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SOLUCIÓN BAJAS EN ARMÓNICOS SERIE FREEMAQ Febrero 2014

SOLUCIÓN BAJAS EN ARMÓNICOS SERIE FREEMAQ Febrero 2014. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Causas de los armónicos. Efectos de los armónicos. Fórmulas Útiles. Estándares EMC – THD. Tec . Bajas en Armónicos. SD700FA AHF. Causa de los armónicos. Cargas Trifásicas:

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SOLUCIÓN BAJAS EN ARMÓNICOS SERIE FREEMAQ Febrero 2014

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  1. SOLUCIÓN BAJAS EN ARMÓNICOS SERIE FREEMAQ Febrero 2014

  2. 1 2 3 4 5 6 Causas de los armónicos Efectos de los armónicos Fórmulas Útiles Estándares EMC – THD Tec. Bajas en Armónicos SD700FA AHF

  3. Causa de los armónicos • Cargas Trifásicas: • n = (k·6± 1): 5, 7, 11, 13, 21, …. • Variador de frecuencia, rectificadores, Hornos de arco eléctrico, … • No generan armónicos tripleN. • Los Filtros Activos de 3 hilos cancelan la distorsión. • Cargas Monofásicas: • TripleN & n = (k·6 ± 1): 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 … • PC’s, faxes, dimmers, LED’s, cargas de móviles , Máquinas de soldadura , etc… • Provoca altas corrientes por el neutro • Los armónicos tripleN se anulan con FA de 4 hilos Donde: k = 1, 2, 3, 4, 5...

  4. EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS • Redución del factor de Potencia. Pérdida e ineficiencia del sistema eléctrico • Pérdidas del conductor y calentamiento del transformador (efecto piel - skineffect) • Daños en los condensadores y resonancia. (corriente de alta frecuencia circula a través de caminos de baja impedancia sobrecargando los condensadores) • Sobrecarga del conductor de neutro y transformador debido al exceso de corriente de secuencia zero (tripleN) • Sobrecalentamiento del motor. Secuencias de rotación negativa en motores • Disparos de las protecciones inesperadas (fusibles, interruptores, relés , etc..) • Fallo de generadores diesel en stand-by Voltaje Corriente RMS Potencia Aparente S= V ·I

  5. FÓRMULAS ÚTILES • Factor de desplazamiento (cos ) • Distorsión Armónica Total de la corriente THDi (%) • Factor de Potencia (PF) • Potencia Aparente

  6. FÓRMULAS ÚTILES Centros de transformación S (kVA), Zout (%), Vout (V) PCC Red Pública Zsc Línea Principal L (m), Sección Cable(mm2), Material (Cu or Al), Conductores (#) Red Privada PCC Zt Transformador usuario S (kVA), Zout (%), Vout (V) IPC1 Zf’ Evolución del nivel de THDi IPC1 Evoulución del nivel THDu Sistemas de Distribución L (m), Sección Cable (mm2), Material (Cu o Al), Conductores(#) Zf2’ Zf2’’ Zf2’’’ IPC2 Cargas no lineales P (kW), H (%), cos φ IPC2 Zf3’ Cargas Lineales P (kW), Cos φ IPC3 IPC3 Zf4’’’ Zf4’’ Zf4’ PCC: Punto acoplamiento común IPC Punto de acoplamiento interno

  7. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM) | INTRODUCCIÓN CEM Compatibilidad Electromagnética EMI Interferencia Electromagnética EMS Susceptibilidad Electromagnética Nivel de Inmunidad del Dispositivo Nivel de Inmunidad Mínimo Amplitud MARGEN DE COMPATIBILIDAD CLASE AMBIENTAL Nivel de Emisión Máxima Nivel de Emisión del dispositivo Espectro frecuencia

