ARMONICAS: CASOS PRACTICOS Salvador Chávez Negrete Ing, M.C. Guadalajara, México 16 Noviembre 2010 WEBINAR Leonardo Energy...
Temario <ul><li>TIPOS DE CARGA </li></ul><ul><ul><li>Carga lineal  </li></ul></ul><ul><ul><li>Carga no lineal </li></ul></...
Una carga lineal es aquella que demanda corriente en forma de onda sinusoidal. También puede definirse como aquella carga ...
Una carga no-lineal es aquella que demanda corriente en forma de onda no sinusoidal. También puede definirse como aquella ...
<ul><li>Cargas lineales . </li></ul>   Capacitivas * Capacitores para corrección de F.P.     Resistivas * Hornos Eléctri...
<ul><li>No lineales </li></ul>   Saturables    Transformadores y reactores    Electrónicas (Fuentes de poder)    De Ar...
<ul><li>No lineales, Electrónicas </li></ul><ul><ul><li>Monofásicas: </li></ul></ul><ul><ul><li>Computadoras, Balastro Ele...
1.Tipos de carga
Armónicas y transitorios . . . En este punto hay cierta confusión las armónicas no son transitorios. Un transitorio es un ...
Voltaje, Corriente e Impedancia Si la corriente que demanda la carga es lineal, la  forma de onda de voltaje a la salida n...
Voltaje, Corriente e Impedancia La distorsión de voltaje esta en función de la impedancia de la fuente y de la forma que  ...
Corriente No Lineal (Carga Monofásica) La onda de la computadora tiene el siguiente espectro: Fundamental 100% 3a armónica...
Corriente No Lineal (Carga Trifásica) Convertidores de 6 y 12 pulsos: De acuerdo con el número de pulsos del convertidor p...
Corriente No Lineal (Carga Trifásica) 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente
Corriente No Lineal (Carga Trifásica) Equipo de Medición: PowerSight Energy Analizer Drive con convertidor de seis pulsos ...
Corriente No Lineal (Carga Trifásica) Drive con convertidor de seis pulsos (Corriente) Espectro Armónico Gráfico  Equipo d...
Corriente No Lineal (Carga Trifásica) Drive con convertidor de seis pulsos (Corriente) Espectro Armónico Tabulado  Equipo ...
Corriente No Lineal (Carga Trifásica) Drive con convertidor de seis pulsos (Corriente) Efecto en Voltaje Equipo de Medició...
<ul><li>Sobrecalentamiento en conductores </li></ul><ul><ul><li>Mayor corriente RMS </li></ul></ul><ul><ul><li>Mayor imped...
Operación de los dispositivos de protección: <ul><li>Interfiere con el disparo en los interruptores y con equipo de protec...
Interruptor 30Amp, cable calibre 6AWG,  Temperatura del interruptor 65 o C, con una corriente de 17.3Amps  con un THDi=68....
Interruptor de 15Amp Cable calibre 8AWG Temperatura del interruptor de 45 o C, con una corriente de 15.1Amp,  THDi=36%. Y ...
Corrientes por el Neutro Las corrientes a 60 Hz se cancelan en un sistema trifásico (las fases tienen 120° de defasamiento...
Corrientes por Neutro Sistema Trifásico 3. Efecto de la distorsión armónica
Efecto de las Corrientes Armónicas Corrientes por el Neutro 3. Efecto de la distorsión armónica
Corrientes por el Neutro Efecto de las Corrientes Armónicas 3. Efecto de la distorsión armónica
Daño en Transformadores. <ul><li>Reduce la capacidad del transformador  debido a las perdidas por resistencia y por el aum...
Factor K  También conocido como Factor de distribución armónico, se utiliza como índice en el diseño de equipos (transform...
Calculo del Factor K: 3. Efecto de la distorsión armónica
Daño en Capacitores  <ul><li>Degradación de los bancos de capacitores </li></ul><ul><li>La impedancia de un capacitor es X...
Daño en Motores….  <ul><li>5ª Armónica, efecto del par de secuencia negativa </li></ul><ul><li>Incrementa el calentamiento...
<ul><li>Filtros Armónicos  </li></ul><ul><li>Relocalización de bancos de capacitores </li></ul><ul><li>Transformadores con...
GRACIAS! Salvador Chávez Negrete, MC,Ing Ingeniería y Consultoría Avanzada en Soluciones de Energía Guadalajara Jal, Méxic...
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Armónicas de la red eléctrica - Casos Prácticos

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Se presentan casos prácticos, donde se tratan mediciones de armónicas realizadas en instalaciones eléctricas con contenido armónico, se realiza el análisis de las mediciones y su representación, y se evalua el efecto de las armónicas en los equipos eléctricos y en la instalación eléctrica, se tratan algunas propuestas de solución.

