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Mantenimiento de Instalaciones:La red eléctricaMedida y filtrado de perturbaciones

Dr. Josep BalcellsDept. Ingeniería Electrónica UPCAsesor Técnico de CIRCUTOR SA

Terrassa, 15 de noviembre del 2012

Mantenimiento de Instalaciones y Medios EléctricosJosep Balcells Sendra20/11/2008

Índice

Antecedentes del problema

Tipos de perturbaciones

Parámetros para la medición de armónicos

Efectos de los armónicos

Soluciones

Información de la instalación

Estrategias de filtrado

Objetivos de filtrado

Anexos: Normas sobre perturbaciones

ANTECEDENTES DEL PROBLEMA

El crecimiento substancial de los dispositivos electrónicos en los últimos años han dado lugar a un cambio significativo de los tipos cargas conectadas al sistema de distribución eléctrico.

Estos dispositivos están equipados con rectificadores, moduladores, en definitiva equipos electrónicos que distorsionanla forma de onda de la corriente.

DispositivosDispositivos

alimentadosalimentados

con con convertidoresconvertidores

PoluciPolucióónn

ElElééctricactrica

Convertidores monofásicos.

Iluminación (balastos électronicos)

Ordenadores, Radio, Video, TV.

Electrodomésticos

Convertidores de 6 pulsos:

Variadores de velocidad.

SAI.

Rectificadores trifásicos para transporte, electrolísis, etc.

Hornos de inducción

ORIGEN DE LAS PERTURBACIONES

Tipos de Perturbaciones

PERTURBACIONES DE AMPLITUD

PERTURBACIONES DE BAJA FRECUENCIA

Sobretensiones, huecos e interrupciones

Fluctuaciones de tensión (varios ciclos) : Flicker 0,5 Hz a

30 Hz)

Armónicos (fracciones de ciclo , 100 Hz a 2500Hz)

PERTURBACIONES DE ALTA FRECUENCIA, EMI (PARÁSITOS)

Conducidas (10 kHz a 30 MHz)

Radiadas o acopladas ( > 30 MHz)

Control de la calidad de servicio


Según EN-61000-4-30

Perturbaciones de amplitud

Interrupciones

Flicker (Parpadeo)

Sobretensiones y baja tensión (varios ciclos)

Picos y Notch


SOBRETENSIONES, HUECOS E INTERRUPCIONES

FLICKER

Variación de la envolvente de la tensión dV/V

Envolventes estándar : Cuadrada, Senoidal

Normas IEC‐61000‐4‐15, IEC‐60868

FLICKER: Límite de emisión

Se establece como Límite de Emisión Individual un Pst = 1,

medido en el punto de suministro sobre la impedancia de

referencia fijada por la Norma EN‐IEC 61000‐3‐3 para BT.

Esta impedancia es:

Impedancia de fase: RA + j XA = 0,24 + j 0,15

Impedancia de neutro: RN + j XN = 0,16 + j 0,10

En el caso de suministros monofásicos, la impedancia sobre

la que se medir el Pst es la suma de la de fase y la de neutro

FLICKER: ΔU/U % EQUIVALENTE A PST=1

PERTURBACIONES DE ALTA FRECUENCIA:

PERTURBACIONES DE ALTA FRECUENCIA:Variaciones de tensión con alto dV/dt

Que son los armónicos ?

Cargas no lineales tales como: rectificadores, inversores,

hornos, etc. Absorben de la red corrientes periódicas no

senoidales, de frecuencias múltiplos de la componente

fundamental 50 ó 60 Hz.

FUENTES TÍPICAS DE ARMÓNICOS

Rectificadores sin inductancia de filtrado

Rectificadores con inductancia de filtrado en el lado de continua

Rectificadores con inductancia de filtrado en el lado de alterna

HERRAMIENTAS DE DIAGNÓSTICO

INSTRUMENTOS DE MEDIDA + SOFTWARE

PARA DIAGNÓSTICO Y SIMULACIÓN

HERRAMIENTAS: SOFTWARE POWER VISION

SOFTWARE POWER VISION: Registros numéricos

-60,00

-40,00

-20,00

0,00

20,00

40,00

60,00

00,

20,

40,

60,

8 11,

21,

41,

61,

8 22,

22,

42,

62,

8 33,

23,

43,

6

-30,00

-20,00

-10,00

0,00

10,00

20,00

30,00

00,

20,

40,

60,

8 11,

21,

41,

61,

8 22,

22,

42,

62,

8 33,

23,

43,

6

-250,00

-200,00

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

250,00

0

0,2

0,4

0,6

0,8 1

1,2

1,4

1,6

1,8 2

2,2

2,4

2,6

2,8 3

3,2

3,4

3,6

+ +

=

Fundamental Armónicos

-200,00

-150,00

-100,00

-50,00

0,00

50,00

100,00

150,00

200,00

00,

20,

40,

60,

8 11,

21,

41,

61,

8 22,

22,

42,

62,

8 33,

23,

43,

6

DESCOMPOSICIÓN DE ONDAS PERIÓDICAS

PARÁMETROS PARA LA MEDIDA DE ARMÓNICOS

• Armónicos individuales:

