Delirios sobre fuentes y potencias

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Yenki
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Delirios sobre fuentes y potencias

Mensaje por Yenki » Jue Mar 19, 2009 8:57 am

(El autor no se responsabiliza por el estado final de quien lea lo siguiente)

Ya mencionamos mucho que la fuente de alimentación eléctrica de una PC moderna es muy importante, y hablé de cómo elegirlas en el tema Fuentes para la PC cómo elegir, calculadoras.


Las computadoras en su interior funcionan con corriente continua, pero nuestras redes eléctricas usan corriente alterna, (que varía en el tiempo).
La fuente de alimentación es el intermediario entre la electricidad de la pared, alterna, y la corriente continua que necesitan los componentes. Convierte una en otra.


¿Qué cuernos es que una fuente para PC tenga PFC?

En el campo de la electricidad de corriente alterna, la potencia tiene más de una componente:

Imagen

- la potencia activa, que se mide en Vatios o Kilovatios, es la que se usa realmente en lo que se necesita, alumbrar, enfriar, calefaccionar, mover un motor etc. Es la que se aprovecha el cliente de la empresa de energía. Simplificando, la potencia activa es originada por los elementos resistivos, los que tienen Resistencias , estos valores en vatios son los que figuran generalmente al comprar aparatos eléctricos en etiquetas y manuales.

- la potencia reactiva que no es aprovechable, se genera pero no se puede usar , pero que tiene un costo de generación. Se mide en Volts Amperes reactivos. Esta puede ser originada por el cliente de acuerdo a como sea su consumo. Simplificando, la potencia reactiva se debe a los elementos que tengan bobinas o capacitores.

- la potencia aparente, es la que entrega la empresa de energía. Se mide en Volts Amperes. Y siente la influencia de las dos anteriores.

Tanto los vatios, como los volts amperes, o los volts amperes reactivos miden la misma magnitud, la potencia eléctrica.





A las empresas de energía les sale caro alimentar potencia reactiva, ya que implican algo que no se puede usar, y mayores corrientes, (cables más gruesos), por ello es que tratan de limitarlas. Además generarla cuesta plata.
Tratan de achicar el lado vertical en el triángulo de arriba para que la potencia que entregan (la hipotenusa), sea lo más parecida posible a la aprovechada en la práctica, (el cateto horizontal).
Al coseno del angulo Fi, se lo llama factor de potencia.

Pero a una misma potencia activa , por ejemplo 1000 vatios pueden corresponderle diferentes valores de potencias reactivas.
Miren este ejemplo de la imagen de abajo , en el triángulo de la izquierda el cliente usa una cierta potencia activa, y la empresa tiene que darle una cierta potencia aparente ( la hipotenusa)
En el de la derecha miren lo que agregué en naranja, se usa la misma potencia activa, pero está asociada a más potencia reactiva y la empresa debe dedicarle más potencia aparente S que en el primer caso. La hipotenusa naranja es bastante mayor que la azul.

Al que genera la electricidad no le gusta eso, quiere que S sea lo más parecido a P. Quiere que el ángulo fi se acerque a cero .
Quiere que el coseno de fi, sea uno. Quiere que sus usuarios corrijan sus cosenos de fi, o su factor de potencia.

Imagen


En los gráficos de arriba hay dos situaciones, el consumo final del usuario en potencia activa en el último gráfico es el mismo, pero en uno, el de la derecha retocado en rojo, hay mucha más potencia reactiva y hace generar más potencia aparente S.
Al que genera no le gusta que lo hagan trabajar al pepe y le hagan poner cables más grandes entonces manda a corregir el factor de potencia, o lo que es lo mismo, hacer más chico el ángulo fi, achicar la potencia reactiva, hacer que S se parezca más a la potencia efectivamente usada.

PFC es en inglés Power Factor Correction, o corrección del factor de potencia en criollo, una fuente que tiene PFC tiene algo que hace que su potencia reactiva disminuya.
Tal como bien dijo Chompi , el PFC no afecta al usuario final, sus componentes de la PC van a consumir la misma energía activa (la que se mide en vatios), tenga o no el circuito PFC.

El cliente hogareño paga el consumo en vatios, potencia activa.
Los clientes industriales pueden llegar a ser sancionados si usan mucha potencia reactiva.