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Armónicas de la red eléctrica - Casos Prácticos

  1. 1. ARMONICAS: CASOS PRACTICOS Salvador Chávez Negrete Ing, M.C. Guadalajara, México 16 Noviembre 2010 WEBINAR Leonardo Energy en Español 16 Noviembre 2010 – 9h00 México – 16h00 España
  2. 2. Temario <ul><li>TIPOS DE CARGA </li></ul><ul><ul><li>Carga lineal </li></ul></ul><ul><ul><li>Carga no lineal </li></ul></ul><ul><li>DISTORSIÓN ARMÓNICA EN VOLTAJE Y CORRIENTE </li></ul><ul><ul><li>Armónicas y transitorios </li></ul></ul><ul><ul><li>Voltaje, Corriente e Impedancia </li></ul></ul><ul><ul><li>Corriente monofásica y trifásica </li></ul></ul><ul><li>3 . EFECTOS DE LA CORRIENTE Y VOLTAJE ARMÓNICO </li></ul><ul><ul><li>Efectos de distorsión en corriente </li></ul></ul><ul><ul><li>Efectos de la distorsión en voltaje </li></ul></ul>
  3. 3. Una carga lineal es aquella que demanda corriente en forma de onda sinusoidal. También puede definirse como aquella carga que al aplicársele un voltaje sinusoidal demanda corriente de la misma manera (sinusoidal). <ul><ul><li>Carga lineal </li></ul></ul>1.Tipos de carga
  4. 4. Una carga no-lineal es aquella que demanda corriente en forma de onda no sinusoidal. También puede definirse como aquella carga que al aplicársele un voltaje sinusoidal demanda corriente de forma no sinusoidal. <ul><ul><li>Carga No lineal </li></ul></ul>1.Tipos de carga
  5. 5. <ul><li>Cargas lineales . </li></ul> Capacitivas * Capacitores para corrección de F.P.  Resistivas * Hornos Eléctricos (resistencias), Iluminación Incandescente, etc.  Inductivas * Motores, Transformadores, etc. 1.Tipos de carga
  6. 6. <ul><li>No lineales </li></ul> Saturables  Transformadores y reactores  Electrónicas (Fuentes de poder)  De Arco  Soldadoras, Hornos de arco, iluminación fluorescente. 1.Tipos de carga
  7. 7. <ul><li>No lineales, Electrónicas </li></ul><ul><ul><li>Monofásicas: </li></ul></ul><ul><ul><li>Computadoras, Balastro Electrónicos </li></ul></ul><ul><li>Trifásicas: </li></ul><ul><li>Variadores de velocidad Variadores de frecuencia (Drives de CA) </li></ul><ul><li>Rectificadores (Drives de CD) UPS </li></ul>1.Tipos de carga
  8. 8. 1.Tipos de carga
  9. 9. Armónicas y transitorios . . . En este punto hay cierta confusión las armónicas no son transitorios. Un transitorio es un disturbio en el voltaje de alimentación que dura menos de medio ciclo y que inicialmente tiene la misma polaridad que el voltaje normal, de tal manera que el disturbio se suma a la forma de onda nominal; este fenómeno es ocasionado por maniobras y/o por descargas atmosféricas. 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente ARMÓNICAS TRANSITORIO
  10. 10. Voltaje, Corriente e Impedancia Si la corriente que demanda la carga es lineal, la forma de onda de voltaje a la salida no se va a ver afectado. Pero si la corriente que demanda la carga es no-lineal, la forma de onda de voltaje a la salida puede o no ser distorsionada. El elemento común que enlaza a la corriente y al voltaje en la producción de la distorsión armónica es la impedancia. 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente Impedancia = R XL +
  11. 11. Voltaje, Corriente e Impedancia La distorsión de voltaje esta en función de la impedancia de la fuente y de la forma que demanda la corriente a través de la impedancia. La impedancia de la fuente es igual al cambio del voltaje producido por el incremento en el cambio de corriente: Z=  V /  I ;  V= Z x  I La formula de la reactancia inductiva (XL) es: XL= 2  f L A mayor f mayor XL y mayor caída de voltaje. f= frecuencia L= inductancia 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente
  12. 12. Corriente No Lineal (Carga Monofásica) La onda de la computadora tiene el siguiente espectro: Fundamental 100% 3a armónica 50% 5a armónica 15% 7a armónica 5% 9a armónica 3% %THDI = 52.5 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente
  13. 13. Corriente No Lineal (Carga Trifásica) Convertidores de 6 y 12 pulsos: De acuerdo con el número de pulsos del convertidor podemos saber sus armónicas características, en base a la siguiente formula: h= kn±1 Donde: h Representa la armónica característica del convertidor n Representa el numero de pulsos del convertidor k Contador de 1 en adelante 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente
  14. 14. Corriente No Lineal (Carga Trifásica) 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente
