Corrección del Factor de Potencia (PFC)
¿Qué es la Corrección del Factor de Potencia?
La corrección del factor de potencia es una técnica para aumentar el factor de potencia de una fuente de alimentación. Fuentes de alimentación conmutadas sin corrección del factor de potencia, consuman corriente en pulsos cortos de gran magnitud. Estos pulsos se pueden suavizar mediante el uso de técnicas activas o pasivas. Esto reduce la corriente RMS de entrada y la potencia de entrada aparente, aumentando así el factor de potencia.
La corrección del factor de potencia da forma a la corriente de entrada para maximizar la potencia real de la fuente de CA. Idealmente, el equipo eléctrico debe presentar una carga que emule una resistencia pura, lo que significa que la potencia reactiva sería cero. Y las formas de onda de corriente y voltaje serían la misma onda sinusoidal y en fase una con la otra. Sin embargo, debido a los componentes reactivos en la mayoría de los circuitos, siempre hay un retraso de potencia que conduce a factores de potencia más bajos.
En un sistema ideal, toda la energía extraída de la red de CA se utiliza para hacer un trabajo útil. Esto solo es posible cuando la corriente está en fase con el voltaje. Cuando la fase entre los dos varía, parte de la energía de la salida de CA no realiza un trabajo útil y se pierde.
Por lo tanto, la empresa generadora de energía debe producir más energía para satisfacer la demanda de la energía útil y la que se pierde. Esto significa más inversiones de capital en generación, transmisión, distribución y control. Los costos se transfieren al consumidor, además de contribuir al calentamiento global.
La corrección del factor de potencia intenta empujar el factor de potencia del sistema eléctrico, como la fuente de alimentación, hacia 1, y aunque no alcance esto, se acerca a 0,95, que es aceptable para la mayoría de las aplicaciones.
Métodos de corrección del factor de potencia
Hay dos tipos comunes de corrección del factor de potencia para fuentes de alimentación; el PFC pasivo y el PFC activo.
Corrección pasiva del factor de potencia
Se utiliza para fuentes de alimentación pequeñas de aproximadamente 100 W o menos. El método de corrección utiliza un filtro armónico de paso bajo en la entrada de CA con el condensador y el inductor formando un circuito de resonancia en serie. Los componentes pueden ser bastante pequeños a la vez que proporcionan una corrección del factor de potencia económica y eficiente.
Figura 1: Un crédito de imagen de PFC pasivo
Los PFC pasivos son simples, robustos y confiables para requisitos de menor potencia. Además, no generan IME. Sin embargo, son grandes y pesados debido al inductor.
Ventajas
- Económico
- Eficiente
- Construcción simple
Desventajas
- Tamaño pesado y grande
- Sin regulación de voltaje
- Rango limitado de tensiones de entrada
Corrección activa del factor de potencia
Los métodos PFC activos son preferidos para fuentes de alimentación de más de 100W. Este método proporciona una corrección más eficiente, es más ligero y menos voluminoso.
Un circuito PFC activo básico consiste en un circuito de control que mide la tensión de entrada y la corriente y luego ajusta el tiempo de conmutación y el ciclo de trabajo para garantizar que la tensión de entrada y la corriente estén en fase. Esto proporciona una corrección automática de la tensión de CA de entrada, lo que resulta en un factor de potencia teórico de más de 0,95. A diferencia del PFC pasivo, el PFC activo opera en una amplia gama de voltajes de entrada. Sin embargo, requiere componentes adicionales, lo que lo hace más complejo y costoso.
Figura 2: El Crédito de imagen de Circuito PFC Activo Básico
Ventajas de un PFC activo
- Alcanza un PF de 0,95 o superior
- Pequeño y ligero
- Amplio rango de voltaje y frecuencia de entrada de CA (87 Vrms -266 Vrms y 47 Hz – 63 Hz).
- Más flexible
- Mayor control
Desventajas
- Complejo
- Mayor costo
- Requiere más filtrado debido a las altas frecuencias que pueden entrar en la línea
- Los componentes están clasificados a voltajes más altos en comparación con el PFC pasivo.
Beneficios de PFC
Con un factor de potencia igual a 1 o lo más cercano posible, hay menores pérdidas y toda la energía generada se utiliza de manera eficiente.
- Los beneficios técnicos: Mejora de la eficiencia y reducción de la demanda de energía, por lo tanto, reducción de la carga en el equipo de conmutación y los cables, reducción de los costos para el consumidor y soporte para más carga.
- Beneficios comerciales: Se reducen las pérdidas del sistema y el costo de capital para la empresa generadora. Además, hay ahorro en los costos de electricidad, ya que no hay cargos por el exceso de potencia reactiva. Otro beneficio es que el equipo y los sistemas de transmisión y distribución funcionan más fríos y duran más tiempo.
- Beneficios medioambientales: reducción de las emisiones de CO2.
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