Armónicos y su tratamiento - Schneider Electric
Armónicos y su tratamiento - Schneider Electric
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Ahorro de energía y mejora de la<br />
calidad de energía corrigiendo el<br />
factor de potencia total
Factor de potencia total.<br />
PF<br />
TOTAL<br />
=<br />
P<br />
S<br />
total<br />
total<br />
=<br />
⎛ P1<br />
⎜<br />
⎝V1I<br />
1<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
1+<br />
⎛<br />
⎜<br />
⎝<br />
1<br />
THD<br />
100<br />
I<br />
⎞<br />
⎟<br />
⎠<br />
2<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
2
<strong>Armónicos</strong> en la red eléctrica y<br />
<strong>su</strong> <strong>tratamiento</strong>.
<strong>Armónicos</strong> en la red y <strong>su</strong> <strong>tratamiento</strong><br />
1.Conceptos teóricos<br />
2. Pérdidas por armónicos<br />
3. Filtrado activo<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
4
<strong>Armónicos</strong> en la red eléctrica y <strong>su</strong><br />
<strong>tratamiento</strong>.<br />
•Definiciones básicas:<br />
Series de Fourier.<br />
y(<br />
t)<br />
=<br />
∞ ∑<br />
n=<br />
1<br />
Y + Y 2sen(<br />
nωt<br />
−ϕ<br />
)<br />
0 n<br />
n<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
5
<strong>Armónicos</strong> en la red eléctrica y <strong>su</strong><br />
<strong>tratamiento</strong>.<br />
Valor eficaz de una<br />
señal deformada<br />
Y<br />
RMS<br />
=<br />
1<br />
T<br />
T<br />
∫<br />
0<br />
y<br />
2<br />
( t)<br />
dt<br />
Valor eficaz de una<br />
señal deformada en<br />
términos de <strong>su</strong>s<br />
componentes<br />
armónicas<br />
∞ ∑<br />
n=<br />
1<br />
Y RMS<br />
= Y n<br />
Representación gráfica<br />
2<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
6
<strong>Armónicos</strong> en la red eléctrica y <strong>su</strong><br />
<strong>tratamiento</strong>.<br />
Índices de distorsión:<br />
THD<br />
=<br />
∞ ∑<br />
n=<br />
2<br />
I<br />
1<br />
I<br />
2<br />
n<br />
Representación gráfica<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
7
<strong>Armónicos</strong> en la red eléctrica y <strong>su</strong><br />
<strong>tratamiento</strong>.<br />
Índices de distorsión:<br />
TDD<br />
=<br />
∞ ∑<br />
n=<br />
2<br />
I<br />
L<br />
I<br />
2<br />
n<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
8
<strong>Armónicos</strong> en la red eléctrica y <strong>su</strong><br />
<strong>tratamiento</strong>.<br />
Límites admisibles en tensión según IEEE 519-92:<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
9
<strong>Armónicos</strong> en la red eléctrica y <strong>su</strong><br />
<strong>tratamiento</strong>.<br />
Límites admisibles en corriente según IEEE 519-92:<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
10
<strong>Armónicos</strong> en la red y <strong>su</strong> <strong>tratamiento</strong><br />
1.Conceptos teóricos<br />
2. Pérdidas por armónicos<br />
3. Filtrado activo<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
11
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
∞ ∑<br />
n=<br />
1<br />
2<br />
I = I RMS n<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
12
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
∞ ∑<br />
n=<br />
1<br />
I = I RMS n<br />
2<br />
+∑ ∞<br />
n=<br />
2<br />
I = I I<br />
RMS 1 n<br />
2<br />
2<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
13
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
I RMS<br />
= 1039A<br />
Pérdidas resistivas un caso real: THD =10,8%<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
14
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
Pérdidas resistivas un caso real:<br />
THD<br />
=10,8%<br />
I RMS<br />
= 1039A<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
15
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
Pérdidas resistivas un caso real:<br />
THD<br />
=10,8%<br />
I RMS<br />
= 1039A<br />
I<br />
H<br />
=<br />
I<br />
RMS<br />
1<br />
THD<br />
2 +<br />
1<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
16
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
Pérdidas resistivas un caso real:<br />
THD<br />
=10,8%<br />
I RMS<br />
= 1039A<br />
I<br />
H<br />
=<br />
I<br />
RMS<br />
1<br />
THD<br />
2 +<br />
1<br />
1039A<br />
I =<br />
= 112<br />
1<br />
+ 1<br />
2<br />
0,108<br />
H<br />
A RMS<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
