¿Qué son los Reactores?
Un reactor es un componente eléctrico con hilos de cobre enrollados alrededor de un núcleo de hierro.
Físicamente, se utilizan las propiedades de la inducción electromagnética. Cuando aumenta la tasa de variación temporal de la corriente circulante, los elementos con mayor autoinductancia generan una mayor FEM de retorno, mientras que los reactores tienen una alta autoinductancia, lo que ralentiza el cambio de corriente en el sistema.
Los reactores son de construcción sencilla y son uno de los componentes industriales más utilizados en los campos de la electrónica de potencia y la energía de alta tensión. Al tener las características opuestas a las de los condensadores, los reactores y los condensadores se suelen utilizar en combinación para el control de la corriente de marea.
Usos de los Reactores
Los reactores son principalmente usados para el control de sistemas de potencia y accionamiento de equipos de potencia.
1. Para el Control de Sistemas de Potencia
Los reactores para el control de sistemas de potencia se utilizan para controlar la potencia reactiva. La potencia reactiva es la que se genera cuando la fase de la corriente difiere de la tensión y no se consume realmente. Cuanto menor sea la potencia reactiva, mejor, ya que aumenta la corriente en el sistema y estresa innecesariamente la capacidad de la instalación eléctrica. Las cargas en los sistemas eléctricos suelen ser motores o transformadores, que tienden a tener una potencia reactiva mayor debido al retardo de fase, y suelen utilizar condensadores de potencia.
Sin embargo, si los condensadores de potencia se utilizan con cargas ligeras, como por la noche, existe el riesgo de que la fase del sistema eléctrico se adelante en sentido contrario, provocando fallos de alta tensión en las instalaciones de demanda. Los reactores desempeñan un papel en la ralentización y normalización de tales fases avanzadas.
Los condensadores de potencia también pueden fallar debido a la distorsión de la forma de onda de la corriente, conocida como armónicos, que puede contrarrestarse conectando en serie reactores resistentes a la distorsión de la corriente.
2. Para Accionamiento de Equipos de Potencia
Para aplicaciones de accionamiento de equipos de potencia, se pueden conectar reactores en serie para limitar la corriente. Se utiliza para absorber temporalmente la corriente de irrupción de excitación de los equipos de potencia, para eliminar el ruido en los inversores y para mejorar el factor de potencia.
Principio de los Reactores
La estructura de los reactores es extremadamente simple y consta de tres partes estructurales principales: la bobina, el núcleo interno de hierro y el relleno aislante.
1. Bobina
La bobina está formada por varias capas de alambre de cobre enrolladas entre sí. Como es aquí donde se aplica la energía eléctrica y debe estar aislada de otras partes, las bobinas se barnizan después del bobinado para aislarlas. La componente de inductancia varía con el número y el grosor de los arrollamientos.
2. Núcleo Interno de Hierro
Insertado entre los bobinados para mejorar la componente de inductancia del reactores. Como materiales se utilizan chapa de acero al silicio, chapa de acero electromagnético y ferrita. La chapa de acero al silicio, que es relativamente barata, se utiliza a menudo como material para productos de uso general.
3. Relleno Aislante
Es la pieza que aísla la bobina y el núcleo de hierro. En el caso de los reactores húmedos, se inyecta aceite aislante entre la bobina y el núcleo de hierro para aislar, lo cual es barato y proporciona un excelente rendimiento de refrigeración, pero existe el riesgo de ignición. En los últimos años, los avances en materiales orgánicos han permitido comercializar reactores secos que utilizan resinas u otros materiales como aislantes. Los reactores secos son más caros, pero son compactos, ligeros e ignífugos.
Estructura de los Reactores
Los reactores se clasifican según su construcción y aplicación:
1. Reactores con Núcleo de Hierro
El núcleo es de hierro. Se utiliza cuando se requiere una inductancia elevada.
2. Reactores con Núcleo de Aire
Reactores sin núcleo. Tiene buena linealidad y es menos propenso a las pérdidas.
3. Reactores de CC
Se utiliza en el circuito rectificador de un inversor. Puede suprimir el cambio de fase y los armónicos que se producen al convertir la corriente alterna en corriente continua.
4. Reactores de CA
Suprime los armónicos generados por la salida de señal PWM del inversor.
Tipos de Reactores
Los reactores se dividen en diferentes nombres según su aplicación.
1. Reactores Limitadores de Corriente
Se utiliza para suprimir las corrientes de irrupción y las corrientes de cortocircuito que fluyen cuando se pone en marcha el equipo. Se conectan en serie con el sistema de alimentación para proteger el equipo.
2. Reactores de Extinción de Arco
Diseñada para evitar que fluyan corrientes de arco en caso de fallo a tierra en líneas eléctricas aéreas, por ejemplo, debido a un rayo.
3. Reactores de Compensación
Contrarresta las corrientes de choque para que no fluyan en caso de defecto a tierra en las líneas de transmisión subterráneas.
4. Reactores de Derivación
Se utiliza en las subestaciones para ajustar la fase de la alimentación de corriente alterna. Puede conectarse en paralelo con la red eléctrica para suministrar potencia reactiva retardada a la carga y mejorar el factor de potencia de cargas con factor de potencia avanzado.