II.100%I ;

UU.100%U

1

nn

1

nn ==

1

40

2

2n

1

40

2

2n

I

I)%I(DTH ;

V

V)%V(THD

∑∑==

∑∑ ==40

2

2nRES

40

2

2nRES II ; VV

• Residuo armónico:

• Distorsión total:

PARÁMETROS PARA LA MEDIDA DE ARMÓNICOS

• Total Demand Distortion: TDD

• Telephone Influenece Factor: TIF

• Factor K de un transformador: (Sobredimensionamiento Fe)

TDDI

I

hh

L= =

∞

∑ 2

2

TIFw V

VV

h hh

rms= =

∞

∑ ( ) 2

1

∑=+

+=2h

21h

qCENELEC )I/I.(h.

e1e1K

Normalmente se toma e=0,3 , q=1,7 – 1,8

∑∞

=

=1h

2rmsh

2UL )I/I(hK

ESQUEMA UNIFILAR EQUIVALENTE

EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS: DISTORSIÓN DE LA TENSIÓN

Sobrecarga de 3r armónico en el neutroLos armónicos de tercer orden se suman en el neutro dando lugar a componentes llamadas homopolares. Estas componentes pueden originar problemas de sobrecarga en el conductor neutro.

Las cargas más típicas generadoras de armónicos múltiples de 3 son:• Ordenadores• Lámparas de descarga• Equipos con rectificadores monofásicos

Efectos de los armónicos: Corrientes de neutro

ARMÓNICOS k.*3 : PROBLEMAS DE NEUTRO

Efectos

• Sobreintensidades en el neutro.

• Tension neutro-tierra.

• Disparo intempestivo de las protecciones.

• Sobrecalentamiento del cable del neutro.

Efectos de los armónicos: Corrientes de neutro

Retorno de las corrientes homopolares (armónicos 3K)

Efecto Joule , pérdidas en el cobre :

• Dependen del valor RMS total de la corriente RITRMS2

Pérdidas en el hierro: Foucault: kI2f2 , Histeresis: kI2f

Sobrecargas en condensadores

Corriente homopolar alta en el neutro

Amplificación de los armónicos por resonancias

I ITRMS n=∞

∑ 2

0

Efectos de los armónicos: Pérdidas en Cu y Fe

EFECTOS DE LOS ARMONICOS: Caso práctico

R I RT R M S2 2 2100 20= +.( )

Supuesto I1=100A ; I5=20%Pérdidas Joule: R.IT

2

Debidas a I1 = R.1002

Debidas a I5 = R.202 equivalen a un 4%Pérdidas en el hierro:

Suponemos que las pérdidas Foucauld se evitancon el uso de chapas. Las pérdidas restantes sedeben básicamente a efecto Histéresis: kI2fDebidas a I1 = k.50.1002

Debidas a I5 = k.50.5.202 equivalen a un 20%

Caso práctico

EFECTO DE LOS ARMÓNICOS SOBRE LOS CONDENSADORES

Disminución de la impedancia cuando aumenta la frecuencia.

La conexión de baterías de condensadores pueden producir resonancias paralelo y amplificación de los armónicos.

Calculo de la frecuencia de resonancia

LC2π

1fr =

Q

Sccfr =~

=~

=

TransformadorMT/BT

Generadores de armónicos

Iarmónicas

M

MT

Condensadores

CAUSAS DE F.P.<1

•Desfase entre tensión y corriente: Potencia reactiva

• Presencia de perturbaciones armónicas

• Desequilibrio de consumos entre fases

ORIGEN DE LAS POTENCIAS NO ACTIVAS:Factor de potencia

FluctuantePotenciaActiva PotenciaActiva PotenciaFP

+=

POTENCIA INSTANTÁNEA Y POTENCIA MEDIA

POTENCIA MEDIA Y POTENCIA FLUCTUANTE

POTENCIA FLUCTUANTE DE LOS ARMÓNICOS

EFECTO DE LOS ARMÓNICOS SOBRE EL FP

Factor de potencia

Sin armonicos:

2Q2P

P

S

PosC

+==ϕ

Con armonicos:

2D2Q2P

P

S

PPF

++==

ϕ Q

D

γ S1

ST

P

SQ'

PCos ϕ

Cos ϕ ≠ PF

• Factor de Potencia (Ejemplo):

P = 400 kW ; Q = 192 Kvar ; THDI% = 48%

90,0192400

40022=

+==

S

PC ϕos 900

4801

1

1

1

22,

,THDIPF

Dist=

+=

+=

81,09,09,0cos =×=×= DistPFPF ϕ

Empeoramiento del FP: Ejemplo

RESONANCIAS EN LÍNEAS DE BT

M~~~

In

P , Q

S , Xccucc%

Qc

Diagrama unifilar Equema equivalente

InR CXcc

L TRANSFORMADOR CONDENSADORES MOTOR CARGADE REACTIVA DISTORSIONANTE

a

a

• La resonancia amplifica los armónicos de tensión• Se nota porque al colocar más condensadores aumentael THD de tensión.

CASO DE RESONANCIA: Equipos 4 cuadrantes

EJEMPLO DE RESONANCIA PARALELO EN BT

Ejemplo de resonancia

Ejemplo de resonancia

SolucionesSoluciones

Protocolo de actuaciónDetección de síntomas de perturbaciones armónicas

Obtención de información de la instalación

Inspección Física

Mediciones con:• Analizador de redes

• Analizador de calidad de red• Multimetro capaz de medir en

verdadero valor eficaz

Diagnostico

Temporal DefinitivoSolución/es

Supervisión y control de la instalación

Seguimiento

Información de la instalación

Transformador%Ucc (Tensión de

cortocircuito):

VU2 (Tensión Nominal):

kVASn (PotenciaTransformador):

Transformador

RED PCC

MEDICIONES ENCUADROS SECUNDARIOS

CON CARGASMONOFÁSICASFASE - NEUTRO

MEDICIONESEN CARGAS CON

DISTORSIÓN

MEDICIONESEN LA(S) BATERIAS

MEDICIONESEN CARGAS SIN

DISTORSIÓN

MM

12

4 5

4 HILOS

L1 L2 L3 N

3 6

MEDICIONES EN CUADRO GENERAL BT

CON BATERIA

SIN BATERIA

Puntos de medida: 1,2,3,4,5,6 …..

In(A) ‏

THD (I)‏

THD (V)‏∑ THD13117531Nº ARMONICOS

Si existe batería de armónicos

Baterias decondensadores

kWP(Instalación)‏

kvarQ(batería)‏

%THD(U)‏%THD(U)‏

%THD(I)‏%THD(I)‏

CON BATERIA DESCONECTADA

CON BATERIA CONECTADO

Datos para pre-estudio armónicoInformación de la instalación

Mediciones

ESTRATEGIAS DE FILTRADO

Ubicación Efectos

Cuadro General Reducir el nivel de THDI que se genera hacia la red (punto de acoplamiento comun)‏

Reducir el valor eficaz de la corriente en las lineas de la instalacion sin perdida de potencia

Reducir perdidas

Cuadros Secundarios

Reducir la corriente eficaz en el punto donde se genera.

Reducción de las perdidas en todo el sistema

Filtrado Individual

ESTRUCTURA DE LA INSTALACIÓN:

Los armónicos afectan mas al material sensible que a la red general.

Los armónicos afectan mas a la red general que al material sensible.

Separar las líneas de alimentación de los equipos que generan armónicos de las que alimentan equipos sensibles

• Baterías de rechazo con contactores

electromecánicos (Serie FR)‏

– Para cargas con poca fluctuación

– Evita resonancias

• Baterías de rechazo estáticas con

tiristores (Serie FRE):

– Para cargas muy fluctuantes.

– Evita resonancias y transitorios

Protege contra la sobrecarga de los condensadores y evita amplificación de los armónicos por resonancia

ELECCIÓN DEL EQUIPO SEGÚN OBJETIVO

OBJETIVO 1 : Compensación de FP en presencia de armónicosEvitar resonancias

Filtros de rechazo

OBJETIVO 1 : Compensación de FP en presencia de armónicosEvitar resonancias


LC2π

1fr =

h>3º, f > 150Hz134 Hz14%

h>5º, f > 250Hz189 Hz7%

Armónico rechazadowrp%2

r

100(%)p ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅= ωω

p=7%fr=189Hz

OBJETIVO 1 : Compensación de FP en presencia de armónicosEvitar resonancias. Actuación rápida Estáticas FR o FRE


OBJETIVO 2 : Compensación de FP + Absorción de ArmónicosSolución no recomendada en sistemas con cargas variables

Absorber corrientes armónicas del 5 y 7 armónico y regular la potencia reactiva de la instalación, de una forma automática. FAR-Q (Función principal, reactiva): filtros para la mejora del factor de potencia y el

filtrado de armónicos (5º y 7º).FAR-H (Función principal, armónicos): filtro diseñado para la absorción de

corrientes armónicas del 5º y 7º.