17
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
Pérdidas resistivas un caso real:<br />
THD =10,8%<br />
I RMS<br />
= 1039A<br />
I<br />
H<br />
=<br />
I<br />
RMS<br />
1<br />
THD<br />
2 +<br />
1<br />
1039A<br />
I =<br />
= 112<br />
1<br />
+ 1<br />
2<br />
0,108<br />
H<br />
A RMS<br />
PH = I<br />
2 H<br />
R = 112A<br />
2 × 2Ω<br />
≈ 25kW<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
18
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
Pérdidas resistivas un caso real:<br />
THD =10,8%<br />
I RMS<br />
= 1039A<br />
I<br />
H<br />
=<br />
I<br />
RMS<br />
1<br />
THD<br />
2 +<br />
1<br />
1039A<br />
I =<br />
= 112<br />
1<br />
+ 1<br />
2<br />
0,108<br />
H<br />
A RMS<br />
PH = I<br />
2 H<br />
R = 112A<br />
2 × 2Ω<br />
≈ 25kW<br />
E AÑO<br />
= 25 kW × 24H<br />
× 365 = 219. 000kWH<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
19
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
20
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
Pérdidas por efecto piel:<br />
f
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
Pérdidas por efecto piel:<br />
f ⇒>><br />
A<br />
La resistencia del conductor aumenta<br />
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22
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
Conducción de condensadores y capacidades parásitas:<br />
Impedancia Capacitiva<br />
180<br />
160<br />
140<br />
Impedancia %<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
Z C<br />
=<br />
1<br />
jωC<br />
40<br />
20<br />
0<br />
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800<br />
Frecuencia Hz<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
23
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
Pérdidas en máquinas rotativas:<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
24
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
Pérdidas en transformadores:<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
25
Pérdidas en el sistema eléctrico por<br />
armónicos:<br />
•Otros inconvenientes en el sistema:<br />
Disparos fantasmas de protecciones.<br />
Malfuncionamiento de equipos electrónicos.<br />
Calentamiento de generadores.<br />
Reducción de la vida útil de equipos.<br />
Sobrecarga de neutro (tercer armónico).<br />
Debilitamiento de aislamientos.<br />
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26
<strong>Armónicos</strong> en la red y <strong>su</strong> <strong>tratamiento</strong><br />
1.Conceptos teóricos<br />
2. Pérdidas por armónicos<br />
3. Filtrado activo<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
27
Filtrado activo de armónicos:<br />
Cargas<br />
Fuente<br />
XFMR<br />
Instalación<br />
Típica CTs<br />
Posición Alterna<br />
de CTs<br />
Filtro<br />
Activo<br />
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28
Filtrado activo de armónicos:<br />
C<br />
C<br />
C<br />
Contactor de<br />
Precarga<br />
S1<br />
E<br />
S3<br />
E<br />
S5<br />
E<br />
Línea<br />
AC<br />
Fusible<br />
Fusible<br />
Fusible<br />
Inductor<br />
de Línea<br />
+<br />
C<br />
Inductor<br />
C<br />
C<br />
C<br />
Circuito<br />
Filtrado<br />
S2<br />
E<br />
S4<br />
E<br />
S6<br />
E<br />
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29
Filtrado activo de armónicos:<br />
Forma de Onda<br />
Carga<br />
+<br />
Forma de Onda<br />
Salida Corriente<br />
Accusine<br />
=<br />
Forma de Onda<br />
de la Fuente<br />
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30
Filtrado activo de armónicos:<br />
Un caso de éxito:<br />
440 V<br />
42 kA<br />
1000 A<br />
Accusine<br />
Medida<br />
200 HP<br />
200 HP<br />
M<br />
M<br />
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31
Filtrado activo de armónicos:<br />
Un caso de éxito:<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
32
Filtrado activo de armónicos:<br />
Un caso de éxito:<br />
16,00%<br />
Evolución del TDD<br />
Antes<br />
Después<br />
14,00%<br />
12,72%<br />
13,34%<br />
12,37%<br />
12,00%<br />
10,00%<br />
8,00%<br />
6,00%<br />
4,00%<br />
2,00%<br />
2,86% 2,77%<br />
2,11%<br />
0,00%<br />
Fase A Fase B Fase C<br />
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33
Filtrado activo de armónicos:<br />
Un caso de éxito:<br />
<strong>Schneider</strong> <strong>Electric</strong> - Eficiencia Energética- Felipe Salcedo<br />
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