Tema 2: Armónicos. Máquinas y Sistemas Eléctricos Ingeniero en Automática y Electrónica Industrial. Dpto. de Ingeniería Eléctrica

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1 Tema 2: Armónicos Máquinas y Sistemas Eléctricos Ingeniero en Automática y Electrónica Industrial Dpto. de Ingeniería Eléctrica

2 Indice 1. Naturaleza de los armónicos. 2. Medida de los armónicos. 3. Cargas deformantes. 4. Efectos y consecuencias de los armónicos. 5. Soluciones. 1. Soluciones en los cables. 2. Soluciones electrotécnicas. 3. Compensador activo de armónicos. 6. Efecto de los armónicos en el comportamiento de un motor asíncrono alimentado por convertidor. 28/04/02 Tema 2: Armónicos 2

3 Naturaleza de los armónicos 1. Parámetros que definen una tensión o corriente. 2. Calidad de la energía. 3. Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 28/04/02 Tema 2: Armónicos 3

4 Parámetros que definen una tensión o una corriente 1. Forma de onda. 2. Valor de pico. 3. Valor eficaz. 4. Valor medio de la señal. 5. Frecuencia/Período de la señal. 6. Factor de cresta. PARAMETROS QUE DEFINEN UNA TENSIÓN O UNA CORRIENTE 1. Forma de onda. 2. Valor de pico. 3. Valor eficaz. 4. Valor medio de la señal. 5. Frecuencia/Período de la señal. 6. Factor de cresta 28/04/02 Tema 2: Armónicos 4

5 Parámetros que definen una tensión o corriente. UNE EN 50160:1996 Valor eficaz de la tensión: 230 Vac Variación en condiciones normales de explotación: 10%. AC DC PARAMETROS QUE DEFINEN UNA TENSIÓN O UNA CORRIENTE 1. Forma de onda. 2. Valor de pico. 3. Valor eficaz. 4. Valor medio de la señal. 5. Frecuencia/Período de la señal. 6. Factor de cresta 28/04/02 Tema 2: Armónicos 5

6 1. Forma de Onda Definida por su expresión matemática. La forma de onda depende de las cargas de la instalación. Puede ser: Onda senoidal. Onda pulsante. Onda cuadrada. Etc. () = sen ( 2π 50 t) vt Onda no senoidal Señal deformada. PARAMETROS QUE DEFINEN UNA TENSIÓN O UNA CORRIENTE 1. Forma de onda. 2. Valor de pico. 3. Valor eficaz. 4. Valor medio de la señal. 5. Frecuencia/Período de la señal. 6. Factor de cresta 28/04/02 Tema 2: Armónicos 6

7 2. Valor de pico También se denomina Amplitud. Valor máximo que alcanza la señal (tensión o corriente). Parámetro importante en la actualidad: ordenadores, variadores de velocidad, SAIs... Dispositivos rectificadores solo conducen cuando se alcanza el valor de pico. Si el valor de pico no es adecuado mal funcionamiento de ordenadores, paro de cadena de producción... PARAMETROS QUE DEFINEN UNA TENSIÓN O UNA CORRIENTE 1. Forma de onda. 2. Valor de pico. 3. Valor eficaz. 4. Valor medio de la señal. 5. Frecuencia/Período de la señal. 6. Factor de cresta 28/04/02 Tema 2: Armónicos 7

8 3. Valor eficaz Valor rms, valor AC. Definiciones: Valor de alterna que produce la misma disipación de potencia sobre una resistencia que un valor de continua. Valor cuadrático medio. 1 T ( ()) 2 Vrms = v t dt T 0 PARAMETROS QUE DEFINEN UNA TENSIÓN O UNA CORRIENTE 1. Forma de onda. 2. Valor de pico. 3. Valor eficaz. 4. Valor medio de la señal. 5. Frecuencia/Período de la señal. 6. Factor de cresta 28/04/02 Tema 2: Armónicos 8

9 4. Valor medio de la señal El valor medio de una señal periódica es cero: T 1 Vmedio = v() t dt 0 T = 0 Se utiliza el valor medio en medio período. Factor de forma: V Factor de forma = V rms T m 2 Depende de la forma. 2 2 T T = m 2 T 0 Vale 1,11 para señales senoidales puras. () V v t d t Es mayor cuanto más deformada es la onda. PARAMETROS QUE DEFINEN UNA TENSIÓN O UNA CORRIENTE 1. Forma de onda. 2. Valor de pico. 3. Valor eficaz. 4. Valor medio de la señal. 5. Frecuencia/Período de la señal. 6. Factor de cresta 28/04/02 Tema 2: Armónicos 9

