No ha pasado tanto tiempo desde que los humanos descubrieron cómo crear redes eléctricas que integraron múltiples generadores y consumidores. Desde que AC ganó la batalla de las corrientes, los operadores de la purple han tenido que lidiar con los problemas que conlleva el uso de AC en lugar del DC mucho menos complejo. En lugar de simplemente apuntar a un voltaje constante, los generadores tienen que sincronizarse con la frecuencia de la corriente alterna, ya que cena entre la corriente positiva y negativa muchas veces por segundo.
Para complicar aún más las materias, las líneas de transmisión entre generadores y consumidores, junto con cualquier tipo de equipo de transmisión en las líneas, agregan sus propias propiedades inductivas, capacitivas y resistentes al sistema antes de que los efectos de los consumidores sean fijos. El resultado de esto son los cambios de fase entre el voltaje y la corriente que deben administrarse controlando la potencia reactiva, las oscilaciones de frecuencia y los cambios de voltaje dan como resultado un apagón completo de la cuadrícula.
Fluyendo hacia atrás
Tendemos a pensar en el poder en nuestros hogares como algo que sale de la salida antes de entrar en el dispositivo que está siendo alimentado. Mientras que para las aplicaciones de DC esto es esencialmente cierto, aparte de las peleas de qué manera fluye la corriente de DC, para las aplicaciones de CA, la respuesta es más o menos un “es complicado”. Después de todo, la razón principal por la que usamos la transmisión de CA es porque los transformadores facilitan la transformación entre los voltajes de CA, no porque una purple de CA sea más fácil de administrar.
Lo que sucede exactamente entre un generador de CA y una carga de CA depende de las características de la carga. Una parte importante de estas características está cubierta por su factor de potencia (PF), que describe el efecto de la carga en la fase de CA. Si el PF es 1, la carga es puramente resistiva sin desplazamiento de fase. Si el PF es 0, es una carga puramente reactiva y no fluye la corriente neta. La mayoría de los dispositivos con AC tienen un issue de potencia que está entre 0.5 y 0.99, lo que significa que parecen ser una carga reactiva y resistiva mixta.
PF puede entenderse en términos de los dos componentes que definen la potencia de CA, siendo:
- Potencia aparente (s, en volt-amperios o VA) y
- Poder actual (P, en Watts).
El PF se outline como la relación de P a S (es decir, `PF = P / S). La potencia reactiva (q, en var) se visualiza fácilmente como el ángulo theta (θ) entre P y S si los colocamos como respectivamente la pierna y la hipotenusa de un triángulo recto. Aquí θ es el cambio de fase por el cual la forma de onda de corriente retrasa el voltaje. Podemos observar que a medida que aumenta el cambio de fase, la potencia aparente aumenta junto con la potencia reactiva. En lugar de ser consumido por la carga, La potencia reactiva fluye hacia atrás al generador, que sugiere por qué es un fenómeno tan problemático para la gestión de la purple.
De lo anterior podemos deducir que el PF es 1.0 si S y P son la misma magnitud. A pesar de P = I × V Nos consigue el poder actual en Watts, es el poder aparente el que los generadores suministran en la cuadrícula, lo que significa que el poder reactivo es efectivamente el poder ‘desperdiciado’. Cómo preocuparse por esto es para usted como consumidor depende principalmente de si se le factura a Watts o VAS consumido, pero desde una perspectiva de la cuadrícula esta es la motivación detrás de Corrección del factor de potencia (PFC).
Aquí es donde los condensadores son útiles, ya que pueden corregir el PF bajo en cargas inductivas como motores eléctricos, y viceversa con inductancia en cargas capacitivas. Como regla normal, los condensadores crean potencia reactiva, mientras que los inductores consumen potencia reactiva, lo que significa que para PFC la capacitancia o inductancia correcta debe agregarse para obtener el PF lo más cerca posible de 1.0. Dado que un inductor absorbe la potencia excesiva (reactiva) y un condensador suministra potencia reactiva, si ambos están equilibrados 1: 1, el PF sería 1.0.
En el caso de las fuentes de alimentación modernas en modo de conmutación, se aplica la corrección del issue de potencia automática (APFC), que cambia en capacitancia según sea necesario por la carga precise. Esto es, en miniatura, más o menos lo que hace la purple a gran escala en toda la purple.
