Sistema No Lineal En Balastros

Implementación de balastro
con corrección de factor de
potencia pasivo
Fernando M. Betancourt Ramírez, Enrique Sotelo Gallardo
FIME, UANL
fbr@gama.fime.uanl.mx, esotelo@exatec.itesm.mx

RESUMEN
En este documento se analiza funcionamiento de los balastros como fuente
de alimentación de lámpara de gases, así como sus diferentes topologías,
magnéticas y electrónicas, y la necesidad de usar circuitosde corrección de
factor de potencia y disminución de distorsón por armónicos, THD. También se
analizó el comportamiento de un balastro ante diferentes etapas de corrección
de factor de potencia usando simuladores computacionales como el PSPICE con
bases de diseño en un prototipo.
PALABRAS CLAVE
Balastro electrónico, factor de potencia, distorsión armónica.
ABSTRACT
Operation of ballasts as energysource for gas incandescent lamps, as well
as their different magnetic and electronic topologies, and the need of circuit for
correcting the power factor and reducing the distortion due to THD harmonics
is analyzed in this document. Performance of the ballast before different stages
in the correction of the power factor was also analyzed by means of computer
simulators such as the PSPICE with thebases of a prototype design.
KEYWORDS
Electronic ballast, power factor, harmonics distortion.
INTRODUCCIÓN
En la actualidad el uso de iluminación de carga resistiva, bulbos incandescentes,
se ha ido sustituyendo por medios alternos de iluminación más eficientes, las
lámparas fluorescentes. Para excitar el gas dentro de este tipo de lámparas
es necesario el uso de circuitos eléctricos oelectrónicos, llamados balastros
(as). Los balastros proveen altos voltajes en la lámpara con el fin de ionizar el
gas y controlan la corriente a través de la misma dentro de un nivel seguro de
operación.
Las balastras en conjunto con las lámparas de gases, forman un circuito de bajo
factor de potencia y alta contaminación de armónicos, THD. Lo cual perjudica las
instalaciones eléctricas, ya que se demandamás energía de la requerida, además
de interferir con el óptimo funcionamiento de equipos electrónicos debido a la
contaminación de armónicos.

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Ingenierías, Octubre-Diciembre 2006, Vol. IX, No. 33

Implementación de balastro con corrección de factor... / Fernando M. Betancourt Ramírez, et al

La necesidad de controlar la corriente en las
lámparas de gas recae en el comportamiento de
la lámparamisma, la cual se comporta como una
“resistencia negativa”, es decir existe una disminución
en el voltaje a causa de un incremento en la corriente
a través de la lámpara generando condiciones de
“corto circuito”.
Antes de la ionización, la lámpara se puede
aproximar a un circuito abierto y al momento del
encendido la impedancia de la lámpara disminuye
hasta un valor mínimo limitado por uninductor,
balastro, controlando de esta manera la corriente en
condiciones normales de operación.
Los balastros más sencillos son los magnéticos,
dichos balastros constan de un inductor, arrancador
y un capacitor para el precalentamiento de los
electrodos, facilitando así el encendido de la lámpara,
las desventajas de este sistema recaen en el tamaño
del inductor y la frecuencia de operación, siendo lamisma que la fuente de alimentación, 50 o 60 Hz.
Al trabajar a bajas frecuencias, se produce el
efecto denominado “flicker”, parpadeo, el cual
produce fatiga en la vista y dolor de cabeza en
algunas personas. Por otra parte el inductor usado en
estas balastras es muy grande. Como se analizará la
inductancia del balastro es inversamente proporcional
a la frecuencia de operación.
Para disminuir eltamaño del inductor y el efecto
de “flicker” se ha optado por usar inversores, los
cuales son, circuitos electrónicos con transistores que
aumentan la frecuencia de operación a miles de Hertz,
típicamente 20-50 Khz, los inversores típicos son el
“Push-Pull” y el “Half-Bridge”, usados en bajo y alto
voltaje respectivamente. A pesar de que sus topologías
son diferentes, el principio de operación es...