Filtros de Absorción FAR-H.

Filtros Pasivos sintonizados a según

el caso.

Filtros absorción LCL: Filtros pasivos

para convertidores de 6 pulsos,

reducción del THDI (5º y 7º) ‏

Filtros Activos APF . Para la

compensación electrónica de un

amplio rango de armónicos.

Mejora de la señal de I/V

Reducción del THDI.

Disminución de las

pérdidas (kW), ahorro

económico

Descarga de cables y

transformador

Evitar EMI en de equipos

OBJETIVO 3 : Reducción del THDI en el transformador, Filtrado de armónicos


OBJETIVO 3: Filtros de Absorción regulados: FAR-HSolución no recomendada para cargas variables

I filtrada (A)

80413317

400V/50Hzkvar I filtrada (A)

50223515

480V/60Hzkvar

CAPACIDAD DE FILTRADO

• Filtrado de redes con distorsión armónica alta. Total para 1 trafo• Regulados con un CMM96 ó DH96

-60-50-40-30-20-10

010203040

100 1000

frecuencia (Hz)

Z (d

B/o

hm)

M

CARGA AFILTRAR

FILTRODE

ABS

I

FILTROz

armónicos

Ilimpia

CHOQUEz

FILTROS DE ABSORCIÓN: Instalación

¿Qué es un convertidor?

Llamamos convertidor a un equipo que transforma la energía

eléctrica:

CA CC Rectificador

CC CA(Alta frecuencia) Ondulador

(Motores de CA)

¿Casos prácticos?

Variador de motor CC Rectificador con tiristores

Variador de motor CA Rectificador + Ondulador(HF)

Electrólisis Rectificador con diodos

Calentamiento por inducción Rectificador + Ondulador

OBJETIVO 4 : Filtrado de Convertidores

FILTROS PARA CARGAS INDIVIDUALES

2L1

2L22L3

ML1

L2L3

OTRASCARGAS

PUNTO DEACOPLOCOMÚN

PCC

TENSIÓN EN PCC CON

CORRIENTE EN PCC SIN

A A

L red

L CC

L redL redTENSIÓN EN PCC SIN

L CC CORRIENTE EN PCC CON L CC


2L1

2L22L3

L1

L2L3

OTRASCARGAS

PUNTO DEACOPLOCOMÚN

PCC

A A

L CC

M A

TENSIÓN EN PCC CON

CORRIENTE EN PCC SIN

L redL redTENSIÓN EN PCC SIN

L CC CORRIENTE EN PCC CON L CC

L red


FUENTES TÍPICAS DE ARMÓNICOS

Rectificadores sin inductancia de filtrado

Rectificadores con inductancia de filtrado en el lado de continua

Rectificadores con inductancia de filtrado en el lado de alterna

INFLUENCIA DE LA INDUCTANCIA EN EL LADO DE CA

ElevadoDébil THD(V)

ReducidaFavorecidaCirculación de armónicos

ElevadaDébilZ fuente

MEJORA DE EMI PROVOCADA POR LA CONMUTACIÓN

REACTANCIAS PARA CONVERTIDORES

Bobinado de cobre Bobinado de aluminio

Se conecta de forma individual, aguas arriba del convertidor, justo delante de él y en serie.

¿¿CCóómomo se se conectaconecta??

¿¿QuQuéé debemosdebemos sabersaber de la de la instalaciinstalacióónn parapara dimensionardimensionarun un filtrofiltro LCL?LCL?

Tensión de trabajo de la redFrecuencia de la redCorriente consumida por el equipo

M3

REACTANCIADE LA RED

CONVERTIDOR

L1 L2

L3

C

FILTRADO DE CONVERTIDORES CON FILTROS LCL

FILTROS LCL: Esquema

LADORED

U1

V1

W1

Debe colocarse uninterruptor general

aguas arriba CT

OpcionalSólo en caso de pedir la

opción de protecciónde sobrecompensación

U2

V2

W2

L1

L2

L3

N

N

CMM96-MD

S1 S2

A1A2

LADOCARGA

S1

S2

15

18

A1

A2

Filtro LCL-th

Puede desconectarse C paralelo para evitar sobrecompensaciónAplicación típica para ascensores, montacargas, grúas y equiposde transporte

