Curso sobre sistemas trifsicos

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DISTORSION ARMONICA

El uso de equipo electrnico moderno ha cambiado nuestras vidas, proporcionndonos mayor comodidad y dependencia elctrica, pero este hecho ha cambiado tambin la caracterstica de la carga en las instalaciones modernas. Los equipos electrnicos han ganado el nombre de "Carga no lineal"; debido a su particular caracterstica de consumir corriente no seniodal al aplicrsele alimentacin senoidal. Con lo cual se produce una distorsin de las seales de tensin y corriente a lo largo del sistema de distribucin elctrica. Produciendo algunos efectos adversos, como lo son:Corrientes excedentes por el neutro.

Altos niveles voltaje de neutro a tierra.

Recalentamiento en transformadores .

Reduccin en la capacidad de distribucin

Penalizacin por bajo factor de potencia

El problema con cargas no lineales, es la forma no sinusiodal que la corriente adopta, producto de las diferentes ondas (mltiplos enteros de la fundamental), que a ella se suman y que son originadas por las cargas no lineales. Esta deformacin de las seales de tensin y corriente se expresa usualmente en trminos de "Distorsin Armnica".

La distorsin armnica describe la variacin en estado estacionario o contnuo en la forma de onda de la frecuencia fundamental. Para esta condicin de estado estacionario las frecuencias son mltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Los sntomas tpicos de problemas de armnicas incluyen disparo en falso de fusibles, disparos inexplicables de interruptores, sobrecalentamiento de transformadores y de motores, funcionamiento defectuoso de impulsores, relevadores, computadoras, etc.

La siguiente resea proporciona un breve resumen de las tcnicas y lineamientos con respecto a consideraciones de armnicas.

Sistemas de Edificios pequeos (Comerciales y de Oficinas).Los sistemas elctricos de estos edificios, estn compuestos en gran parte de cargas monofsicas que son alimentadas frecuentemente con una fuente de 4 hilos en estrella aterrada. Con la llegada de la computadora personal y la fuente de alimentacin conmutada a principios de los 80's un porcentaje cada vez mayor de estos tipos de cargas son no lineales por naturaleza, es decir producen armnicas. Los dispositivos monofsicos generalmente exhiben las siguientes armnicas de la fundamental en la forma de onda de corriente: 3, 5, 7, 9, 11, 13, etc. (esto incluye todas las armnicas impares) En estos tipos de aplicaciones debe tomarse en cuenta los siguientes puntos:An en condiciones de carga balanceada las armnicas mltiplos de tres se sumarn en el conductor neutro. La tercera armnica es generalmente mucho mayor que el resto y es habitualmente la ms significativa. Los transformadores alimentadores conectados en delta-estrella aterrada bloquearn la mayora de las corrientes de tercera armnica y sus mltiplos, evitando que fluyan hacia el sistema de alta tensin. Consecuentemente, esta conexin es preferida en esta aplicacin.

Debido a las corrientes de neutro potencialmente altas en esta aplicacin, un conductor neutro comn puede dimensionarse tanto como al doble de los conductores de fase o llevar neutros separados por fase.

Los transformadores necesitan ser dimensionados o corregidos para manejar las altas corrientes armnicas. Esta es la aplicacin principal de los transformadores clasificados con factor K.

Se recomiendan interruptores de operacin con rms real . Pueden aplicarse filtros a las cargas para reducir las armnicas a lo largo del sistema. Esto puede reducir la clasificacin de factor-K necesario del transformador, as como los requerimientos de corriente de neutro.

Pueden emplearse transformadores en zig-zag o estrella-delta para atrapar las armnicas de secuencia cero tales como h= 3, 6, 9, etc. Esto reducir el trabajo en el equipo antes del transformador.

Sistemas Comerciales e lndustriales GrandesLos sistemas elctricos comerciales e industriales grandes estn compuestos por cargas trifsicas, en su mayora por impulsores de corriente alterna (ca) y directa (cd), otros dispositivos rectificadores, y circuitos de calentamiento controlados elctricamente. Las armnicas de corriente que son caractersticas de las cargas trifsicas mas continuas son las armnicas impares, excepto para mltiplos de tres (5, 7, 11, 13, etc.). En este tipo de aplicaciones cabe destacar los siguientes puntos:El problema de la corriente del neutro de tercera armnica no es generalmente una consideracin en estas aplicaciones.

Ocasionalmente se emplearn dispositivos trifsicos pequeos.. Estos tienen adems armnicas pares como parte de sus caractersticas (es decir. 2,4,5,7,8,10,11,13, etc.). Estos tipos de dispositivos han sido rara vez empleados en los ltimos aos debido a su componente de cd. que puede provocar calentamiento significativo del transformador.

Si los KVA de armnicas que producen carga es menor al 30 % de los KVA de capacidad del transformador, la distorsin de tensin tpicamente ser menor de 5 % en el secundario del transformador, cuando no existen capacitores en paralelo en el sistema.

La distorsin armnica puede reducirse generalmente siguiendo las guas que se describen a continuacin:

No utilizar dispositivos de 3-pulsos o controladores elctricos que empleen configuraciones de SCR y diodos, debido a las armnicas pares que producen.

Utilizar reactores de cd, reactores de ca, o transformadores con impulsores de ondeo de pulso modulado (PWM) para reducir las armnicas de ms bajo orden (es decir, 5a y 7a armnica). Al comprar equipo nuevo de 6-pulsos, especificar ITDH