Chompi en otro tema dijo leer en hardwaresecrets.com (creo que en esta página), respecto de esto y que esto no afecta al usuario de la PC.
Y tiene razón, el circuito de corrección del Factor de Potencia, ( al que se alude con PFC), le conviene a la empresa generadora de energía y no afecta al usuario final. [1]

Cuentan en hardwaresecrets.com que en Europa exigen que los aparatos con más de 700 vatios de consumo tienen que tener circuitos PFC.


Fuentes: asifunciona.com y la wikipedia.
Si llegaron hastá acá y sienten nauseas, no me culpen a mí, es Chompi el culpable liso y llano, pues él complica las cosas trayendo estos temas de volts amperes y vatios..

¡A por él !!!! :D


P.D. premio consuelo al que leyó todo.

[1] Yo creo que indirectamente puede afectarlo al hacer que circule menos corriente en la instalación que alimenta la PC, habría que ver cuanto varía en la práctica tener una fuente con o sin PFC en la corriente en el enchufe.

Todo esto es algo que estudié hace eones, y no soy el más memorioso, cualquier corrección será agradecida.
Última edición por Yenki el Sab Ene 09, 2010 5:46 pm, editado 1 vez en total.

Chompiras
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Mensaje por Chompiras » Jue Mar 19, 2009 10:44 am

Impresionante el informe yen.

Encima, por lo que tengo entendido, los aparatos que te miden el consumo, esos que todos tenemos en la entrada de nuestras casas, creo que miden nomas la activa, pero si vos pedis la luz en una casa recien hecha, los nuevos medidores te miden las dos ( tanto la activa como la reactiva), ya que depende de lo que tengas en tu casa puede ser que uses bastante reactiva, como dijo yen.

El coseno phi es un tema que les jode muchas veces a las empresas de energia, ya que por lo que me acuerdo, a la empresa de energia les jode si tenes un coseno phi bajo, y si tenes un coseno phi alto tambien.

Yo hubiera preferido la fuente con pfc si tenia algo mas de plata y si hubiese estado seguro que no tendria problemas con estabilizadores.

Yenki
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Mensaje por Yenki » Jue Mar 19, 2009 4:06 pm

Me alegro que te haya gustado Chompi. :D (tengo una segunda parte pero la dejo para otro día) ... :shock:

No sabía lo de los medidores de energía que leen la potencia reactiva pero no es de extrañarse, acondicionadores de aire, y luces fluorescentes son cada vez más comunes e introducen potencia reactiva en la red que ellos quieren evitar.

Mirá como varía el valor del coseno al crecer el angulo fi:
cos 0º = 1
cos 15º = 0,97
cos 30º = 0,87
cos 45º = 0,71
cos 60º = 0,5
cos 75º = 0,26
cos 90 º = 0

Chompi, no creo que un cos de fi alto los jorobe, es lo que buscan, un coseno de fi o factor de potencia cercano a uno implica un ángulo fi cercano a cero y que S (la potencia que genera y transmite la empresa de electricidad), sea muy parecido a P (la potencia que consume el cliente).
Un coseno de fi bajo, sí los molesta pues implica angulos fi grandes y que S crezca muuucho más que P.

Preguntales a tus conocidos ahí en el taller a ver que te dicen, a alguno que tenga idea de electricidad desde lo teórico.



Lo último, el estabilizador de tensión no tiene que ver con lo que se consume, sino con que los parámetros de tensión y corriente eléctrica alterna que alimentás a la fuente sean buenos, y no se deformen, que sean siempre iguales en su variación. El estabilizador se relaciona con la alimentación eléctrica de la fuente de la PC.

En cambio el circuito PFC en la fuente tiene que ver con cómo ve la empresa de energía el consumo que le produce la PC.

No sé si queda claro que ambas cosas no se relacionan.

Yo desde la teoría eléctrica y mi ignorancia, no le veo sentido a eso de que una fuente con PFC se vea afectada por tener o no estabilizador de tensión. Y si algo pasa entre estabilizador y fuente será alguna incompatibilidad de parámetros eléctricos, (estabilizador chico para PC muy poderosa que requiere más energía que la que puede dar por ejemplo).

Igual Chompi , vos tenés la mejor fuente de todos acá.

math
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Mensaje por math » Jue Mar 19, 2009 5:05 pm

la tenia, afortunadamente no cambia nada si tiene una de 420 o una de 650 :D

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Mensaje por Chompiras » Jue Mar 19, 2009 9:56 pm

Si despues me quede pensando, que no les jode que sea alto el coseno phi. Soy malisimo para las matematicas asi que es facil que me confunda con el tema de los angulos y cosenos.