10 5. Frecuencia/Período de la señal Frecuencia: número de veces que se repite la señal en un segundo. Europa: 50 Hz. EE.UU.: 60 hz. Periodo: es la inversa de la frecuencia. PARAMETROS QUE DEFINEN UNA TENSIÓN O UNA CORRIENTE 1. Forma de onda. 2. Valor de pico. 3. Valor eficaz. 4. Valor medio de la señal. 5. Frecuencia/Período de la señal. 6. Factor de cresta 28/04/02 Tema 2: Armónicos 10

11 6. Factor de cresta Indica la deformación de una señal periódica. Relaciona el valor eficaz y la amplitud. Vpico CF = Vrms CF vale 2 para una señal senoidal pura. Cuando la señal es deformada el Vp puede ser hasta 4 veces el Vrms. PARAMETROS QUE DEFINEN UNA TENSIÓN O UNA CORRIENTE 1. Forma de onda. 2. Valor de pico. 3. Valor eficaz. 4. Valor medio de la señal. 5. Frecuencia/Período de la señal. 6. Factor de cresta 28/04/02 Tema 2: Armónicos 11

12 6. Factor de cresta Comparación de distintas señales de corriente. A medida que crece la deformación aumenta el factor de cresta. PARAMETROS QUE DEFINEN UNA TENSIÓN O UNA CORRIENTE 1. Forma de onda. 2. Valor de pico. 3. Valor eficaz. 4. Valor medio de la señal. 5. Frecuencia/Período de la señal. 6. Factor de cresta 28/04/02 Tema 2: Armónicos 12

13 6. Factor de cresta Los equipos se especifican para valores máximos de la tensión y corriente eficaces. Suponen que las señales son senoidales son puras. 2 Valor de pico = Valor eficaz. Si la señal está deformada, el valor de pico es mayor que el supuesto. Señal deformada CF > 2 PARAMETROS QUE DEFINEN UNA TENSIÓN O UNA CORRIENTE 1. Forma de onda. 2. Valor de pico. 3. Valor eficaz. 4. Valor medio de la señal. 5. Frecuencia/Período de la señal. 6. Factor de cresta 28/04/02 Tema 2: Armónicos 13

14 Calidad de la energía 1. Perturbaciones de amplitud. 2. Perturbaciones de frecuencia. 3. Desequilibrio de tensión o corriente (sistemas trifásicos). 4. Perturbaciones en la forma de onda: los armónicos. Calidad de la energía 1. Perturbaciones de amplitud. 2. Perturbaciones de frecuencia. 3. Desequilibrio de tensión o corriente (sistemas trifásicos). 4. Perturbaciones en la forma de onda: los armónicos. 28/04/02 Tema 2: Armónicos 14

15 Calidad de la energía Los valores que caracterizan la señal de alimentación eléctrica pueden verse alterados por: Arranque y parada de motores. Fuentes de alimentación. Ordenadores. Interferencias electromagnéticas. Calidad de la energía 1. Perturbaciones de amplitud. 2. Perturbaciones de frecuencia. 3. Desequilibrio de tensión o corriente (sistemas trifásicos). 4. Perturbaciones en la forma de onda: los armónicos. 28/04/02 Tema 2: Armónicos 15

16 Calidad de la energía Pérdida de la calidad cuando se varía alguno de los parámetros de la señal eléctrica: Amplitud. Frecuencia. Desequilibrios en sistemas trifásicos. Forma de onda. Calidad de la energía 1. Perturbaciones de amplitud. 2. Perturbaciones de frecuencia. 3. Desequilibrio de tensión o corriente (sistemas trifásicos). 4. Perturbaciones en la forma de onda: los armónicos. 28/04/02 Tema 2: Armónicos 16

17 Perturbaciones más frecuentes en la red Calidad de la energía 1. Perturbaciones de amplitud. 2. Perturbaciones de frecuencia. 3. Desequilibrio de tensión o corriente (sistemas trifásicos). 4. Perturbaciones en la forma de onda: los armónicos. 28/04/02 Tema 2: Armónicos 17

18 Perturbaciones de amplitud 1. Huecos de tensión. 2. Interrupción de la alimentación. 3. Sobretensión. 4. Sobretensión transitoria. 5. Fluctuación de la tensión. 6. Parpadeo o flicker. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 18

19 1. Hueco de tensión Disminución brusca de la tensión de alimentación a un valor situado entre el 90% y el 1% de la tensión de alimentación declarada, seguida del restablecimiento de la tensión después de un corto lapso de tiempo. Por convenio un hueco de tensión dura de 10 ms a 1 minuto. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 19

