Función, principio de funcionamiento y cálculo de capacidad de bancos de condensadores.

1. Principio de funcionamiento fundamental

La mayoría de las cargas eléctricas en los sistemas de energía industriales son cargas inductivas, como motores asíncronos, transformadores, máquinas de soldar, lámparas fluorescentes y electroimanes. Eléctricamente, estas cargas pueden considerarse como una combinación de resistencia e inductancia conectadas en serie. Como resultado, la corriente de carga va por detrás del voltaje, generando una gran cantidad de corriente reactiva inductiva y potencia reactiva.

 

La corriente total en un circuito consta de dos componentes:

Corriente activa, que está en fase con el voltaje y realiza trabajos útiles como accionar motores y producir calor;

 

corriente reactiva, que retrasa el voltaje en 90 grados y se usa solo para establecer y mantener campos electromagnéticos sin producir un trabajo efectivo.

Aunque la corriente reactiva no genera potencia de salida útil, aún ocupa la capacidad del transformador y de la línea, aumenta las pérdidas del sistema y reduce la calidad general de la energía. Esta es una de las principales causas del desperdicio de energía en los sistemas eléctricos industriales.

 

Por el contrario, la corriente de un condensador se adelanta al voltaje en 90 grados, lo que es de fase opuesta a la corriente reactiva inductiva. Cuando los condensadores se conectan en paralelo con cargas inductivas, la corriente reactiva capacitiva compensa parte o la totalidad de la corriente reactiva inductiva, logrando así una compensación de potencia reactiva. Este es el principio de funcionamiento básico de una batería de condensadores.

2. Funciones básicas de los bancos de condensadores

Bancos de condensadoresse utilizan ampliamente en sistemas de distribución de energía industrial de bajo-voltaje para mejorar el factor de potencia, reducir las pérdidas de energía reactiva, mejorar la calidad de la energía y lograr ahorros de energía.

 

Sus principales funciones incluyen:

• Mejora del factor de potencia

La potencia reactiva capacitiva generada por los condensadores compensa la potencia reactiva inductiva de la carga, reduciendo la diferencia de fase entre voltaje y corriente y mejorando efectivamente el factor de potencia del sistema.

 

• Reducción de pérdidas en la línea y prevención de sobrecargas

Al reducir la corriente reactiva innecesaria en el sistema, la corriente total de la línea disminuye en consecuencia, lo que reduce las pérdidas de energía en cables y transformadores y ayuda a prevenir la sobrecarga causada por una potencia reactiva excesiva.

 

• Estabilización del voltaje de la red

Las cargas inductivas pesadas a menudo provocan caídas y fluctuaciones de voltaje, que pueden afectar el funcionamiento normal de los equipos eléctricos. La compensación del condensador ayuda a estabilizar el voltaje del terminal y mejorar la confiabilidad del suministro de energía.

 

• Liberación de capacidad del transformador

La potencia reactiva ocupa parte de la capacidad nominal del transformador, lo que limita su capacidad para entregar potencia activa. La compensación de potencia reactiva libera capacidad del transformador y mejora la eficiencia de utilización del equipo.

 

3. Estructura y funcionamiento del gabinete Características

3.1 Componentes principales

Una batería de condensadores estándar de baja-tensión se compone principalmente de:

• Gabinete del gabinete
• Barras colectoras
• Disyuntores
• Interruptores de aislamiento
• contactores de CA
• Relés térmicos
• Pararrayos
• Condensadores de compensación
• Reactores en serie
• Controladores automáticos de factor de potencia
• Instrumentos de medida
• Sistemas de cableado primario y secundario.
• Bloques de terminales

 

3.2 Características operativas

El banco de condensadores funciona automáticamente en condiciones normales y generalmente no requiere intervención manual de rutina. Arranca y se detiene junto con el sistema de suministro de energía principal.

 

La-inteligencia integradacontroladormonitorea continuamente las condiciones de carga y el factor de potencia del sistema en tiempo real. Según la demanda de potencia reactiva, enciende o apaga automáticamente los bancos de condensadores para mantener un estado de compensación óptimo y minimizar las pérdidas de potencia reactiva.

 

Para el mantenimiento de rutina, se deben realizar inspecciones periódicas para verificar:

• Fuga o hinchazón del aceite del condensador
• Ruido anormal o sobrecalentamiento.
• Conexiones de cableado flojas
• Cables envejecidos o componentes dañados

 

4. Peligros del factor de potencia bajo (potencia reactiva excesiva)

Si no se instala compensación de potencia reactiva en sistemas con grandes cargas inductivas, el factor de potencia disminuirá significativamente, provocando los siguientes problemas:

• Una mayor corriente de línea aumenta las pérdidas térmicas en cables y transformadores, lo que resulta en un mayor consumo de energía y desperdicio de electricidad;
• Una caída excesiva de voltaje provoca inestabilidad y reducción del voltaje de la red, lo que puede afectar el funcionamiento normal de los equipos eléctricos;
• La potencia reactiva ocupa la capacidad del transformador y limita la salida de potencia activa disponible, lo que reduce la eficiencia de utilización de los equipos de distribución de energía.

 

5. Método de cálculo de la capacidad de compensación requerida

Método de dimensionamiento empírico para aplicaciones industriales

En aplicaciones prácticas de ingeniería, la capacidad de compensación requerida generalmente se considera aproximadamente un-tercio de la capacidad nominal del transformador (unidad: kVAR).

Dependiendo de las características de carga reales y las condiciones de operación, la capacidad de compensación generalmente está dentro de un rango del 30% al 40% de la capacidad nominal del transformador.

 

Ejemplo

Para un transformador de distribución de 200 kVA:

Capacidad de compensación recomendada:

200 × (30 % ~ 40 %)=60 ~ 80 kVAR

Por lo tanto, generalmente se recomienda un banco de capacitores con una capacidad entre 60 kVAR y 80 kVAR para cumplir con los requisitos de compensación de potencia reactiva en el sitio.