  8. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA | INTRODUCCCIÓN CEM Compatibilidad Electromagnética EMI Interferencia Electromagnética EMS Susceptibilidad Electromagnética • Radio Frecuencia • Conducida • Radiada • Sobretensión • Transitorios Eléctricos rápidos • Descargas electrostáticas • THD • Caidas de tensión, interrupciones • Fracuencia Media • 150 kHz< f < 30MHz • Conducido • Baja • Frecuencia • F <150 kHz • THD • Flicker • Alta • Frecuencia • f > 30MHz • Radiado IEC61800-3

  9. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM) | NORMATIVA • Marcado CE variador de velocidad requiere el cumplimiento de la norma EMC 2004/108/CE • EMC 2004/108/CE requiere el cumplimiento de la norma IEC61800-3 EMC 2004/108/CE • IEC61800-3 establece que el fabricante deberá proporcionar el nivel de armónicos de corriente en ciertas condiciones. IEC61800-3 ¿Niveles decompatibilidad? THDv THDi IEC61000-2-2 IEC61000-2-4 IEEE519 - 1992 IEC61000-3-4 IEC61000-3-12 • Prácticas recomendadas y requerimientos para el control de los armónicos en Sistemas eléctricos • VHD y THDv (%) individual dependen de Isc/IL • CHD y THDI (%) individal dependen de Isc/IL • IEC61000-2-2: Redes públicas de baja tensión • IEC61000-2-4: Instalaciones Industriales y redes no públicas. • VHD y THDv (%)individual en función de la clase ambiental definida. • Redes públicas hasta 600V • THD y PWHD hasta: • IEC61000-3-4 <16A • IEC61000-3-12 < 75A

  10. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM)| IEC61800-2-4 Nota: IEC61800-2-4 establece la distorsión armónica individual en tensión

  11. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM)| IEC61800-3-12 Límites actuales de las emisiones para el equipo trifásico equilibrado < 76A

  12. COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM)| IEE519 - 1992 Límite de distorsión de voltaje individual y total en el PCC (THDv) Límite de distorsión de corriente individual y total en el PCC(THDi): Isc: Corriente máxima de cortocircuito @ PCC IL : máximo consumo de corriente por la carga @ PCC

  13. SD700 FREEMAQ FR SD700 FREEMAQ FL SD700 SD700 FREEMAQ FA SD700 KOMPAKT

  14. ¿QUÉ DEBO HACER? • La selección apropiada de la tecnología se basará en los siguientes conceptos: • Es nuevo el proyecto o no? • Qué cantidad y cuál es la potencia individual de las fuentes de armónicos? • Cuáles son los requisitos para la compensación de energía reactiva(cos)? • Hay presencia de armónicos TripleN(3, 9, 15,…)?

  15. TECNOLOGÍA MITIGACIÓN ARMÓNICOS INDUCT. CC SD500, SD700F1&2 INDUCT. 3% SD700 series MULTIPULSO SD700 series 12,18,24p FILTRO NOTCH SD700 FREEMAQ FL AFE SD700 FREEMAQ FR THDi <15% THDi ≈ 40% THDi <35% THDi <5% THDi <4% L1 L2 L1 L3 L2

  16. TECNOLOGÍA BAJA EN ARMÓNICOS| SD700 VARIADORES MULTIPULSO • PE ofrece variadores de 12, 18, 24 pulsos • Los rectificadores se desplazan 30º / 15º / 7,5º • La armónicos de corriente generados son: n = kp ± 1, Dónde: k = 1, 2, 3, 4, 5... p = número de pulsos 12 pulsos; 11, 13, 23, 25, 35, 37, 47, 49, … 18 pulsos; 17, 19, 35, 37, 53, 55, …. 24 pulsos; 23, 25, 47, 49,… 6p THDi ≈ 35% 12p THDi ≈ 15% Considere que... El THDi en el lado de baja tensión del transformador seguirá siendo 35%(igual que en el variador de 6 pulsos) 18p THDi ≈ 9% 24p THDi ≈ 5%