20 2. Interrupción de la alimentación Condición en la que la tensión es inferior al 1% de la tensión de alimentación suministrada. También se conocen como Microcortes. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 20

21 Huecos y Microcortes Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 21

22 Causas de los huecos y de las interrupciones de la alimentación Incrementos bruscos de corriente: Cortocircuitos. Arranques o conmutaciones de cargas de gran potencia. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 22

23 Huecos e interrupciones de la alimentación Equipos afectados: Dispositivos electrónicos de potencia. Lámparas de descarga. Ordenadores. Elementos de protección. Electrónica de control. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 23

24 3. Sobretensión Tensión eficaz con un valor superior al 10% de la tensión de alimentación. Corta o larga duración. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 24

25 4. Sobretensión transitoria También llamadas transitorios o impulsos transitorios. Sobretensión oscilatoria o no oscilatoria. De corta duración. Generalmente no amortiguada. Duración máxima de milisegundos. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 25

26 Sobretensiones Causas: Entrada en servicio de grupos electrógenos. Conexiones y desconexiones de elementos de una instalación. Conmutación de los escalones de una batería de condensadores. Rectificadores controlados. Variadores de velocidad. Descargas atmosféricas. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 26

27 Sobretensiones Equipos Afectados Transformadores y motores. Electrónica de potencia. Fuentes de alimentación de ordenadores. Tarjetas de comunicación. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 27

28 Sobretensiones Variación rápida de tensión y transitorios Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 28

29 5. Fluctuación de tensión Serie de variaciones de tensión o variación cíclica de la envolvente de la tensión. Se sitúan en la banda del ±10% a partir del valor nominal. Parpadeo de la luminosidad de las lámparas. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 29

30 5. Fluctuación de tensión Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 30

31 6. Parpadeo o flicker Impresión de inestabilidad de la sensación visual. Causante: estímulo luminoso que fluctúa con el tiempo. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 31

32 Fluctuaciones y Flicker Origen: receptores con variaciones rápidas en su funcionamiento. Equipos que provocan este tipo de perturbaciones: Máquinas de soldadura por resistencia. Molinos de rodadura. Motores en el instante de arranque. Grandes cargas. Electrodomésticos con regulación automática. Lámparas incandescentes y de descarga. Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 32

33 Perturbaciones de la amplitud Perturbaciones de la amplitud Hueco de tensión Interrupción de la alimentación Sobretensión Sobretensión transitoria Fluctuación de la tensión Parpadeo o flicker 28/04/02 Tema 2: Armónicos 33

34 Perturbaciones de frecuencia Variaciones de la frecuencia de la señal. Origen: averías en los sistemas de producción y transporte de energía eléctrica. Efectos: Actuación de protecciones de subfrecuencia. Incorrecto funcionamiento de motores asíncronos y síncronos. Calidad de la energía 1. Perturbaciones de amplitud. 2. Perturbaciones de frecuencia. 3. Desequilibrio de tensión o corriente (sistemas trifásicos). 4. Perturbaciones en la forma de onda: los armónicos. 28/04/02 Tema 2: Armónicos 34

35 Desequilibrio de tensión o corriente (sistemas trifásicos) Origen: incorrecto reparto de cargas en una instalación. Desequilibrios de tensión, en sistemas con neutro distribuido o aislado. Desequilibrios de corriente. Efectos: Corriente de neutro distinta de 0. Sobrecalentamientos en: Cargas. Cables de alimentación. Protecciones. Calidad de la energía 1. Perturbaciones de amplitud. 2. Perturbaciones de frecuencia. 3. Desequilibrio de tensión o corriente (sistemas trifásicos). 4. Perturbaciones en la forma de onda: los armónicos. 28/04/02 Tema 2: Armónicos 35

36 Desequilibrio de corrientes Desequilibrio de corrientes. Desequilibrio de tensiones Calidad de la energía 1. Perturbaciones de amplitud. 2. Perturbaciones de frecuencia. 3. Desequilibrio de tensión o corriente (sistemas trifásicos). 4. Perturbaciones en la forma de onda: los armónicos. 28/04/02 Tema 2: Armónicos 36

37 Perturbaciones en la forma de onda: los armónicos Perturbación armónica: deformación de la forma de onda respecto de la senoidal pura teórica. Origen: conexión de equipos cuya característica tensión-corriente no es lineal. Variadores de velocidad. Equipos informáticos. Etc Calidad de la energía 1. Perturbaciones de amplitud. 2. Perturbaciones de frecuencia. 3. Desequilibrio de tensión o corriente (sistemas trifásicos). 4. Perturbaciones en la forma de onda: los armónicos. 28/04/02 Tema 2: Armónicos 37