CARGA

U2

V2

W2

RED

CONTROL

U1

V1

W1

S1 - S2

Sin filtro LCL, 20% carga

Corriente de línea y valor RMS, THD(I)=84,56%

Sin filtro LCL, 100% carga


Con filtro LCL, 20% carga


Con filtro LCL, 100% carga


Filtro LCL: Comparativa caso real

Corriente de línea sin filtro, THD(I)=32%; THD(V)=4,4%

Corriente de línea con filtro, THD(I)=8%; THD(V)=1,4%

SIN FILTRO CON FILTRO, CARGA 70%

Corriente de línea sin filtro Irms= 352 ATHD(I)=25,3%; THD(V)=21,9%

Corriente de línea con filtro Irms=250 ATHD(I)=18,7%; THD(V)=3,1%

CON FILTRO, 80% DE CARGASIN FILTRO

En valor absoluto:

• 29% menos corriente eficaz.

• 50% menos perdidas por efecto Joule.

• 44% menos de corriente distorsionante que se vierte a la red por estamaquina.

FILTRADO DE CONVERTIDORES CON FILTROS LCL

Filtro LCL: Tipos y armarios

Tipo estándar Especial con interruptor automático

FILTROS SINUS

Los filtros “Sinus” y los du/dt se emplean entre convertidor y motor en onduladores con salida PWM para mejorar la forma de onda y evitar sobretensiones.

SIN FILTROSIN FILTRO CON FILTROCON FILTRO

Reducción de armónicos en líneas monofásicas.

Reducción de la corriente de neutro originada por armónicos múltiplos de 3 hasta un 90%

R

S

T

N

FB3

aprox. 80 % 3 harmonic

Filtro de Bloqueo 3r harmónico FB3

Instalaciones trifásicas

Filtro de Bloqueo 3r harmónico FB3

230 V fase - neutro

Cuadro de Bajatensión

I carga

FB3

Instalaciones monofásicas

Filtros 3r armónico TSA

Filtro de 3 armónico basado en un transformador separador en conexión triangulo estrella D-Y, que elimina el tercer y reduce el 5 armonico a través de un filtro pasivo de 5 armónico.

L1

L2

L3

PE

220 V phase to neutral

50 Hz and harmonics with n = k.3 harmonics with n = k.3

N

Utility distribution transformer

a

a

a

a

L1

L2

L3

PE

220 V phase to phase

50 Hz and harmonics with n = k.3 harmonics with n = k.3

N NC.

FILTER

TSA isolation transformerInfinite impedance to k.3 harmonics

A

A

A

Instalación sin TSA Instalación con TSA

Filtros Activos

3 hilos4 hilos 2 Hilos

Filtros MonofásicosFiltros activos trifásicos multifunción

NETACTIVE

AFQ-4W AF-2WAFQ-3W

Filtrado de armónicosEquilibrado de fases (programable Si o NO)Compensación de cos-fi tanto L como C (programable Si o NO)

Filtrado de armónicosCompensación de cos-fi

(programable Si o NO)

– El principio de funcionamiento consiste en inyectar en contrafase una corriente en paralelo o una tensión en serie que cancelen los armónicos de corriente o tensión respectivamente.

Principio de funcionamiento de los filtros activos

Principio de funcionamiento de los filtros activos

– Hay dos tipos esenciales de filtros activos: – Filtros activos paralelo o shunt, para eliminar los armónicos de corriente que se vierten a la red (aguas arriba de PCC)

– Filtros serie, para eliminar los armónicos de tensión en las cargas (aguas debajo de PCC)

– Filtros universales: Serie + Paralelo

Tipos de Filtros Activos

Paralelo Serie

Tipos de Filtros Activos

T1 T3

T2 T4

T5

T6

L1

L2

L3

N

+

-VDC1

VNVTVSVR

LC LC LC

+

-VDC2

Topologias de filtros activos paralelo

4 hilos 4 ramas de IGBTCon bus DC único

4 hilos 3 ramas de IGBTCon bus DC partido (AFQ)

Topologias de FA paralelo: Filtros acoplados conLC

Acoplados LC 4 hilos 3 ramas de IGBT, Neutro a N (AF-4w)

T1 T3

T2 T4

T5

T6

L1

L2

L3

N

+-

+

-VDC

VNVTVSVR

CC

LC

CC

LC

CC

LC

+-

+-

VAC+ VDC VAC+ VDC VAC+ VDC

T1 T3

T2 T4

T5

T6

L1

L2

L3

N

+

-VDC1

VNVTVSVR

CC

LC

CC

LC

CC

LC

+

-VDC2

VAC VAC VAC

Acoplados LC 4 hilos 3 ramas de IGBT, Condensador Partido

Acoplados por L , 4 hilos, 3+1 ramas. Bus DC partidoLa 4ª rama se usa para equilibrado del bus DC

Topologias de FA paralelo: C partido y rama de equilibrado

Filtro activo multifunción AFQ‐4W . Características:

Filtrado de armónicosEquilibrado de las corrientes de faseCompensación del cos ϕ

Especialmente indicado para instalaciones que combinen cargas monofásicas y trifásicas que generen desequilibrio y armónicos.

