Los convertidores de tiristores necesitan absorber energía reactiva cuando funcionan y producirán grandes corrientes armónicas cuando se midan en la red eléctrica.
Hablemos primero de armónicos. ¿Qué son los armónicos? En pocas palabras, la onda de voltaje o corriente de 50 Hz se denomina onda fundamental en el sistema de energía, que es un voltaje o corriente de 50 Hz, o un armónico de voltaje o un armónico de corriente (o corriente armónica).
El tiristor es un componente no lineal y también hay cargas no lineales en la red eléctrica, como rectificadores de alta potencia, hornos de frecuencia intermedia, convertidores de frecuencia, lámparas de bajo consumo, etc. La corriente de funcionamiento de este dispositivo no es proporcional al voltaje.
La energía eléctrica generada por el generador tiene originalmente una frecuencia relativamente regular de 50 Hz, pero si la carga es un dispositivo no lineal, se generarán armónicos. Por ejemplo, en un rectificador monofásico, la onda fundamental de 50 Hz se "redondea" en una señal con componentes de 100 Hz, 150 Hz, 200 Hz, etc. , y aparecen armónicos. Estos dispositivos que producen armónicos suelen denominarse "fuentes de armónicos".
El número de armónicos: la relación entre la frecuencia de los armónicos y 50 Hz es el número de armónicos. Por ejemplo, 150 Hz se denomina tercer armónico, 350 Hz se denomina séptimo armónico, y así sucesivamente.
En la red eléctrica los armónicos de orden impar son muy comunes, siendo los más comunes el 3º, 5º, 7º y 9º armónicos. Hay muy pocos armónicos pares. Porque cuanto mayor es la frecuencia de los armónicos (cuanto mayor es la frecuencia), más rápida es la atenuación de los armónicos, por lo que hay muy pocos armónicos por encima de 21 en la red eléctrica, por lo que el monitoreo y gestión de los armónicos no supera los 21.
Debido a que los armónicos también son energía, generada por la carga a partir de la energía proporcionada por la fuente de alimentación, y devuelta a la red eléctrica (en sí misma no necesaria), esta forma una energía similar al campo magnético establecido por el motor. - Potencia requerida pero sin consumo, es decir, potencia reactiva. Por eso los tiristores necesitan "absorber potencia reactiva".
Debido a esta potencia reactiva, el factor de potencia del tiristor, por supuesto, se reducirá.
¿Cómo afectan los armónicos crecientes al factor de potencia?
Este es un tema complejo. Se requieren conocimientos matemáticos más profundos. Aquí sólo damos conclusiones.
Se puede observar en la fórmula de definición básica del factor de potencia:
η=P con /PS
En el caso de armónicos, sumar los parámetros armónicos , y luego mediante operaciones matemáticas más complejas, podemos obtener la siguiente fórmula:
η = (I1/I)? cosφ
=λ?cosφ
Que incluye:
λ se llama factor básico. I1 es la corriente fundamental y I es la corriente total.
Cosφ se denomina factor de cambio de fase, o factor de potencia fundamental.
Se puede ver en la fórmula que el factor fundamental refleja el impacto de los armónicos en el factor de potencia. Obviamente, cuando la corriente total I es constante, cuanto mayor es la corriente armónica, menor es la onda fundamental I1, es decir, menor es el factor de onda fundamental y, por tanto, menor es el factor de potencia.
El factor de cambio de fase (factor de potencia fundamental) es el retraso de la corriente fundamental con respecto al voltaje. Esta es una fórmula de cálculo familiar.
Antes, había muy pocos dispositivos de CC en la red eléctrica, por lo que no había muchos armónicos. En la mayoría de los casos:
La corriente fundamental I1 ≈ la corriente total I,
Por lo tanto, el factor fundamental λ≈1.
Entonces existe: η≈cosφ.
Por eso estamos acostumbrados a equiparar cosφ con factor de potencia.
Entonces, en el pasado, no entendíamos los armónicos, o cuando los armónicos eran pequeños, considerábamos principalmente el papel del factor de cambio de fase al considerar la compensación de potencia reactiva. A largo plazo, consideramos el factor de potencia fundamental (factor de cambio de fase) como el factor de potencia de la red eléctrica.
Entonces, en el caso de los armónicos, el factor fundamental λ es menor que 1. Incluso si el factor de cambio de fase = 1, el factor de potencia de la red eléctrica es menor que 1. En otras palabras, cuando hay armónicos, es difícil alcanzar el estándar utilizando únicamente la compensación del condensador.