38 Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosj. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 38

39 1. Definición de armónico. UNE EN 50160:1996. Tensión armónica: tensión senoidal cuya frecuencia es múltiplo entero de la frecuencia fundamental. Desarrollo de Fourier: Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 39

40 1. Definición de armónico. Armónico: oscilaciones senoidales de frecuencia múltiplo de la fundamental. Una señal periódica se dice que tiene armónicos cuando la forma de onda no es senoidal señal deformada con respecto a una señal senoidal pura. Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 40

41 2. Orden del armónico. Los armónicos se clasifican por su: Orden. Frecuencia. Secuencia. Orden del armónico: número de veces que la frecuencia del armónico es mayor que la frecuencia fundamental. Secuencia: Positiva. Negativa. Neutra, homopolar o de secuencia 0. Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 41

42 3. Espectro armónico. Representación mediante un gráfico de barras de la descomposición de una señal periódica en sus armónicos. Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 42

43 4. Tasa de distorsión armónica (THD). Distorsión total armónica con respecto a la señal total: THD r h + h + h % = 100 h h h h ( ) n n Distorsión total armónica con respecto a la componente fundamental. THD f h2 + h3 + hn % = 100 h ( ) 1 Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 43

44 4. Tasa de distorsión armónica (THD). Ejemplo de cálculo de la distorsión armónica total THD. Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 44

45 4. Tasa de distorsión armónica (THD). Se define un THD para la corriente y para la tensión. El THDi es generado por la carga. El THDv es generado por la fuente como consecuencia de una corriente muy distorsionada. Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 45

46 5. Factor de potencia y cosω. Sólo cuando no hay armónicos coinciden el cosω y el factor de potencia. ( ) ( ) PW PF = S VA ( ) h ( ) 1 h1 PW cos( ϕ ) = S VA Compensación de reactiva con batería de condensadores peligro de resonancia para alguna frecuencia armónica. Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 46

47 5. Factor de potencia y cosω. Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 47

48 6. Factor de desclasificación K. El factor K indica cuanto debe reducirse la potencia nominal de un transformador por la presencia de armónicos. I pico CF K = = I 2 2 rms Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 48

49 7. Factor de cresta y los armónicos. Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 49

50 7. Factor de cresta y los armónicos. El valor eficaz cuando hay armónicos es un dato poco significativo. Es necesario conocer: Tipo de señal. Valor de pico de la señal. THD. Espectro armónico. Medidas correctoras sobre las componentes armónicas más perjudiciales. Los armónicos. Definiciones y parámetros relacionados. 1. Definición de armónico. 2. Orden del armónico. 3. Espectro armónico. 4. Tasa de distorsión armónica (THD). 5. Factor de potencia y cosω. 6. Factor de desclasificación K. 7. Factor de cresta y los armónicos. Armónicos 50

51 Medida de los armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 51

52 Herramientas de medida: Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. Multímetros y pinzas amperímetricas de valor medio. Instrumentación que calcula el valor eficaz real. Multímetros y pinzas TRMS. Equipos de visualización de la forma de onda de la señal. Equipos de medida y análisis de armónicos, y otros parámetros relacionados con la calidad de la señal. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 52

53 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. Instrumentación más extendida y más barata. Diseñados para medir señales senoidales puras. Miden correctamente cuando las cargas son lineales. Cuando hay armónicos proporcionan medidas erróneas. La explicación se encuentra en su procedimiento de medida. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 53

54 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 54

55 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. Factor de forma: V FF = V rms m T 2 Cálculo del valor eficaz: V rms = 1,11 V mt 2 ERROR: una señal distorsionada tiene un FF mayor que 1,11. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 55

56 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. Ejemplo: Valor eficaz medido: 116 Vac. Valor eficaz real: 220 Vac. Error: 50%. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 56

57 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. También conocidos: TRMS. Multímetros. Pinzas amperimétricas. Necesidad de medir señales con armónicos. Más prestaciones y más precisión que la instrumentación de valor medio. Varios sistemas de medida. Circuitos de medida más complejos. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 57

58 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. Método de medida basado en el calentamiento efectivo. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 58

59 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. Respuesta en frecuencia de un medidor. Parámetros importantes: Ancho de banda. Frecuencia de corte. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 59

60 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 60

61 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. Ambientes industriales: Instrumentación de valor medio: comete errores elevados, de hasta un 40%. Instrumentación de valor eficaz: ancho de banda mínimo de 1 khz. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 61

62 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. Permiten visualizar la forma de onda de una señal y medir los parámetros que la caracterizan. Tipos: Equipos de banco. Equipos portátiles. Funciones: Medida: tensión, corriente, resistencias, valores de pico, condensadores, factor de cresta, desfases,... Localización de averías. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 62

