factor de potencia

FACTOR DE POTENCIA
2.0. GLOSARIO DE TÉRMINOS
Capacitor.- Dispositivo capaz de almacenar una carga eléctrica en dos placas metálicas separadas por un material dieléctrico. Un capacitor conectado en un circuito introduce una reactancia capacitiva en el circuito. Un capacitor en paralelo produce en corriente alterna, una corriente en adelanto. Su capacitancia se mide en farads (F).
Filtro.-Combinación de capacitores, inductancias y resistencias que están configuradas para reducir la corriente armónica y exhibir una impedancia mínima a la corriente fundamental a 60 Hz.
Reactor.- Bobina con o sin núcleo de acero, que provee reactancia inductiva en un circuito. Un reactor conectado en paralelo en corriente alterna, produce una corriente en retraso, o un factor de potencia atrasado. Sereactancia se mide en henrios (H).
Raíz media cuadrática (rms).- Promedio cuadrático de cantidades. En el caso de la corriente alterna, es el valor efectivo que produce el mismo calor (efecto Joule) que una corriente, en corriente directa, del mismo valor.  
 
2.1. INTRODUCCIÓN
En un circuito industrial de corriente alterna, el factor de potencia afecta directamente la eficiencia del mismo. Enuna instalación, es necesario conocer las causas y las desventajas de tener un bajo factor de potencia y, los métodos para mejorarlo.
Hemos visto la forma de corregir el bajo factor de potencia en los circuitos industriales con capacitores, en su enorme mayoría conectados en paralelo a los conductores de alimentación. Esta corrección funciona en los circuitos que tienen cargas lineales, es decir,que la corriente que circula siempre es proporcional a la tensión aplicada. En estos circuitos las impedancias se consideran constantes e independientes de la tensión o corriente.
Pero los circuitos actuales tienen cada vez más elementos o cargas no lineales, en que la corriente que toman no siempre es proporcional al voltaje de la fuente. Estos elementos principalmente son del tipo electrónico,como diodos, transistores, SCR, triacs, etc. instalados en controladores ajustables para motores. Por otro lado, también se tienen muchos elementos del tipo electromagnético, como transformadores, motores, generadores, etc., que al estar trabajando en el límite de saturación magnética su respuesta no es lineal.
Vamos a suponer que aplicamos un potencial sinusoidal puro a un elemento con impedanciano lineal. La corriente resultante no será sinusoidal. Probablemente podrá ser simétrica en sus lados positivo y negativo, y también periódica o sea que se repite la forma cada determinado tiempo, como se muestra en la parte superior de la figura del punto 2-armónicas.
El análisis matemático hecho por el Sr. Fourier, y así lo ha demostrado los experimentos posteriores, indican que este tipo de curvas no sinusoidales, y que pueden estar muy distorsionadas, se pueden considerar como la suma de una serie infinita de ondas sinusoidales, más una componente de corriente directa en su caso, con fórmula general:
           y  =  An sen nx  +  Bn cos nx  +  C
Que se llama Serie de Fourier, en que A y B son la amplitud máxima de la onda "n" en particular, y nx es un múltiplo de la frecuenciafundamental "x" .Cada componente sinusoidal constituye lo que se llama una "armónica", y la onda total podrá estar desplazada de cero en una cantidad C.  Además, cada componente sinusoidal constituye lo que se llama una "armónica" a la frecuencia nx, en que n es un número entero.
A continuación presentamos el dibujo de la curva resultante de lo que pudiera ser la adición de la primera,(fundamental), tercera y quinta armónicas, para una media onda positiva de la frecuencia fundamental.
Es importante hacer notar, que en un sistema de ondas sinusoidales simétricas, es decir, con igual amplitud en la porción positiva que en la negativa, las armónicas pares se cancelan mutuamente. 
En los sistemas eléctricos de potencia, a 60 Hz como en México, se tienen tres fases iguales y simétricas,...