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)

Dispositivo para la corrección del factor de potencia con variación continua de potencia reactiva.

Campo de la invención

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.

Estado de la técnica anterior

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.

Explicación de la invención y ventajas

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.

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.

Dibujos y referencias

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

Exposición de una realización preferente

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...

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.