Desequilibrio de voltaje en los sistemas trifásicos (2ª PARTE)

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Hundimiento o sags del voltaje ante arranque del motor

Los motores tienen una alta corriente de entrada cuando se encienden e imponen cargas pesadas a un bajo factor de potencia durante un tiempo muy corto. El repentino incremento en el flujo de la corriente a la carga causa un incremento momentáneo en la caída de voltaje a lo largo del sistema de distribución, y una reducción correspondiente en el voltaje en el equipo de utilización.

En general, la corriente de arranque de un motor estándar es en promedio 5 veces la corriente de funcionamiento a plena carga.

Un motor requiere alrededor de 1 kVA para cada C.V. del motor en condiciones normales, así que la corriente de arranque del motor promedio será alrededor de 5 kVA por cada C.V. del motor. Cuando la calificación del motor en CV se aproxima al 5 % de la capacidad. La potencia aparente del motor de arranque se aproxima al 25 % de la capacidad del transformador que, con un voltaje de impedancia del 6 – 7 %, dará como resultado un hundimiento de voltaje del orden del 1 %

Adicionalmente, un hundimiento de voltaje similar ocurrirá en el cableado entre la subestación de la unidad secundaria y el motor cuando arrancando un motor con una corriente a plena carga que sea del orden del 5 % de la corriente nominal del circuito. Esto dará como resultado una caída de voltaje a plena carga del orden del 4 o 5 %. Sin embargo, la caída de voltaje se distribuye a lo largo del circuito de forma que las bajadas de tensión máximas ocurren sólo cuando el motor y el equipo afectado están localizados en los extremos del circuito. Cuando el motor se mueve desde el extremo al comienzo del circuito, la caída de voltaje en el circuito se aproxima a cero. Ya que el equipo afectado se mueve desde el extremo al comienzo del circuito, la bajada de voltaje queda constante hasta el punto de conexión del motor y luego decrece a cero cuando la conexión del equipo se aproxima al comienzo del circuito.

La bajada de voltaje total es la suma de la bajada en el transformador de la subestación de la unidad secundaria y el circuito secundario. En el caso de motores muy grandes de varios cientos a unos pocos miles de C.V., será considerada la impedancia del sistema de alimentación.

La duración de los sags de voltaje depende del tiempo requerido para detectar e interrumpir la corriente de cortocircuito. Tiempos de interrupción mínimos para los interruptores de medio y alto voltaje son 3 – 5 ciclos a 60 Hz. 

Consideraciones especiales serán siempre dadas cuando se arranquen grandes motores para minimizar el hundimiento de voltaje de forma que no queden afectadas las operaciones de otros equipos de utilización en el suministro del sistema. Los grandes motores pueden ser abastecidos por voltajes medios tales como 2400, 4160, 6900 o 13200 v desde un transformador separado para eliminar las bajadas de voltaje de los sistemas de bajo voltaje.

Límites del parpadeo o flicker

Donde cargas se encienden y apagan rápidamente como es el caso de soldadores de resistencia, o fluctúan rápidamente como es el caso de los hornos de arco, las fluctuaciones rápidas en la salida de la luz de las lámparas incandescentes, y en menor extensión, las lámparas de descarga gaseosa, se las denomina parpadeo o flicker. Si la utilización de equipos implicando fluctuaciones de carga es del orden del 10 % de la capacidad del transformador de la subestación de la unidad secundaria y el circuito secundario, se harán cálculos exactos usando la corriente de carga actual y las impedancias del sistema para determinar el efecto del equipo de iluminación.

Individualmente hay mucha variación en la susceptibilidad al flicker de la luz. Los ensayos indican que algunos individuos se irritan por un flicker que apenas es observable por otros. Los estudios muestran que la sensibilidad depende de cómo cambia la iluminación (magnitud), y cómo de a menudo ocurre (frecuencia).

En grandes plantas, el equipo productor de flicker debe segregarse en transformadores y alimentadores separados para no perturbar a los equipos sensibles al flicker.

Hundimiento de voltaje por falta de compensación

Los controladores de estado sólido tales como los variadores de velocidad ajustables, controladores por microprocesador, sensores, y otros equipos son a menudo sensibles a caídas de voltaje momentáneas asociadas con cortocircuitos eléctricos remotos. Un cortocircuito en alimentadores de plantas adyacentes, una línea de distribución, o incluso una línea de transmisión a muchas millas de la carga sensible puede causar hundimientos en el voltaje mientras otros equipos interrumpen la corriente de cortocircuito. Se tendrán en cuenta consideraciones para incluir capacidades que se adapten a estos sags de voltaje para procesos donde paradas repentinas no planificadas tienen un coste significativo.

La magnitud de estos sag de voltaje depende de la localización eléctrica del cortocircuito relativo a la carga. Los circuitos monofásicos y de dos fases son más probables y causan diferentes voltajes sag en cada fase. Generalmente, los cortocircuitos a sólo unos pocos kilómetros de línea pueden causar hundimientos de voltaje en un lugar. Sin embargo, a muchos kilómetros los hundimientos o sags serán menos profundos. Las probabilidades de ocurrencia del sag varían entre motores. Por ejemplo, equipos que se apagan al 90 % de su voltaje nominal pueden experimentar 3,1 veces más problemas de sag de voltaje que equipos que toleran sags hasta el 80 % de la nominal.

La duración de sags de voltaje depende del tiempo requerido para detectar e interrumpir la corriente de cortocircuito. El tiempo de interrupción mínimo para los interruptores de medio y alto voltaje.

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