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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
Temario ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
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). ,[object Object],1.Tipos de carga
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. ,[object Object],1.Tipos de carga
[object Object],   Capacitivas * Capacitores para corrección de F.P.     Resistivas * Hornos Eléctricos (resistencias), Iluminación    Incandescente, etc.    Inductivas * Motores, Transformadores, etc. 1.Tipos de carga
[object Object],   Saturables    Transformadores y reactores    Electrónicas (Fuentes de poder)    De Arco    Soldadoras, Hornos de arco, iluminación    fluorescente. 1.Tipos de carga
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],1.Tipos de carga
1.Tipos de carga
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
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 +
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
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
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
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) Forma de Onda  2. Distorsión armónica en voltaje y corriente
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
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
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
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],3. Efecto de la distorsión armónica Efecto de la distorsión armónica en voltaje y corriente
Operación de los dispositivos de protección: ,[object Object],3. Efecto de la distorsión armónica
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
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
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
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. ,[object Object],[object Object],Efecto de las Corrientes Armónicas 3. Efecto de la distorsión armónica
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
Calculo del Factor K: 3. Efecto de la distorsión armónica
Daño en Capacitores  ,[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],Efecto de las Corrientes Armónicas 3. Efecto de la distorsión armónica
Daño en Motores….  ,[object Object],[object Object],Efecto de la distorsión en Voltaje Daño en Fuentes y Drives ,[object Object],3. Efecto de la distorsión armónica
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],4. Solución a problemas de armónicas
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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  • 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.
  • 3.
  • 4.
  • 5.
  • 6.
  • 7.
  • 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. 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. 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. 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. 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. Corriente No Lineal (Carga Trifásica) 2. Distorsión armónica en voltaje y corriente
  • 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. 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. 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. 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.
  • 20.
  • 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. 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. 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. Corrientes por Neutro Sistema Trifásico 3. Efecto de la distorsión armónica
  • 25. Efecto de las Corrientes Armónicas Corrientes por el Neutro 3. Efecto de la distorsión armónica
  • 26. Corrientes por el Neutro Efecto de las Corrientes Armónicas 3. Efecto de la distorsión armónica
  • 27.
  • 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. Calculo del Factor K: 3. Efecto de la distorsión armónica
  • 30.
  • 31.
  • 32.
  • 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