UPSLuminariasAscensores, montacargas, gruas , etc.…Equipos de climatización

AFQ-4W : Características

T1 T3

T2 T4

T5

T6

L1

L2

L3

N

+

-VDC1

VNVTVSVR

LC LC LC

+

-VDC2

AFQ, tipos éstándar a 400V: CaracterísticasCorrientes nominales: 25, 50, 100, 150 y 200 A ; corrientes de neutro 75, 150, 300, 450 y 600 AAplicable a sistemas de 4 hilos a 400 V AC , 50/60 Hz (indistintamente).

Funciones programables:Rango de filtrado hasta el armónico 50 (2500 Hz).Filtrado selectivo de armónicos (programable).Equilibrado de fases estándar. Compensación de cos ϕ (L o C)Pantalla táctil de programación de funciones. La pantalla táctil permite mostrar el estado del filtro y algunas alarmas.Muestra la comparación de corrientes antes y despuésdel filtrado. Sistema de protección anti-resonancia

Características de los filtros AFQ-4W

Filtros Activos AFQ-4W : Conexión a red

Filtros Activos AFQ-4W : Conexión en paralelo

N: hasta 8 unidades

FILTRO ACTIVO: AFQ-4W

Corriente de red sin filtro Corriente de red con filtro

R1

EMI

L1

N1

PE

L2

N2

PE

OUT1

S2

S1

S4

S3

C1

InversorSEMIKRON

PE

OUT2

C2

PlacaControl

1234

F3

35mm2

35mm2

6mm2 6mm2

1,5m

m2

1,5m

m2

L

U V

U1 V1

PE

BF1 F1 F2

35mm2

SW1

FILTRO ACTIVO MONOFÁSICO

FILTRO ACTIVO MONOFÁSICO

Corriente de red sin filtro Corriente de red con filtro

30%

60%

2%

4%

FILTROS EMI PARA EQUIPOS DE POTENCIA

U

V

PE

RED

A

A

W

CARGA

ID1

ID2

ID3

I = 0DiΣ

MODO DIFERENCIAL: Retorno nulo por PE

MODO COMÚN: Retorno por PE

U

V

PE

RED

A

A

W

CARGA

IMC

I /3MC

I /3MC

I /3MC

U1

V1

PE

U

V

PECARGARED

A

A

FILTROS MONOFÁSICOS DE DOBLE ETAPA

Es doble etapa para modo comúnRequieren buena conexión de tierraAtenúan unos 80 dB en MCCaja metálica conectada a masaRango de 10 A a 35 A

FILTROS TRIFÁSICOS DE DOBLE ETAPA

DOS TIPOS:Sin neutro. Para variadores de frecuenciaCon neutro. Para SAIEl neutro se trata como una fase másSon de doble etapa para modo comúnRequieren buena conexión de tierraAtenúan unos 80 dB en MCCaja metálica conectada a masaRango de 10 A a 500 A (bajo demanda hasta1000A)

FILTROS TRIFÁSICOS SIN NEUTRO

FILTROS TRIFÁSICOS CON NEUTRO

INDUCTANCIAS DE MC

I MC

I MC

φ φ

I MD

φ

I MD

φMC=2φ φMD=φ−φ=0

Para MC presenta gran L por la suma de flujosPara MD se restan flujos y L=0.Deben pasar todos los cables , incluido neutro si hay

NÚCLEOS DE CHOQUE DE MC

D

H

CA

E F

Se trata de núcleos de ferrita para enrollar cables

Útiles para eliminar emisión en MC de cables largos en el lado de motor.

