PFC

La corrección del factor de potencia es un conjunto de técnicas que reducen la potencia reactiva consumida por un circuito de CA, acercando el ángulo de fase entre el voltaje y la corriente a cero. En términos prácticos, hace que su carga eléctrica sea más eficiente al eliminar el recargo que las empresas de servicios públicos imponen a los clientes con factores de potencia deficientes, y reduce las pérdidas por calentamiento en la infraestructura de distribución. Una carga con un factor de potencia de 0.7 en atraso requiere sustancialmente más corriente para entregar la misma potencia real que una carga con un factor de potencia de 0.95, y ese exceso de corriente desperdicia energía en forma de calor en cables y transformadores.

La necesidad de PFC surge porque las cargas inductivas, particularmente los motores eléctricos, los balastos fluorescentes y las fuentes de alimentación conmutadas, consumen corriente que se retrasa con respecto al voltaje aplicado. Esta corriente reactiva no realiza ningún trabajo útil, pero aun así fluye a través de las líneas y transformadores de la compañía eléctrica. Las empresas de servicios públicos miden el factor de potencia y cobran a los clientes industriales una penalización, generalmente en forma de un multiplicador en su factura, cuando el factor de potencia cae por debajo de un umbral como 0.9 o 0.95. Los clientes residenciales rara vez enfrentan estos cargos porque su carga reactiva total es menor, pero el desperdicio sigue ocurriendo.

Enfoques de hardware para la corrección

El método tradicional es instalar condensadores en paralelo con la carga. Un condensador de 50 Hz o 60 Hz consume corriente adelantada que cancela parte o la totalidad de la corriente atrasada de un inductor, reduciendo la potencia reactiva neta. Para cargas fijas, esto funciona de manera confiable; para cargas variables, se utilizan bancos de condensadores conmutables automáticos o compensadores estáticos de var (SVC) continuamente ajustables. Las fuentes de alimentación conmutadas modernas a menudo incluyen circuitos PFC activos, que utilizan una topología de convertidor elevador para extraer corriente casi sinusoidal de la red en fase con el voltaje. Estos son particularmente comunes en equipos informáticos, controladores LED y fuentes de alimentación industriales con una potencia nominal superior a unos pocos cientos de vatios.

Las etapas PFC activas suelen operar a frecuencias de conmutación entre 50 kHz y 200 kHz y pueden lograr factores de potencia superiores a 0.98 incluso con amplias variaciones de voltaje de la red. El PFC pasivo que utiliza un filtro LC simple es más barato pero menos efectivo y ocupa más espacio. Un tercer enfoque, los dispositivos de arranque suave y los controladores de ángulo de fase, reducen la corriente de irrupción y pueden mejorar modestamente el factor de potencia como efecto secundario, aunque se utilizan principalmente por otras razones.

La placa de características de los equipos industriales a menudo especifica el factor de potencia, y los gerentes de las instalaciones utilizan medidores de factor de potencia para determinar si la corrección es rentable. La instalación de PFC puede reducir los cargos mensuales de servicios públicos entre un 5 y un 15 por ciento, dependiendo del factor de potencia de referencia y el perfil de carga de la instalación, con períodos de recuperación de la inversión típicamente entre dos y cinco años para instalaciones industriales.