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ARMÓNICOS EN SISTEMAS ELÉCTRICOS (EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS (EFECTOS SOBRE…
ARMÓNICOS EN SISTEMAS ELÉCTRICOS
ARMÓNICOS
Calidad de la onda de tensión
Onda con armónicos
Onda sin armónicos
MEDICIÓN DE ARMÓNICOS
En general es bastante difícil predecir problemas de armónicos sin realizar mediciones dado que el flujo y las respuestas del sistema pueden variar sustancialmente.
Muchos problemas de armónicos pueden ser fácilmente resueltos reubicando equipos, instalando
filtros, o limitando algunos pasos de la compensación del factor de potencia
LÍMITES APLICABLES AL USUARIO
En general el usuario debe verificar que:
a. No existan sobrecargas en capacitores dentro de la planta.
b. No ocurran resonancias series o paralelo a las frecuencias generadas.
c. El nivel de armónico en el punto de frontera con la empresa de energía no sobrepase los límites establecidos
La filosofía de establecer límites de distorsión armónica al usuario, busca:
a. Limitar la inyección de armónicos de cada usuario individual para que no produzca distorsiones inaceptables de la tensión en funcionamiento normal.
b. Evitar que el efecto producido por dicha inyección se refleje en otros usuarios a través de una onda de tensión distorsionada.
c. Evitar que entre todos los usuarios se vaya presentando un efecto acumulativo de distorsión de la forma de onda de tensión inaceptable.
Heradura
ARMÓNICOS Y FACTOR DE POTENCIA
.
En los armónicos
En los armónicos
La presencia de rectificadores distorsiona las lecturas de factor de potencia e incrementa la lectura de potencia aparente sobre todo en contadores de tipo electrónico.
El factor de potencia es un concepto que aparece aplicado en sistemas a 60 Hz y su manejo en presencia de armónicos depende del tipo de medidor.
MODELACIÓN DE ELEMENTOS PARA ANÁLISIS DE ARMÓNICOS
Para realizar los análisis de armónicos es indispensable un modelamiento correcto de los
elementos que más influyen en el fenómeno. Algunos programas de computador especializados para este tipo de análisis ya tienen incorporados estos modelos.
MODELOS PARA FUENTES
Los generadores y máquinas rotativas se pueden modelar como una inductancia en paralelo con una resistencia. La inductancia puede obtenerse de la reactancia de secuencia negativa. Hasta el momento no se conoce una recomendación concreta sobre el valor de la resistencia.
REUBICACIÓN
Muchas veces reubicar bancos de condensadores en otros sitios, modificar distancias de cables, alimentar rectificadores desde otros transformadores etc., pueden ser una eficiente solución para problemas de amplificación armónica. La adopción de estas medidas debe estar adecuadamente
MODELOS PARA CARGAS GENERADORAS DE ARMÓNICOS
Es posible realizar un modelo detallado del elemento generador de armónicos: puentes rectificadores, inversores, etc. Estos modelos pueden utilizarse en programas como el EMTP. Pueden utilizarse los modelos propios de los programas de simulación especializados.La mayor parte de las cargas generadoras de armónicos se comportan como fuentes de corriente. Este modelo es muy útil para trabajar con mediciones realizadas en la carga. El modelo consiste simplemente en utilizar una fuente de corriente del valor medido para cada uno de los armónicos.
FUENTES DE ARMÓNICOS
CARGAS NO LINEALES
Ante una señal de tipo sinusoidal presentan una respuesta no sinusoidal.
Hornos de arco
Núcleos magnéticos en transformadores y máquinas rotativas requieren corriente de tercer armónico para excitar el hierro.
La corriente Inrush de los transformadores produce segundo y cuarto armónico.
Controladores de velocidad ajustables usados en ventiladores, bombas y controladores de procesos
Swiches en estado sólido que modulan corrientes de control, intensidad de luz, calor, etc.
Fuentes controladas para equipos electrónicos..
Rectificadores basados en diodos o tiristores para equipos de soldadura, cargadores de baterías, etc.
Compensadores estáticos de potencia reactiva.
Estaciones en DC de transmisión en alto voltaje.
Convertidores de AC a DC (inversores).
ANÁLISIS DE IMPEDANCIA EN FUNCIÓN DE LA FRECUENCIA.
La aplicación de condensadores de potencia en presencia de armónicos produce condiciones de resonancia con el siguiente comportamiento:
1) La reactancia inductiva se hace igual a la capacitiva, para un circuito LC.
2) Al utilizar condensadores para la corrección del factor de potencia para el mejoramiento del perfil de tensiones pueden presentarse resonancias serie, paralelo, o una combinación de ambas.
3) Las frecuencias generadas por las fuentes armónicas encuentra circuitos con resonancias serie y/o paralelo, se puede producir una gran circulación de corriente armónica y/o pueden aparecer sobretensiones armónicas.
4) Estos fenómenos pueden conducir a fallas en capacitores, operación excesiva de fusibles en bancos capacitores, calentamiento de transformadores, y rupturas dieléctricas en cables aislados.
5) Los estudios de impedancia en función de la frecuencia consisten en encontrar para cada frecuencia la respuesta de la red, vista desde un nodo determinado.
EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS
EFECTOS SOBRE LOS CABLES
Efecto skin
EFECTOS SOBRE LOS CAPACITORES
Esfuerzo dieléctrico
Calentamiento
EFECTOS SOBRE LOS MOTORES
Incremento de calor debido a las pérdidas en el hierro
Afectarán tanto la eficiencia de la máquina como el torque desarrollado
Aumentar la emisión de ruidos
Oscilaciones mecánicas
EFECTOS SOBRE OTROS EQUIPOS
EFECTOS SOBRE LOS TRANSFORMADORES
· Pérdidas sin carga o de núcleo
Pérdidas I2R
Pérdidas por corrientes de Eddy
Pérdidas adicionales
ÍNDICES PARA LA MEDICIÓN DE ARMÓNICOS
Para analizar los efectos producidos por los armónicos se utilizan generalmente unos índices que cuantifican el nivel de contaminación armónica de las ondas. Para el análisis los índices son comparados con valores límites dados por las normas o con valores de soportabilidad de los equipos.
índices más utilizados:
1) Índices para armónicos de corriente.
2) índices para armónicos de tensión.
3) índices de armónicos para condensadores.
4) índices de armónicos para transformadores.
TEOREMA DE FOURIER
Toda onda periódica no sinusoidal puede ser descompuesta como la suma de ondas sinusoidales, mediante la aplicación de la serie de Fourier.
Siempre y cuando se cumplan las siguientes condiciones
Que la integral a lo largo de un periodo de la función sea un valor finito.
Que la función posea un número finito de discontinuidades en un periodo.
Que la función posea un número finito de máximos y mínimos en un periodo.
Ondas más comunes
Onda seno
Rectificación de media onda
Rectificación de onda completa
Rectificación de M fases
Onda triangular
Onda rectangular
Onda de tres niveles
CONCEPTO DE SECUENCIA DE LOS ARMÓNICOS