Enrollar los cables todos en el mismo sentido

DISPOSICIÓN DEL FILTRO Y EL CABLEADO

FILTRO

REGULADOR

DE

VELOCIDAD

CHOQUE

TOROIDAL

A

El plafón del armario debe utilizarse como plano de masa , conectado a PENo cablear con cables largosCables apantallados entre regulador y motor

CRITERIOS COMPARATIVOS FILTROS EMI

Doble etapa Mejor que simpleCaja metálica Mejor que caja plásticoCaja metálica soldada No es notablemente mejor que caja remachadaPérdidas de inserción más altas Mejor Atenuación en dB mayor Mejor

FILTROS SINUS

Los filtros “Sinus” y los du/dt se emplean entre convertidor y motor en onduladores con salida PWM para mejorar la forma de onda y evitar sobretensiones.

SIN FILTROSIN FILTRO CON FILTROCON FILTRO

REGLAS PRÁCTICAS

ANEXO

Normas relacionadas con perturbaciones de red

Normas EMC

El parlamento de la UE adoptó el 15 de diciembre de 2004a la nueva Directiva Europea 2004/108/CE sustituyendo la Directiva 89/336/CE. La transposition a la normativa española se realiza por el RD 1580/2006 de 17 de enero de 2007.

OBJETO:

• Establecer los niveles de Compatibilidad aceptables para productos e instalaciones eléctricas y electrónicas

• Cubre todo tipo de equipos eléctricos

• Rango de frecuencias: Baja frecuencia… hasta 2500Hz; Alta Frecuencia … 10kHz a 30MHz (Conducidas) y 30MHz a 2GHz (Radiadas)

NORMAS PARA PERTURBACIONES CONDUCIDAS

EN 50 160: Características de la tensión suministrada por las redes generales de distribución.IEC 61000-1-1. : Compatibilidad electromagnética (CEM) - Parte 1: Generalidades - Sección 1:

Aplicación e interpretación de las definiciones fundamentalesIEC 61000-2-1, - Parte 2: Entorno - Sección 1: Descripción del entorno - Entorno

electromagnético para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia y la transmisión de señales en las redes generales de alimentación.

IEC 61000-2-2, - Parte 2-2: Entorno. Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia y la transmisión de señales en las redes de suministro público en baja tensión.

IEC 61000-2-3 -Parte 2: Entorno. Sección 3: Descripción del entorno. Fenómenos radiados y conducidos a frecuencias distintas de las de la red.

IEC 61000-2-4. - Parte 2-4: Entorno. Niveles de compatibilidad para las perturbaciones conducidas de baja frecuencia en las instalaciones industriales.

IEC/TR 61000-2-8:2006 . Parte 2-8:Entorno. Huecos de tensión e interrupciones breves en las redes eléctricas de suministro público, con inclusión de resultados de medidas estadísticas (IEC/TR 61000-2-8:2002)


UNE 21000-3-2 Y 3-3 Anuladas Substituidas por la 3-4 y la 3-12

UNE 21000-3-4:2002 . Parte 3: Límites. Sección 4: Limitación de las emisiones de corrientes armónicas en las redes de baja tensión para equipos con corriente asignada superior a 16 A.

UNE-EN 61000-3-12:2006 . Parte 3-12: Límites para las corrientes armónicas producidas por los equipos conectados a las redes públicas de baja tensión con corriente de entrada > 16 A y <= 75 A por fase

UNE 21000-3-5:2001 Parte 3: Límites. Sección 5: Limitación de las fluctuaciones de tensión y del flicker en redes de baja tensión para los equipos con corriente de entrada superior a 16 A.

UNE-EN 61000-3-11:2002. Parte 3: Límites. Sección 11: Límites de las variaciones de tensión, fluctuaciones de tensión y flicker en las redes públicas de alimentación de baja tensión. Equipos con corriente de entrada <= 75 A y sujetos a una conexión condicional.

UNE-IEC/TR 61000-3-6:2006 . Parte 3: Límites. Sección 6: Evaluación de los límites de emisión para las cargas perturbadoras conectadas a las redes de media y y alta tensión. Publicación básica CEM (IEC/TR 61000-3-6:1996)

EN 61000-4-7. Parte 4-7: Técnicas de ensayo y medición - Guía general para la instrumentación y la medida de armónicos e interarmónicos en los sistemas de suministro de energía y equipos conectados a los mismos

EN 61000-4-15. Parte 4-15: Técnicas de ensayo y medición - Especificaciones funcionales y de diseño - flicker, EN 60868. . Medidor de flicker

EN 61000-4-30. Parte 4-30: Técnicas de ensayo y medición - Métodos de medición de la calidad de potencia

IEC 61642: TC / SC 33, Redes afectadas por los armónicos de corriente - Aplicación de filtros y condensadores en derivación

IEEE Std 519-1992 Recomendacion Sobre Límites de Armónicos en EE.UU.


