230VAC), y los armónicos producidos de la diferencia entre la capacitancia y la inductancia son difíciles de controlar. El ruido electromagnético puede resultar significativo.


El PFC Activo: utiliza tecnología reguladora de conmutación con los elementos activos tales como IC, FET y diodos, para crear un circuito de PFC. Este circuito tiene un factor de potencia teórico de aproximadamente el 95%, reduce armónicos totales perceptiblemente, y ajusta automáticamente la tensión de entrada. Sin embargo, requiere un filtro EMI (Electromagnetic Interference) complejo y un circuito de entrada de la fuente, y es más costoso construir.


 Una pregunta final.
¿Hace el PFC que una fuente de alimentación sea más eficiente?
La respuesta es no, la corrección del factor de potencia es aplicada generalmente por un circuito de entrada, que usa una pequeña cantidad de la energía de entrada.
Con dos fuentes de alimentación que sean idénticas, equipar uno de PFC causará una caída típica de la eficacia entorno al 2~4%. Muchas fuentes de alimentación que tienen PFC activo también tienen una alta eficiencia, mientras que el PFC Activo se encuentra generalmente en fuentes de alimentación de más alta calidad, aunque los dos hechos no están intrínsecamente relacionados.

Fuente:  http://www.silentpcreview.com/

Nota:

Cuando investigaba sobre este tema leí muchas explicaciones de lo que es un PFC, este me pareció lo más cercano a lo que quería comunicarles, mas sin embargo hice algunos arreglos al orden de los textos sin perder de vista las ideas originales.

Por otro lado he hecho mi propio concepto de entenderlo, por lo que la ampliación de este tema tocare lo que nos interesa como técnicos electrónicos, su funcionamiento, su comportamiento y lo más importante las formas de diagnosticar las fallas en este circuito.

¡Este pendiente al proximo tema!


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Factor de Corrección de Potencia (PFC)





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