63 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. Corriente a la entrada de un convertidor de frecuencia PWM trifásico. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 63

64 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. Equipos que proporcionan cualquier parámetro relacionado con los armónicos: Orden. Frecuencia. Valor eficaz del armónico y de la señal. THD total y particular de cada armónico. Desfase del armónico respecto al fundamental. Factor de cresta. Espectro armónico. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 64

65 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 65

66 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 66

67 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Medida de armónicos 2. Instrumentación que basa su medida en el cálculo del valor medio. 3. Instrumentación de verdadero valor eficaz: multímetros y pinzas TRMS. 4. Instrumentación de verdadero valor eficaz: osciloscopios. 5. Instrumentación de verdadero valor eficaz: medidores de armónicos. 6. Comparativa entre las distintas herramientas de medida. Armónicos 67

68 Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. 4. Resumen. Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 4. Resumen. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Armónicos 68

69 Efectos del incremento del nivel de armónicos en la red: Corriente de neutro más elevada que la de fase. Calentamiento excesivo de los transformadores con cargas inferiores a la nominal. Destrucción de las baterías de condensadores para la compensación de reactiva. Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 4. Resumen. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Armónicos 69

70 2. Definiciones. Carga lineal. Una carga es lineal cuando la corriente que absorbe tiene la misma forma que la tensión que la alimenta. La carga lineal no distorsiona la corriente. Compuesta por componentes pasivos: cargas resistivas, condensadores, inductancias,... Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 4. Resumen. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Armónicos 70

71 2. Definiciones. Carga no lineal. Una carga es no lineal cuando la corriente que absorbe no es de la misma forma que la tensión que la alimenta. La carga no lineal distorsiona la corriente. Compuesta por elementos pasivos y activos: diodos, transistores, tiristores, resistencias, condensadores,... Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 4. Resumen. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Armónicos 71

72 2. Definiciones. Carga no lineal. Consumen corriente a impulsos, cuando la forma de onda de la tensión alcanza un máximo o un mínimo υ señal pulsante. Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 4. Resumen. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Armónicos 72

73 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 4. Resumen. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Armónicos 73

74 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 4. Resumen. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Armónicos 74

75 3. Equipos deformantes. 2. Variador de velocidad. Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 4. Resumen. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Armónicos 75

76 3. Equipos deformantes. 3. Fuente de alimentación monofásica. Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 4. Resumen. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Armónicos 76

77 3. Equipos deformantes. 4. Alumbrado fluorescente. Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 4. Resumen. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Armónicos 77

78 3. Equipos deformantes. 5. Soldadura eléctrica. Cargas Deformantes 2. Definiciones. 1. Cargas lineales. 2. Cargas no lineales. 3. Equipos deformantes. 1. Rectificador cargador. 2. Variador de velocidad. 4. Resumen. 3. Fuente de alimentación monofásica. 4. Alumbrado fluorescente. 5. Soldadura eléctrica. Armónicos 78

79 Efectos y Consecuencias de los armónicos. 2. Efectos de los armónicos. 1. Calentamientos. 2. Salto de protecciones. 3. Resonancia. 4. Vibraciones y acoplamientos. 5. Deterioro de la onda de tensión. Achatamiento. 6. Tensión entre neutro y tierra distinto de cero. Efectos y consecuencias de los armónicos. 2. Efectos de los armónicos. 3. Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. Armónicos 79

80 Efectos y Consecuencias de los armónicos. 3. Consecuencias de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 1. Motores asíncronos. 2. Cables. 3. Condensadores. 4. Ordenadores y cargas informáticas. 5. Impedancia de fuente. 6. Transformadores. 7. Sistemas de alimentación ininterrumpida. Efectos y consecuencias de los armónicos. 2. Efectos de los armónicos. 3. Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. Armónicos 80

81 Efectos y Consecuencias de los armónicos. Causantes principales de los armónicos: PC. Convertidores de frecuencia para motores. Alumbrado halógeno y fluorescente. Afectan a las instalaciones y a los equipos. Detección de los efectos de los armónicos: Simple vista. Medidores de temperatura. Equipos especiales. Efectos y consecuencias de los armónicos. 2. Efectos de los armónicos. 3. Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. Armónicos 81

82 Efectos de los armónicos. 1. Calentamientos. Efecto más importante. Efecto skin o efecto piel. Disminución de la sección de paso. Aumento de la resistencia. Calentamiento por efecto Joule. Efectos de los armónicos. 1. Calentamientos. 2. Salto de las protecciones. 3. Resonancia. 4. Vibraciones y acoplamientos. 5. Deterioro de la onda de tensión. Achatamiento. 6. Tensión entre neutro y tierra distinta de cero. Armónicos 82

