Distorsión de armónicos
La distorsión de armónicos en el
voltaje de alimentación es una función de las cargas que extraen formas de onda
altamente distorsionadas. La mayoría de los suministros de potencia
electrónicos serán inmunes a tales distorsiones, aunque pueden tener efectos severos
en altos niveles de condensadores de corrección del factor de potencia, motores
y transformadores, y pueden también interferir con los sistemas de audio.
Pérdidas de potencia en condensadores – La pérdida directa
En la práctica, cada dieléctrico
exceptuando el vacío, tiene alguna resistencia, que permite una corriente
pequeña en fase con el voltaje de alimentación, una potencia de consumo, esto
se conoce como pérdida dieléctrica.
Cuando el dieléctrico de un
condensador es un vacío, no tienen lugar pérdidas en él, y la corriente tomada
por el condensador lleva a que el voltaje aplicado sea exactamente 90º, siendo
cero la potencia. Con cualquier otro dieléctrico, sin embargo, hay una pérdida,
conocida como pérdida dieléctrica, que tiene el resultado que la corriente no
lleva al voltaje a 90 º. El ángulo de fase se denomina ángulo de pérdida.
La absorción dieléctrica puede
ser considerada equivalente a una resistencia baja en serie con el condensador
o una resistencia alta en paralelo en le condensador. Están relacionadas por la
siguiente ecuación:
rCW = 1/RCw
Donde r es la resistencia serie
baja y R la resistencia paralelo alta. Las pérdidas en los condensadores de
potencia se expresan en términos de vatios por Kvar, ej tan g = 0,0006, pérdida
= 0,6 vatios/kvar.
Condensadores dieléctricos compuestos
Tensiones en los dieléctricos compuestos
El efecto de usar un dieléctrico
compuesto de material con diferentes permitividades es incrementar la tensión
en el material con la menor permitividad. Este efecto es muy importante en la
tecnología de condensadores actual ya que la mayoría de los condensadores h.v.
actualmente tienen un dieléctrico compuesto. Por ejemplo, el film de
polipropileno, con una permitividad de 2,2 pero una alta resistencia
dieléctrica, es devanado con papel de densidad relativamente alta de 1,1 y
permitividad pero resistencia
dieléctrica más baja
Los condensadores dieléctricos de
hasta 225 kvar es una tecnología que se conoce desde hace años. Los
dieléctricos mixtos consisten en film de
propileno orientado (OPP) intercalado con papel. El papel actúa como un wick,
permitiendo al fluido de impregnación penetrar entre las capas de film. Como
resultado de ello el factor de pérdidas se reduce drásticamente desde 2,5
W/kvar (tan 8 = 0,0025) a 0,6 W/kvar (tan = 0,0006).
Excepto en casos especiales, es
por supuesto esencial proporcionar dispositivos de descarga convenientes para
todos los condensadores de bajo voltaje y estos pueden ser montados
internamente o externamente en los terminales del condensador. Los dispositivos
de descarga deben ser capaces de descargar el condensador a 50 V en 60 segundos
desde la desconexión de la alimentación.
Características generales del film de polipropileno
El film puede obtenerse con
diferentes espesores que en Europa típicamente incluyen 4, 5, 6, 8, 10, 15 y 18
micras, y en USA en medidas de 44, 50, 55 y 60 correspondiendo con 11,2, 11,7,
13,8 y 15,2 micras respectivamente. El film se usa en construcciones
dieléctricas en el ratio 2:1 de polipropileno: papel; esto es, la relación
inversa de sus permitividades.
Después de mucho trabajo de
investigación, se encontró que el film de polipropileno orientado (OPP) era un
dieléctrico conveniente. Era compatible con el entonces aceptado impregnante de
PCB y se probó compatible con recientes sustitutos ahora en uso. Era capaz de
aceptar una tensión de aproximadamente 50 MV/m, 2 ½ veces la del papel de
tejido Kraft, y poseían muy bajas pérdidas. Estas ventajas compensan la
permitividad comparativamente baja de 2,2 comparada con el valor mucho más alto
del papel kraft (5,5/5,9). Otros termoplásticos tales como el tereftalato de
polietileno y policarbonatos fueron usados en combinación con el papel kraft,
pero no poseen las bajas pérdidas del polipropileno.
Debido a que el film de plástico
realmente absorbe fluidos es necesario emplear papel kraft como mecha para
asegurar la impregnación completa del elemento. En un dieléctrico mixto, la
tensión de voltaje aparece a través de los componentes en proporción inversa a
la permitividad de cada componente. El hecho de que el film de plástico
aceptará una tensión de voltaje 2 ½ veces la del papel kraft, y que el papel
kraft tiene permitividad aproximadamente 2 ½ veces la del film de
polipropileno, esto significa que cada parte del dieléctrico compuesto se
utiliza de la forma más ventajosa y la baja permitividad del film se vuelve una
ventaja. En un condensador de alto voltaje dieléctrico, dos capas de film y una
de papel se usan normalmente entre electrodos, siendo el papel la capa del medio.
Condensadores empleando tecnología de polipropileno (mPP) metalizado
Con la ventaja de la tecnología
en la fabricación de dieléctricos para condensadores, el papel de seda que
normalmente se usa por los fabricantes de condensadores, tanto para
aplicaciones LT y HT, se sustituyó gradualmente por film de polipropileno, ya
que estos films tienen la ventaja de alta resistencia dieléctrica, bajas
pérdidas dieléctricas y alta resistencia a los fallos.
Film MPP
El film metalizado comenzó
también a usarse para la fabricación de condensadores de electrónica. En este
caso el film PP se neutralizaba con una capa fina de aluminio depositado a un
lado bajo vacío, así se eliminaba la necesidad de una lámina de aluminio.
Condensadores y bancos de condensadores
Construcción básica de un
condensador.
Los condensadores de potencia
consisten en un número de elementos básicos que son construidos por devanado de
dos capas de láminas de aluminio entretejidas por varias capas de tejido, papel
de dieléctrico mixto de papel y film de plásticos.
En el proceso de devanado actual
dos láminas de aluminio serían mandriladas con un dieléctrico entre las láminas
y una en el exterior de la lámina. Esto asegura que la lámina será siempre
adyacente, en cualquier dirección, a un dieléctrico.
Están disponibles dos métodos
alternativos de construcción del elemento del condensador. (1) si el elemento
es devanado con láminas de aluminio, que sobresale más allá del borde del
dieléctrico, a esto se denomina elemento de lámina extendida. (2) Si las
láminas quedan dentro de la anchura del dieléctrico a esto se llama elemento de
lámina enterrada. En el caso de láminas extendidas la capa se escalonan para
permitir que las conexiones se hagan a la lámina, después del devanado. En caso
de devanado de láminas enterradas, se insertan lengüetas de cobre estañado
insertadas durante el proceso de devanado para permitir que se hagan las
conexiones.
Bibliografía
·
Energy
& Fuel Users´Association of India
Palabras clave:
·
Oriented polypropylene (OPP) film
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