Límites de compatibilidad para el suministro de tensión: EN61000-2-4


10%8%5%THD(V)

0,2+12,5/h0,2+12,5/h>25 NO MULT DE 2 NI 3

3,51,51,5253,51,51,52310,20,2>21 MULT DE 3

1,750,20,22141,51,5194221720,30,315

4,5331353,531110,20,2>10 MULT. DE 210,50,510

2,51,51,5910,50,58753710,50,568635

1,511465333222

CLASE 3Un%

CLASE 2Un%

CLASE 1Un%

ORDEN DEL ARMÓNICO

h


10%8%5%THD(V)

0,2+12,5/h0,2+12,5/h>25 NO MULT DE 2 NI 33,51,51,5253,51,51,52310,20,2>21 MULT 3

1,750,20,22141,51,5194221720,30,315

4,5331353,531110,20,2>10 MULT. 210,50,510

2,51,51,5910,50,58753710,50,568635

1,511465333222

CLASS 3Un%

CLASs 2Un%

CLASS 1Un%

HarmonicHum.


Standards: EN-61000-3-2 (<16A) , EN-61000-3-4 (>16A)

Limit values for equipment with I>16A when Scc/Sequ< 33 (*)

≤ 8/n ó 0,6evens1,1191,217

≤ 0,6≥330,7150,7312130,7293,111≤ 0,6273,890,8257,270,92310,75≤ 0,62121,63

Acceptable currentIn/I1%

Harmonic hAcceptable currentIn/I1%

Harmonic h

(*) Difficult to argue the need of a filter since Scc/Sequ> 33 is even more lax

Standards and limits : EN-61000-3-4 (>16A)

Standards and limits : EN-61000-3-4 (>16A)

Limit values for equipment with I>16A

NOTE: (1) The relative values of the even harmonics should not exceed 16/h %

182540605770600

152035505158450

101525404648350

81318303935250

81214203325175

81112162918120

8101114251666

I13/I1%I11/I1%I7/I1%I5/I1%PWHD%THD%

Individual acceptable ratesTotal acceptable rateRsc

Normas y límites

Normas: EN-61000-3-2 (<16A) , EN-61000-3-4 (>16A)Valores límites de emisión para equipos de I>16A cuando Scc/Sequ< 33 (*)

≤ 8/n ó 0,6Pares1,1191,217

≤ 0,6≥330,7150,7312130,7293,111≤ 0,6273,890,8257,270,92310,75≤ 0,62121,63

Corriente admisibleIn/I1%

Armónico hCorriente admisible

In/I1%

Armónico h

(*) Difícil argumentar la necesidad de un filtro, pues si Scc/Sequ> 33 es todavía más laxa

Normas y límites: EN-61000-3-4 (>16A)

Valores límites de emisión para equipos trifásicos equilibrados de I>16A

NOTAS: (1) El valor relativo de los armónicos pares no debe sobrepasar 16/h %(2) Para valores de Rsc intermedios interpolar

182540605770600

152035505158450

101525404648350

81318303935250

81214203325175

81112162918120

8101114251666

I13/I1%I11/I1%I7/I1%I5/I1%PWHD%THD%

Tasas individuales admisiblesTasa total admisibleRsc(2)

LIMITS OF HARMONICS EMITED BY THREE PHASE EQUIPMENT : EN-61000-3-12 (16A<I<75A)

Equipo hibrido= Combinación de trifásico equilibrado + monofásico

LIMITS OF HARMONICS EMITED BY THREE PHASE NON BALANCED EQUIPMENT : EN-61000-3-12 (16A<I<75A)

LIMITS OF HARMONICS EMITED BY THREE PHASE BALANCED EQUIPMENT : EN-61000-3-12 (16A<I<75A)

LIMITS OF HARMONICS EMITED BY THREE PHASE BALANCED EQUIPMENT : EN-61000-3-12 (16A<I<75A)

LIMITS OF HARMONICS EMITED BY INDUSTRIAL EQUIPMENT : IEEE 519:1992

HF EMC-EMI STANDARDS

Basic Standards (procedures) Generic Standards (products withoutspacific standard), and Product Standards

2004/108/EEC European Directive.EN-61000-6-1 EN-50.082-1 , Generic for Residential ImmunityEN-61000-6-2 EN-50.082-2 , Generic for Industrial Immunity InmunidadEN-61000-6-3 EN-50.081-1 , Generic for Residential EmissionEN-61000-6-4 EN-50.081-2 , Generic for Industrial EmissionIEC-1800-3 . Product Standard for variable speed drives

Dr. Josep Balcells Asesor Técnico de CIRCUTOR SA€¦ · Pérdidas en el hierro: Foucault: kI2f2,...

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