83 Efectos de los armónicos. 1. Calentamientos. Equipos perjudicados: Transformadores * Motores eléctricos Magnetotérmicos Conductores de fase Conductores de neutro * Efectos de los armónicos. 1. Calentamientos. 2. Salto de las protecciones. 3. Resonancia. 4. Vibraciones y acoplamientos. 5. Deterioro de la onda de tensión. Achatamiento. 6. Tensión entre neutro y tierra distinta de cero. Armónicos 83

84 Efectos de los armónicos. 2. Salto de las protecciones. Las señales con armónicos se caracterizan por: Valor eficaz pequeño. Valor de pico grande. Salto de los equipos de protección: Magnetotérmicos. Aumento de temperatura provocado por los armónicos. Diferenciales. Corrientes pulsantes. Capacidad para ver o no armónicos. Efectos de los armónicos. 1. Calentamientos. 2. Salto de las protecciones. 3. Resonancia. 4. Vibraciones y acoplamientos. 5. Deterioro de la onda de tensión. Achatamiento. 6. Tensión entre neutro y tierra distinta de cero. Armónicos 84

85 Efectos de los armónicos. 3. Resonancia. Las baterías de condensadores para compensación de reactiva forman un circuito resonante con la instalación inductiva. Puede amplificarse alguno de los armónicos: Efectos más perjudiciales. Destrucción de la batería de condensadores. Efectos de los armónicos. 1. Calentamientos. 2. Salto de las protecciones. 3. Resonancia. 4. Vibraciones y acoplamientos. 5. Deterioro de la onda de tensión. Achatamiento. 6. Tensión entre neutro y tierra distinta de cero. Armónicos 85

86 Efectos de los armónicos. 1. Vibraciones y acoplamientos. Interferencias electromagnéticas. Vibraciones. Cuadros eléctricos. Transformadores. Acoplamientos y ruidos. Redes de telefonía. Pérdida de calidad. Redes de ordenadores. Errores de transmisión. Efectos de los armónicos. 1. Calentamientos. 2. Salto de las protecciones. 3. Resonancia. 4. Vibraciones y acoplamientos. 5. Deterioro de la onda de tensión. Achatamiento. 6. Tensión entre neutro y tierra distinta de cero. Armónicos 86

87 Efectos de los armónicos. 5. Deterioro de la onda de tensión. Achatamiento. Onda de corriente con gran cantidad de armónicos achatamiento de la onda de tensión No se alcanza el valor de pico adecuado. Mal funcionamiento de puentes de diodos: Fuentes de alimentación. Variadores de frecuencia. Pérdidas de datos. Reinicialización de ordenadores. Efectos de los armónicos. 1. Calentamientos. 2. Salto de las protecciones. 3. Resonancia. 4. Vibraciones y acoplamientos. 5. Deterioro de la onda de tensión. Achatamiento. 6. Tensión entre neutro y tierra distinta de cero. Armónicos 87

88 Efectos de los armónicos. 6. Tensión entre neutro y tierra distinta de cero. Resistencia del cable de tierra no es nula. Recomendable: Mantener la tensión entre neutro y tierra cerca de cero voltios. Buen sistema de tierras. Conexión independiente de cada equipo a tierra. Efectos de los armónicos. 1. Calentamientos. 2. Salto de las protecciones. 3. Resonancia. 4. Vibraciones y acoplamientos. 5. Deterioro de la onda de tensión. Achatamiento. 6. Tensión entre neutro y tierra distinta de cero. Armónicos 88

89 Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 1. Motores asíncronos. Calentamiento de los devanados del motor. Pérdidas de rendimiento. Vibraciones del eje del rotor. Averías. Cortocircuitos. Desgaste del eje. Reducción de la vida útil. Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 1. Motores asíncronos. 2. Cables. 3. Condensadores. 4. Ordenadores y cargas informáticas. 5. Impedancia de fuente. 6. Transformadores. 7. Sistemas de alimentación ininterrumpida. Armónicos 89

90 Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 2. Cables. La impedancia de los cables depende de la frecuencia. Los armónicos producen un aumento de esta impedancia. Consecuencias: Deterioro de la calidad de la alimentación. Calentamiento excesivo de los cables. Recomendaciones: Sección mayor que la recomendada. Cables ignífugos. Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 1. Motores asíncronos. 2. Cables. 3. Condensadores. 4. Ordenadores y cargas informáticas. 5. Impedancia de fuente. 6. Transformadores. 7. Sistemas de alimentación ininterrumpida. Armónicos 90