Lo último, el estabilizador de tensión no tiene que ver con lo que se consume, sino con que los parámetros de tensión y corriente eléctrica alterna que alimentás a la fuente sean buenos, y no se deformen, que sean siempre iguales en su variación. El estabilizador se relaciona con la alimentación eléctrica de la fuente de la PC.

En cambio el circuito PFC en la fuente tiene que ver con cómo ve la empresa de energía el consumo que le produce la PC.

No sé si queda claro que ambas cosas no se relacionan.
Sip, a mi me quedo claro, no entendi por que pensaste que no habia entendido.

Lo del combo fuente con pfc y estabilizador, pensa yen que desde la teoria estamos pensando esto ( o sea, como funciona realmente el estabilizador), pero no tenemos idea que hace exactamente el estabilizador, o sea el funcionamiento exacto del circuito en si. Ademas que los consejos del tecnosacerdote son como palabra santa :D

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Mensaje por Yenki » Vie Mar 20, 2009 9:28 am

math escribió:la tenia, afortunadamente no cambia nada si tiene una de 420 o una de 650 :D

Mmmm ... yo me quedo con la de 650, pues trabaja más cómoda y menos forzada. Es común que la velocidad de giro del ventilador dependa del la potencia que tenga que entregar a los componentes, a menos potencia, menos velocidad de giro y menos ruido.


¿La fuente es de 650? Yo creí que era esta de 600 W. Coolermaster sólo tiene un modelo de 650 , el Real Power Pro 650










Sobre los Vatios y VoltAmperes

Miren en este triángulo :

Imagen

Si recuerdan la definición de coseno: coseno fi = adyacente / hipotenusa y en este caso
coseno fi = Potencia activa / Potencia aparente

coseno fi = P / S entonces

P = S x cos fi y S = P / cos fi o sea S= P x (1/ cos fi)

Es fácil ver que S va a ser mayor que P cuando varía Fi, y sólamente cuando cuando fi = 0 , será igual P.
O sea si el fabricante da sus datos en VA, potencia aparente, el número va a ser máyor que si los dá en vatios, potencia activa.
Lo que uno encuentra en las etiquetas de los aparatos no es VA sino vatios, pero al fabricante no le importa, estimo que es garketing, él prefiere poner un número más grande para que parezca más poderoso lo que vende.


Miren el manualito del equipo, (hallé el mío ya amarillento como pueden ver, el de Chompi debe ser similar pero para un modelo de 1000 VA que este no considera).

Imagen



El benemérito Chompi compró un estabilizador de 1000 VA, y el fabricante le dice que para convertir de vatios (potencia activa), a VA (potencia reactiva), tiene que multiplicar por 1,45. Como S= P x (1/ cos fi)
Lo que le dice es que 1/ cos fi es 1,45 en la fórmula anterior.

O sea supongamos el estabilizador de Chompitsumián trabajando a pleno y aplicamos la última fórmula :

1000 VA = P x 1,45 , buscamos la potencia activa máxima P

P = 1000 / 1,45 entonces P = 690 W

Al estabilizador que venden como soportando una potencia aparente S de 1000 VA, sólo se le puede enchufar un consumo real , una potencia activa de 690 Vatios.


El fabricante no miente pero juega con la ignorancia de la gente y vende algo engañando al público, lo que uno mide y figura en los manuales son los consumos en vatios nunca en VA.
Él simplemente da datos en VA pues son mayores valores.


Como siempre, cualquier refutación con pruebas será agradecida.

Premio consuelo para el que llegó hasta acá, uno .
Última edición por Yenki el Mié Mar 23, 2011 9:29 pm, editado 1 vez en total.

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Mensaje por Chompiras » Vie Mar 20, 2009 4:01 pm

Lo unico que tengo para decir es : OUCH!!

¿¡Nada mas!?

EDIT 1:
Encima creo que no se consigue mejor marca de estabilizador que concept en argentina, o al menos yo cuando busque, lo mejor que habia era concept.

EDIT 2:
Mi fuente es una coolermaster extreme power duo de 650 W, lo que decia mi hermano era en joda, la sigo teniendo yo a mi fuente.

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Mensaje por Lole_JPS » Vie Mar 20, 2009 4:47 pm

La energia reactiva es necesaria para algunos equipos, sin ella, por ejemplo no podria girar el motor eléctrico de una heladera. Todo lo que tenga un bobinado (motores y transformadores)

Generalmente se exige un factor de potencia de mas de 0,95.

