¿Qué es un estrangulador de corrección del factor de potencia (estrangulador PFC) y cómo funciona?

Ellos existen

Este enlace en Newark muestra "Choques de corrección del factor de potencia", que no sabía que existían. Tengo un motor lineal que sospecho que realmente necesita una corrección del factor de potencia. Dígame qué es un estrangulador de corrección PFC, cómo funciona y, lo que es más importante, cómo puedo saber cuál especificar para mi aplicación.

Malas explicaciones en línea

Los siguientes enlaces (¿ Qué es un pfc? ) y (¿ Por qué se necesitan chokes PFC? ) de Wurth fueron los primeros en intentar responder a esta pregunta, pero fueron muy decepcionantes, ya que su inglés no era muy bueno y su verbo no era terrible. aclarando ¿Por qué hacer el trabajo a medias? Haces que tu empresa quede mal y, por lo demás, respeto a Wurth. De todos modos...

nuestro motor

Nuestro motor lineal se conecta directamente a la línea, creo que a 110v o 220v. Realmente soy un desarrollador de software que aprende electrónica de potencia, por lo que tengo algunos conocimientos, pero sospecho que tengo grandes lagunas. Entré en este campo a través de mi amor por un circuito de aficionado, un convertidor elevador autooscilante llamado Joule Thief , por lo que estoy familiarizado con los convertidores elevadores, que descubrí recientemente aquí (EEsx, ¿ por qué la topología PFC de refuerzo es la más utilizada? ) son a menudo la topología de un circuito de corrección PFC.

El motor realiza una actuación y suspende un peso pequeño, pero luego aplica hasta 15 kilogramos de fuerza, por lo que su consumo de energía varía de aproximadamente 10 vatios a aproximadamente 500 vatios. El factor de potencia actual parece ser de alrededor del 30% y empeora mucho a medida que se aplica una mayor fuerza. Algunos clientes usan nuestro dispositivo constantemente, y otros clientes usan nuestro dispositivo con poca frecuencia, entonces, ¿quizás PFC podría ser una opción?

¿Está relacionado con el estrangulador de modo común?

Finalmente, al decirme qué es un estrangulador PFC, dígame si y cómo se relaciona con el estrangulador de modo común (que creo que tiene un propósito diferente). Gracias de nuevo.

Gracias

Si comprar uno de estos estranguladores PFC mejorará la eficiencia para nuestros clientes y entregará energía a nuestro motor de manera más eficiente, quiero saberlo. Gracias.

Editar #1

Aunque es posible que haya indicado que este dispositivo necesita ayuda, en realidad está en producción y funciona bastante bien en las ubicaciones de los clientes. En algunas pruebas del dispositivo, descubrí un modo oscuro en el que el motor obtiene la máxima potencia y luego sobretemperaturas, pero eso es solo con una consola administrativa y un ciclo de energía creativo del controlador + motor.

Realmente solo quiero que se respondan las preguntas del título.

En respuesta a una pregunta, "¿Debe reemplazar el suministro existente o mejorarlo?" Mejorar, creo... Aquí hay más información que podría ayudar:

El controlador de motor lineal es un Parker IPA15-HC, un SERVODRIVE/CONTROLADOR DE UN SOLO EJE: 6.3A / 1*100-240VAC (2.5KVA) Enlaces: 1. Folleto 2. Guía de referencia rápida 3. Guía de instalación de HW

Escribimos el firmware para el controlador (en AcroBasic, un firmware de lenguaje específico de dominio específico para el control de motores). Pero es posible que el recurso que lo escribió no esté disponible y solo llevo 6 semanas en la empresa.

Aquí hay una primera suposición de las conexiones reales en el dispositivo, aunque el motor en la imagen es giratorio y el nuestro es lineal; este es un diagrama de conexión básico extraído de la Guía de instalación de hardware del controlador de servomotor IPA15-HC en URL 8:Diagrama de conexión básico extraído de la Guía de instalación de hardware del controlador de servomotor IPA15-HC en la URL 8

No ha dicho nada relevante sobre lo que se necesita para resolver su problema. Su fuente de alimentación de CC y las especificaciones del motor lineal (se necesita un enlace a las hojas de datos).
"más importante aún, cómo puedo saber cuál especificar para mi aplicación". que define los requisitos. Entrada de CA Vmin/max y potencia Min/max. con pico de corriente, I y duración. ¿Debe reemplazar el suministro existente o mejorarlo? Agregar PFC reducirá la eficiencia. pero elimine la potencia reactiva, entonces, ¿cuál es el criterio de aceptación?
@SunnyskyguyEE75: vea que edité mi pregunta para brindarle más información. Espero que ayude. No soy ingeniero eléctrico, por lo que es posible que no entienda qué significan los criterios de aceptación. En este momento, para nuestros clientes, nuestro dispositivo funciona muy bien. Me preguntaba si un estrangulador PFC sería una manera fácil de hacerlo más eficiente. Probablemente, "fácil" y "PFC" no se mezclen muy bien.
No . El PFC activo no es algo que se agrega para aumentar la eficiencia, sino simplemente para reducir la potencia reactiva a expensas de un aumento de ineficiencia de alrededor del 10 % si se hace correctamente.

