03 diciembre 2011

Los armónicos pueden arruinar el suministro de energía

La distorsión de armónicos es una forma de polución en el suministro eléctrico que puede comportarse erráticamente. La industria del agua, con su gran base de variadores de velocidad y generadores instalados. Los armónicos pueden ser difíciles de identificar y los usuarios a menudo atribuyen los síntomas a otras causas, frecuentemente aplicando acciones de mitigación que fallan en la resolución del problema. Los armónicos pueden abordarse de forma efectiva si son identificados apropiadamente.
La distorsión de armónicos es un tipo de polución en el suministro eléctrico que puede ser difícil de detectar.
Las compañías de agua, en particular, operan muchas cargas que ambas son susceptibles a armónicos y que generan armónicos.
Una frecuencia de armónicos es un múltiplo de la frecuencia de red, por ejemplo en una forma de onda de 250 Hz en una red de 50 Hz es el 5th armónico. Una forma de onda de armónico representa la energía que no puede usarse por el equipo conectado y eso puede hacer que el equipo se comporte erráticamente – los motores pueden sobrecalentarse o llegar a ser ruidosos, el aislamiento del cable puede descomponerse  y  los medidores pueden dar una falsa lectura, por ejemplo.
Los armónicos se producen por cargas no lineales, tales como los suministros de energía computerizados, la iluminación fluorescente, así como el control electrónico DC o AC. Las compañías de agua tienden a tener un gran número de controles AC en muchos sitios. Muchos de estos sitios están en localizaciones remotas con suministros débiles y estos suministros débiles son particularmente propensos a los armónicos.
También los generadores de apoyo que se usan en muchos sitios son una fuente adicional de, o son susceptibles a, los armónicos. Adicionalmente, muchas estaciones de impulsión en zonas construidas operan instalaciones de grandes bombas que tienen el potencial de distorsionar la red.
Identificación de la causa
Los armónicos causados por los variadores AC pueden gestionarse y suprimirse a un nivel donde no se originen problemas, o puedan eliminarse completamente.
Sin embargo, los problemas causados por los armónicos no se reconocen como tal en muchas ocasiones. Ya que el usuario no es consciente del problema que causan los armónicos, a me nudo se toman acciones inapropiadas, por ejemplo enfriamiento adicional y transformadores, cables y condensadores de mayor capacidad.
Estas acciones pueden disminuir el problema pero no se enfrentan al problema fundamental.
Reducción de armónicos
La forma de reducir el efecto de los armónicos es la utilización de filtros adecuados para el problema en particular.
La mayoría de los controles AC de bajo voltaje usan rectificadores de diodo que crean altos niveles de armónicos. Estos tienen que ser mitigados después de ser creados. El filtrado puede alcanzarse con un filtro pasivo o activo. Un reactor de línea simple puede reducir los niveles de armónicos; un filtro pasivo quitará algunas partes del espectro; mientras que una forma más efectiva de librarse de los armónicos es el filtro activo, que puede tener objetivos de frecuencias específicas.
La aproximación alternativa es usar un control de armónico bajos. Éste tiene un rectificador activo y un filtro LCL integrado (inductor-condensador-inductor).
El rectificador activo se controla para eliminar los armónicos de orden bajo, mientras que los filtros LCL suprimen los componentes de frecuencia de conmutación causadas por los semiconductores de rectificadores.
Los límites de las corrientes armónicas de los equipos conectados a redes vienen indicado en UNE-EN 61000-3-12:2006. Compatibilidad electromagnética (CEM). 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.

El tipo de filtrado necesario depende de la red y de la instalación del controlador. En una red de 400 V con un control de no más de 37 kW, cumpliendo la norma EN 61000-3-12, no se requiere un filtrado adicional.
Si disponemos de un gran número de controles pequeños independientes la mejor filtración se realiza con un único filtro activo, mientras que si son pocos controles más grandes, en la mayoría de los casos, la solución más conveniente son los controles que implican pocos armónicos.
Inspección de instalaciones
Sin embargo, no solamente los controles automáticos deben tomarse en consideración a la hora de analizar los posibles armónicos. La red también tiene una gran influencia y la única forma de solucionarlo es una evaluación previa a la instalación por un ingeniero experimentado. El ahorro en costes puede ser enorme.
Bibliografía: Warning: Harmonics can ruin your power supply. Engineerlive November 2011
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