91 Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 3. Condensadores. Su impedancia disminuye con la frecuencia Sobrecarga. Resonancia. Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 1. Motores asíncronos. 2. Cables. 3. Condensadores. 4. Ordenadores y cargas informáticas. 5. Impedancia de fuente. 6. Transformadores. 7. Sistemas de alimentación ininterrumpida. Armónicos 91

92 Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 4. Ordenadores y cargas informáticas. Cargas más contaminantes. Cargas más sensibles a la presencia de armónicos. Sus efectos dependen en gran medida del número de ordenadores en una instalación. La contaminación armónica puede producir achatamiento de la tensión. Consecuencias: Pérdidas de datos. Destrucción de discos duros. Reinicializaciones esporádicas. Mal funcionamiento. Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 1. Motores asíncronos. 2. Cables. 3. Condensadores. 4. Ordenadores y cargas informáticas. 5. Impedancia de fuente. 6. Transformadores. 7. Sistemas de alimentación ininterrumpida. Armónicos 92

93 Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 5. Impedancia de fuente. Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 1. Motores asíncronos. 2. Cables. 3. Condensadores. 4. Ordenadores y cargas informáticas. 5. Impedancia de fuente. 6. Transformadores. 7. Sistemas de alimentación ininterrumpida. Armónicos 93

94 Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 6. Transformadores. Efectos: Calentamiento de los bobinados. Aumento de la impedancia. Desclasificación del transformador. Aumento de pérdidas. Disminución del rendimiento. Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 1. Motores asíncronos. 2. Cables. 3. Condensadores. 4. Ordenadores y cargas informáticas. 5. Impedancia de fuente. 6. Transformadores. 7. Sistemas de alimentación ininterrumpida. Armónicos 94

95 Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 7. Sistemas de alimentación ininterrumpida. Su comportamiento frente a los armónicos depende de su tecnología: SAI clásico con modulación por anchura de pulso y frecuencia de conmutación constante. SAI con modulación por anchura de pulso a frecuencia libre. Consecuencia de los armónicos en componentes conectados a las instalaciones. 1. Motores asíncronos. 2. Cables. 3. Condensadores. 4. Ordenadores y cargas informáticas. 5. Impedancia de fuente. 6. Transformadores. 7. Sistemas de alimentación ininterrumpida. Armónicos 95

96 Soluciones en los cables 2. Importancia del neutro. 3. Calentamiento y protección de los cables. 4. Limitación de los efectos de los armónicos. 5. Sección de los conductores. 6. El fuego en las instalaciones eléctricas. Soluciones en los cables 2. Importancia del neutro. 3. Calentamiento y protección de los cables. 4. Limitación de los efectos de los armónicos. 5. Sección de los conductores. 6. El fuego en las instalaciones eléctricas. Armónicos 96

97 Soluciones en los cables Importancia del neutro Generación, transporte y distribución de la energía eléctrica se realiza en trifásica. En la red de baja tensión se incluye el hilo de neutro. El neutro del secundario del transformador se une a Tierra. El usuario dispone de dos tensiones: 380 V para cargas trifásicas de potencia elevada. 220 V para cargas monofásicas de pequeño consumo. La corriente de neutro es nula si: Carga equilibrada. Corriente es senoidal pura. Soluciones en los cables 2. Importancia del neutro. 3. Calentamiento y protección de los cables. 4. Limitación de los efectos de los armónicos. 5. Sección de los conductores. 6. El fuego en las instalaciones eléctricas. Armónicos 97

98 Soluciones en los cables Importancia del neutro Receptores no lineales distorsión armónica de la corriente. Los armónicos impares están en fase en los tres hilos y su suma sobre el neutro no es nula. Efecto piel: Armónico de orden 3 9 veces Armónico de orden 5 25 veces Consecuencias: Mayor consumo incremento del costo de funcionamiento Mayor riesgo de averías incremento del costo de mantenimiento Soluciones en los cables 2. Importancia del neutro. 3. Calentamiento y protección de los cables. 4. Limitación de los efectos de los armónicos. 5. Sección de los conductores. 6. El fuego en las instalaciones eléctricas. Armónicos 98

99 Soluciones en los cables Importancia del neutro Medidas a adoptar: Análisis previo de las cargas de la instalación. La sección del neutro no debe ser reducida. Interruptores de protección omnipolares. Deben incluir el hilo de neutro. Los relés de protección deben incluir una protección adecuada para el neutro. Soluciones en los cables 2. Importancia del neutro. 3. Calentamiento y protección de los cables. 4. Limitación de los efectos de los armónicos. 5. Sección de los conductores. 6. El fuego en las instalaciones eléctricas. Armónicos 99