Si tenemos un motor o varias lamparitas de bajo consumo vamos a hacer que la instalación EN CONJUNTO tenga un factor mas bajo.
Las cargas inductivas, tales como transformadores, motores de inducción y, en general, cualquier tipo de inductancia (tal como las que acompañan a las lámparas fluorescentes) generan potencia inductiva con la intensidad retrasada respecto a la tensión.
Ademas es posible corregir el factor, agregando segun sea necesario elementos electricos que suben el factor (capacitores).


Ahora el problema (y a nosotros nos afecta mucho) esta en los armónicos.
En los circuitos que tienen solamente corrientes y voltajes senoidales, el efecto del factor de potencia se presenta solamente como la diferencia en fase entre la corriente y el voltaje. Esto es menos conocido como "factor de potencia de desplazamiento". El concepto se puede generalizar a una distorsión total, o a un verdadero factor de potencia donde la potencia aparente incluye todos los componentes armónicos. Esto es de importancia en los sistemas de energía prácticos que contienen cargas no lineales tales como rectificadores, algunas formas de iluminación eléctrica, hornos de arco voltaico, equipos de soldadura y otros dispositivos.
Un ejemplo particularmente importante son los millones de computadores personales que típicamente incorporan fuentes de alimentación conmutadas con salidas cuyo rango de potencia va desde 150W hasta 500W. Históricamente, éstas fuentes de alimentación de muy bajo costo incorporan un simple rectificador de onda completa que conduce sólo cuando el voltaje instantáneo excede el voltaje de los capacitores de entrada. Esto conduce a razones muy altas entre las corrientes pico y promedio, lo que también lleva a una distorsión en el f.d.p. y a consideraciones posiblemente serias acerca de la fase y la carga neutral.

Agencias de regulación tales como la EC (en Estados Unidos) han establecido límites en los armónicos como un método de mejorar el f.d.p.. Disminuir el costo de los componetes ha acelerado la aceptación e implementación de dos métodos diferentes. Normalmente, esto se hace ya sea agregando un inductor en serie (llamado PFC pasivo) o con la adición de un convertidor elevador que fuerza a una onda sinusoidal (llamado PFC activo). Por ejemplo, los SMPS con PFC pasivos pueden lograr un f.d.p. de 0.7...0.75, los SMPS con PFC activo -- hasta 0.99, mientras que los SMPS sin ninguna corrección del f.d.p. tienen valores alrededor de 0.55..0.65 solamente.

Para cumplir con el estándar de corriente de los Estados Unidos EN61000-3-2 todas las fuentes conmutadas con potencia de salida mayor de 75W tienen que incluir como mínimo un PFC pasivo.
http://es.wikipedia.org/wiki/Factor_de_potencia

sacando de lo último las fuentes extreme de coolermaster no tienen PFC activo pero si uno pasivo (las real power tienen activo).

más sobre las fuentes conmutadas:

http://en.wikipedia.org/wiki/Switched-mode_power_supply


Es todo un tema de elegir entre males menores segun el uso, siempre por bajar alguna de las variables para el caso de uso hogareño (peso, plata, temperatura, etc) es necesario aceptar algunos puntos negativos.
Última edición por Lole_JPS el Vie Mar 20, 2009 6:20 pm, editado 1 vez en total.

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Mensaje por Yenki » Vie Mar 20, 2009 5:03 pm

Lole_JPS escribió:La energia activa es necesaria para algunos equipos, sin ella, por ejemplo no podria girar el motor eléctrico de una heladera. Todo lo que tenga un bobinado (motores y transformadores)
Lole creo que quisiste decir reactiva. Pues esta energía es la que se asocia a los campos eléctricos y magnéticos de los elementos reactivos (bobinas y capacitores).

La energia activa es la asociada a los elementos con resistencias.

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Mensaje por Lole_JPS » Vie Mar 20, 2009 6:20 pm

Yenki escribió:
Lole_JPS escribió:La energia activa es necesaria para algunos equipos, sin ella, por ejemplo no podria girar el motor eléctrico de una heladera. Todo lo que tenga un bobinado (motores y transformadores)
Lole creo que quisiste decir reactiva. Pues esta energía es la que se asocia a los campos eléctricos y magnéticos de los elementos reactivos (bobinas y capacitores).

La energia activa es la asociada a los elementos con resistencias.
si, ya lo corregi.

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