  15. 15. Corriente No Lineal (Carga Trifásica) Equipo de Medición: PowerSight Energy Analizer Drive con convertidor de seis pulsos (Corriente) Forma de Onda 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente
  16. 16. Corriente No Lineal (Carga Trifásica) Drive con convertidor de seis pulsos (Corriente) Espectro Armónico Gráfico Equipo de Medición: PowerSight Energy Analizer 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente
  17. 17. Corriente No Lineal (Carga Trifásica) Drive con convertidor de seis pulsos (Corriente) Espectro Armónico Tabulado Equipo de Medición: PowerSight Energy Analizer 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente
  18. 18. Corriente No Lineal (Carga Trifásica) Drive con convertidor de seis pulsos (Corriente) Efecto en Voltaje Equipo de Medición: PowerSight Energy Analizer 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente
  19. 19. <ul><li>Sobrecalentamiento en conductores </li></ul><ul><ul><li>Mayor corriente RMS </li></ul></ul><ul><ul><li>Mayor impedancia </li></ul></ul><ul><li>Operación de Dispositivos de protección </li></ul><ul><li>Corrientes por el Neutro </li></ul><ul><li>Daño en transformadores </li></ul><ul><li>Daño en Capacitores </li></ul><ul><li>Resonancia </li></ul>3. Efecto de la distorsión armónica Efecto de la distorsión armónica en voltaje y corriente
  20. 20. Operación de los dispositivos de protección: <ul><li>Interfiere con el disparo en los interruptores y con equipo de protección </li></ul>3. Efecto de la distorsión armónica
  21. 21. Interruptor 30Amp, cable calibre 6AWG, Temperatura del interruptor 65 o C, con una corriente de 17.3Amps con un THDi=68.5%, y Factor de potencia de 0.81 3. Efecto de la distorsión armónica
  22. 22. Interruptor de 15Amp Cable calibre 8AWG Temperatura del interruptor de 45 o C, con una corriente de 15.1Amp, THDi=36%. Y Factor de potencia de 0.92 3. Efecto de la distorsión armónica
  23. 23. Corrientes por el Neutro Las corrientes a 60 Hz se cancelan en un sistema trifásico (las fases tienen 120° de defasamiento) Las corrientes de la tercera armónica y sus múltiplos (6a., 9a., 12a.,…) se suman en el neutro del sistema trifásico (presentan 0° de defasamiento) 3. Efecto de la distorsión armónica
  24. 24. Corrientes por Neutro Sistema Trifásico 3. Efecto de la distorsión armónica
  25. 25. Efecto de las Corrientes Armónicas Corrientes por el Neutro 3. Efecto de la distorsión armónica
  26. 26. Corrientes por el Neutro Efecto de las Corrientes Armónicas 3. Efecto de la distorsión armónica
  27. 27. Daño en Transformadores. <ul><li>Reduce la capacidad del transformador debido a las perdidas por resistencia y por el aumento de la inductancia. </li></ul><ul><li>Mayor temperatura. </li></ul>Efecto de las Corrientes Armónicas 3. Efecto de la distorsión armónica
  28. 28. Factor K También conocido como Factor de distribución armónico, se utiliza como índice en el diseño de equipos (transformadores). Los transformadores con Factor K están diseñados para trabajar bajo un ambiente armónico. El factor K se diseña en función del contenido armónico de la carga no lineal del circuito que alimenta el transformador Efecto de las Corrientes Armónicas 3. Efecto de la distorsión armónica
  29. 29. Calculo del Factor K: 3. Efecto de la distorsión armónica
  30. 30. Daño en Capacitores <ul><li>Degradación de los bancos de capacitores </li></ul><ul><li>La impedancia de un capacitor es X C = 1/(2  f c) </li></ul><ul><li>Por lo que se convierte en un camino excelente para las altas frecuencia </li></ul><ul><li>Sin embargo los capacitores no generan armónicas, RESONANCIA </li></ul>Efecto de las Corrientes Armónicas 3. Efecto de la distorsión armónica
  31. 31. Daño en Motores…. <ul><li>5ª Armónica, efecto del par de secuencia negativa </li></ul><ul><li>Incrementa el calentamiento de los cables y bobinas </li></ul>Efecto de la distorsión en Voltaje Daño en Fuentes y Drives <ul><li>Fallas en los elementos de los rectificadores </li></ul>3. Efecto de la distorsión armónica
  32. 32. <ul><li>Filtros Armónicos </li></ul><ul><li>Relocalización de bancos de capacitores </li></ul><ul><li>Transformadores con Factor K </li></ul><ul><li>Considerar las armónicas en el diseño y cableado de la instalación eléctrica y equipos a utilizar </li></ul>4. Solución a problemas de armónicas
  33. 33. GRACIAS! Salvador Chávez Negrete, MC,Ing Ingeniería y Consultoría Avanzada en Soluciones de Energía Guadalajara Jal, México Tel: 52 (33) 31224886 Nextel: 33 11366684 ID: 52*222*5481 [email_address] http://www.icase.com.mx
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