Rejillas tradicionales
Según este conocimiento esencial, las redes eléctricas locales se ampliaron desde algunas calles a ciudades enteras. A partir de ahí, period solo cuestión de tiempo antes de que las líneas de transmisión se convirtieran en muchos, con pronto redes de transmisión que abarcan continentes enteros. Aun así, los principios básicos siguen siendo los mismos y, por lo tanto, los métodos disponibles para administrar una purple eléctrica.
Los generadores giratorios proporcionan la potencia de CA, junto con la creación o la absorción de la potencia reactiva debido a ser inductores con sus grandes bobinas de heridas, dependiendo de su nivel de excitación. Dado que los transformadores son dispositivos pasivos, siempre absorberán la potencia reactiva, mientras que las líneas de transmisión subterráneos y subterráneas comienzan a proporcionar potencia reactiva, las líneas superior comienzan a absorber la potencia reactiva si están sobrecargadas.
Para mantener la potencia reactiva en la purple a un mínimo saludable, las cargas capacitivas e inductivas se cambian dentro o fuera de ubicaciones como líneas de transmisión y patios. Las cargas inductivas a menudo toman la forma de reactores de derivación, básicamente transformadores de bobinado único, y condensadores de derivación, junto con dispositivos activos como condensadores sincrónicos que son generadores sincrónicos efectivamente simplificados. En ubicaciones como subestaciones el uso de cambiadores de tap Permite el management de voltaje de grano fino para aliviar la carga en las líneas de transmisión cercanas. Mientras tanto, los generadores sincrónicos en las plantas térmicas pueden mantenerse inactivas y en línea para proporcionar una capacidad de absorción de potencia reactiva significativa cuando no se usan para generar activamente potencia.
Independientemente de las tecnologías exactas empleadas, estas cuadrículas tradicionales se caracterizan por cantidades significativas de creación de potencia reactiva y capacidad de absorción. A medida que las cargas se unen o dejan la cuadrícula cada vez que los dispositivos de consumo se apagan y encienden, el administrador de la cuadrícula (operador del sistema de transmisión o TSO) ajusta el estado de estos métodos de management. Esto mantiene la frecuencia de la cuadrícula y el voltaje dentro de sus respectivas ventanas estrechamente definidas.
Generadores variables
En los últimos años, la mayoría de la capacidad de generación recién agregada ha llegado en forma de generadores variables dependientes del clima que utilizan convertidores de seguimiento de la purple. Estos dispositivos toman la potencia de CC de las granjas solares y de turbinas eólicas de PV y las convierten en AC. Utilizan un bucle de fase bloqueado (PLL) para sincronizar con la frecuencia de la cuadrícula, para que coincida con esta frecuencia de CA y el voltaje de corriente.
Desafortunadamente, estos dispositivos no tienen la capacidad de absorber o generar potencia reactiva, y en su lugar siguen ciegamente la frecuencia y el voltaje de la cuadrícula precise, incluso si dicha cuadrícula pasaba por oscilaciones inducidas por la potencia reactiva. Por lo tanto, en lugar de amortiguar estas oscilaciones y cualquier cambio de voltaje, estos convertidores sirven para amplificar estos problemas. Durante el apagón de la Península Ibérica de 2025, esto fue identificado como una de las principales causas por el TSO español.
En última instancia, las redes de energía de CA dependen de la gestión de energía reactiva sólida, por lo que el grupo europeo de TSO (ENSO-E) ya recomendado En 2020, ese seguidor de seguimiento de la cuadrícula debe ser reemplazado con convertidores formadores de cuadrícula. Estos cuentan con la capacidad de absorber y generar potencia reactiva a través de la adición de características como el almacenamiento de energía y, en normal, son significativamente más útiles y robustos cuando se trata de la gestión de la purple de CA.
Aunque AC ya no gobierna el Roost en las redes de transmisión, con DC de alto voltaje Ahora la opción más económica para largas distancias, la parte abrumadora de las redes de energía de hoy todavía usa AC. Esto significa que Reactive Energy Administration seguirá siendo una de las partes más esenciales de mantener las redes de energía estables y las personas felices, hasta que llegue el día en que todos volveremos a las redes de CC, año después del cambio a AC. Finalmente completado en 2007.