100 Soluciones en los cables Calentamiento y protección de los cables Relación: Intensidad de servicio del receptor Máxima intensidad permanente del cable Intensidad de funcionamiento de las protecciones Ampliación de una instalación antigua: Salto de las protecciones Incremento de las corrientes máximas Contaminación armónica Desequilibrio del reparto de carga Soluciones en los cables 2. Importancia del neutro. 3. Calentamiento y protección de los cables. 4. Limitación de los efectos de los armónicos. 5. Sección de los conductores. 6. El fuego en las instalaciones eléctricas. Armónicos 100

101 Soluciones en los cables Limitación de los efectos de los armónicos Criterios: Elección de equipos de baja emisión de armónicos Estructura de la instalación Tensión de alimentación Punto de conexión de las cargas Potencia de cortocircuito Eliminación de ciertos armónicos por medio de filtros pasivos o activos Exigir una alimentación de calidad Soluciones en los cables 2. Importancia del neutro. 3. Calentamiento y protección de los cables. 4. Limitación de los efectos de los armónicos. 5. Sección de los conductores. 6. El fuego en las instalaciones eléctricas. Armónicos 101

102 Soluciones en los cables Sección de los conductores La circulación de corrientes armónicas produce un incremento importante del valor de corriente que circula por la instalación trifásica. Los armónicos más perjudiciales son el de orden 3 y sus múltiplos, ya que se encuentran en fase en los tres conductores de fase y se suman aritméticamente en el conductor de neutro. Soluciones en los cables 2. Importancia del neutro. 3. Calentamiento y protección de los cables. 4. Limitación de los efectos de los armónicos. 5. Sección de los conductores. 6. El fuego en las instalaciones eléctricas. Armónicos 102

103 Soluciones en los cables Sección de los conductores Soluciones en los cables 2. Importancia del neutro. 3. Calentamiento y protección de los cables. 4. Limitación de los efectos de los armónicos. 5. Sección de los conductores. 6. El fuego en las instalaciones eléctricas. Armónicos 103

104 Soluciones en los cables Sección de los conductores Soluciones en los cables 2. Importancia del neutro. 3. Calentamiento y protección de los cables. 4. Limitación de los efectos de los armónicos. 5. Sección de los conductores. 6. El fuego en las instalaciones eléctricas. Armónicos 104

105 Soluciones en los cables Sección de los conductores La circulación de armónicos requiere un sobredimensionamiento de los cables: Incremento de la corriente de circulación Efecto piel Recomendaciones: Incremento del 50% de la sección de los conductores de fase Incremento del 300% de la sección del conductor de neutro Soluciones en los cables 2. Importancia del neutro. 3. Calentamiento y protección de los cables. 4. Limitación de los efectos de los armónicos. 5. Sección de los conductores. 6. El fuego en las instalaciones eléctricas. Armónicos 105

106 Soluciones electrotécnicas 2. Sobredimensionamiento. 3. Transformadores. 4. Filtros pasivos. 5. Dispositivos diferenciales. 6. Compensador activo de armónicos. Soluciones electrotécnicas 2. Sobredimensionamiento. 3. Transformadores. 4. Filtros pasivos. 5. Dispositivos diferenciales. 6. Compensador activo de armónicos. Armónicos 106

107 Soluciones electrotécnicas Introducción Soluciones electrotécnicas 2. Sobredimensionamiento. 3. Transformadores. 4. Filtros pasivos. 5. Dispositivos diferenciales. 6. Compensador activo de armónicos. Armónicos 107

108 Soluciones electrotécnicas Sobredimensionamiento Instalación: Presencia de armónicos Transformador por encima del 75% de su potencia nominal Tensión de mala calidad Incremento del THD individual de cada armónico Primera solución Sobredimensionamiento: Transformador de mayor potencia Cables con sección mayor Esta medida no elimina armónicos pero atenúa sus efectos. Soluciones electrotécnicas 2. Sobredimensionamiento. 3. Transformadores. 4. Filtros pasivos. 5. Dispositivos diferenciales. 6. Compensador activo de armónicos. Armónicos 108

109 Soluciones electrotécnicas Transformadores Utilización de los transformadores: Elementos de adaptación de tensión. Cambiar el régimen de neutro de la instalación. Aislamiento galvánico. Medida de seguridad suplementaria contra contactos directos. Aislamiento y separación de la fuente y las cargas. Confinar armónicos de un determinado rango en una parte de la instalación. Soluciones electrotécnicas 2. Sobredimensionamiento. 3. Transformadores. 4. Filtros pasivos. 5. Dispositivos diferenciales. 6. Compensador activo de armónicos. Armónicos 109