Respuestas (3)

Se usaría un estrangulador de corrección del factor de potencia (inductor) para corregir un factor de potencia principal (voltaje de conductores de corriente) causado por una carga capacitiva. Su motor, al ser una carga inductiva, tendrá un factor de potencia retrasado (la tensión conduce a la corriente) y, por lo tanto, su factor de potencia debe corregirse agregando un capacitor en paralelo con él.

Editar. Se puede agregar un inductor de corrección del factor de potencia a una carga lineal (onda sinusoidal), que tiene un factor de potencia principal, para aumentar el factor de potencia. Este tipo de factor de potencia se conoce como factor de potencia de desplazamiento porque la corriente se desplaza en relación con el voltaje.

El otro tipo de factor de potencia se conoce como factor de potencia de distorsión en el que el factor de potencia no es ni adelantado ni atrasado. Este tipo de factor de potencia también se puede calcular a partir de (potencia real)/(potencia aparente), pero el concepto de cos(phi), utilizado para el factor de potencia de desplazamiento (onda sinusoidal y carga lineal), ya no es relevante. El factor de potencia de distorsión que es menor que la unidad es causado por la distorsión armónica introducida por la no linealización de la forma de onda debido, por ejemplo, a una combinación de entrada de rectificador/condensador. Los armónicos aumentan la potencia reactiva. Este tipo de bajo factor de potencia se puede mejorar mediante la adición de un filtro frontal que elimina los armónicos y, por lo tanto, linealiza la carga (forma de onda de corriente/voltaje). Este filtro reductor de armónicos puede ser activo o pasivo, haciendo uso este último de inductores y condensadores.

Creo que necesitamos tanto el tipo de corrección del factor de potencia principal como el de distorsión.

Los estranguladores no corrigen el factor de potencia en el sentido habitual de "corregir" o en el sentido habitual de "factor de potencia".

Los motores que están conectados directamente a la red eléctrica tienen un factor de potencia bajo porque son inductivos. Para compensar o "corregir" eso, se utilizan condensadores.

Las cargas que rectifican y filtran capacitivamente la alimentación de CA y otros circuitos electrónicos conectados directamente a la red eléctrica tienen una forma de onda de corriente de CA de entrada distorsionada en lugar de una corriente de ahorro sinusoidal suave. Esa es la distorsión de corriente armónica. La distorsión de corriente armónica tiene un efecto similar al factor de potencia. La corriente de entrada RMS considerando la distorsión, es más alta de lo que necesitaría una corriente sin distorsionar para entregar la potencia requerida. La inductancia (estranguladores) insertada en serie con la entrada a tales cargas reducirá un poco la distorsión. También se pueden diseñar filtros de armónicos utilizando condensadores, resistencias e inductores.

Si sus motores incluyen controladores electrónicos de conversión de potencia, es posible que los controladores necesiten un diseño de reducción de armónicos. No puede simplemente seleccionar algo y agregarlo. Sin embargo, puede seleccionar inductores de entrada en serie que provoquen una caída de voltaje del 2,5 % al 5 % a plena carga. Eso proporcionaría alguna mejora. La impedancia típica en el sistema de distribución proporcionaría casi la misma mejora en comparación con un sistema de distribución que tiene una impedancia muy baja.

Mejorar el factor de potencia o reducir los armónicos no reducirá mucho la potencia real utilizada. Incluso podría aumentar la potencia utilizada. El único ahorro de costos sería evitar una penalización que puede o no cobrarse por bajo factor de potencia o distorsión armónica.

Para la definición del factor de potencia, puede echar un vistazo aquí . Idealmente (factor de potencia = 1), la corriente de su carga está en fase con el voltaje y es sinusoidal como una resistencia ideal.

Puede emplear un circuito convertidor especial (por ejemplo, "frontend activo") entre la red y el motor que da forma a la corriente en consecuencia. Un componente clave de dicho convertidor sería el inductor del lado de CA del convertidor.

En el caso del rectificador de diodo simple, el inductor del lado de CA del convertidor también mejoraría el factor de potencia, pero no tan bien como en el caso de la interfaz activa.

Aquí se muestra una ilustración simple pero muy buena . Arriba, solo hay un rectificador de diodo simple y el factor de potencia es bastante pobre. En el medio, hay un inductor del lado de CA agregado al rectificador de puente de diodo que mejora significativamente el factor de potencia (la forma de la corriente es mucho más sinusoidal). En la parte inferior, habría un convertidor que configura activamente la corriente y el factor de potencia es 1.

Un estrangulador de modo común bloquea la corriente de modo común (la corriente que pasa generalmente a través del acoplamiento capacitivo a tierra) y funciona en el rango de frecuencia de 150 kHz a 30 MHz. El estrangulador PFC típico maneja la corriente diferencial que es impulsada por la frecuencia de conmutación del convertidor.

Depende mucho del convertidor que se encuentra entre la red y el motor para determinar si un estrangulador podría ayudar.