  17. TECNOLOGÍA BAJA EN ARMÓNICOS | PASSIVE TUNNED FILTERING Zg L2 L1 5th C1 7th 1st C2 Variación Impedancia de red (Zg) f7th f5th • Filtros Sintonizados diseñados para eliminar 5ºor 7ºarmónico con una determinada impedancia de red fija (Zg) • Variación en Zg→ Aumento THDi • Variación en Zg→ Puede causar Resonancia • Valido para instalaciones originales, las ampliación modifican las condiciones de diseño del filtro 5th 7th 1st

  18. TECNOLOGÍA BAJA EN ARMÓNICOS | SD700FL FILTRO NOTCH L1 L2 Zg L3 C1 5th 7th 1st SD700FL • THDi < 5%, por debajo de los límites establecidos en IEEE519 para todos ISC / IL. • Filtros Notch LCL diseñado para atenuación de armónicos general e independiente de la impedancia de red (Zg) • Variación en Zg → No afecta a THDi . ZL1>> Zg • Construido con componentes eléctricos robustos • Nunca causa resonancia

  19. TECNOLOGÍA BAJA EN ARMÓNICOS| SD700FR VARIADOR REGENERATIVO L1 L2 Zg C1 SD700FR • THDi < 5%, por debajo de los límites definidos en IEEE519 para todos ISC / IL. • Cos Φ = 1.0 ajustable a cualquier condición de carga • Regeneración de Energía para ahorrar y crear registros de Energía • Tensión de motor constante frente a caidas de tensión de entrada gracias al control de tensión de bus CC. • Menor cableado y ahorro considerable de espacio • Sin coste de instalación adicional

  20. TECNOLOGÍA BAJA EN ARMÓNICOS| SD700FA FILTRO ARMÓNICO ACTIVO SD700FA Variadores de 6 pulsos y otras fuentes de distorsión • Funciona como una fuente de corriente monitorizando la corriente de carga o la corriente de línea en el punto de interconexión, e inyecta la onda de corriente inversa que cancela la distorsión armónica • THDi control de todas las cargas: Cancelación armónica selectiva o cancelación total del espectro de armónicos a cualquier condición de carga • Cos Φ = 1.0: Permite el control dinámico del factor de desplazamiento. • Solución competitiva y compacta para instalaciones existentes. • La centralizacion de la cancelación de corrientes armónicas permite soluciones más competitivas.

  21. SD700FA FILTRO ACTIVO DE ARMÓNICOS| CONEXIÓN • Una configuración en lazo abierto mide la corriente de la carga e inyecta corriente armónica inversa que cancela la distorsión armónica • Una configuración en lazo cerrado mide la corriente de línea en el punto de interconexión e inyecta armónicos de corriente opuestos hasta alcanzar el valor deseado por el usuario.

  22. SD700FA FILTRO ACTIVO DE ARMÓNICOS | ALGORITMO SELECTIVO = + • Estableciendo la cancelación selectiva de armónicos usted será capaz de compensar en perfecta oposición de fase hasta 6 armónicos individuales simultáneamente hasta el orden 25º armónico (Dependiendo de la frecuencia de conmutación). • El usuario puede configurar el contenido final de cada armónico en %. IEEE519

  23. SD700FA FILTRO ACTIVO DE ARMÓNICOS | CANCELACIÓN TOTAL = + • Estableciendo el algoritmo de cancelación total del espectro de armónicos, la unidad no se centrará en un orden de armónico específico. Cualquier armónico se cancelará mediante la inyección de una onda en oposición de fase que resulta de restar la onda fundamental de (50Hz).

  24. SD700FA FILTRO ACTIVO DE ARMÓNICOS | ARMONICOS DE SECUENCIA CERO • Los armónicos de secuencia cero o tripleN son los armónicos impares múltiplos de 3 (3,9,15,…) causados por las cargas monofásica (soldadores monofásicas, iluminación de bajo consumo, ordenadores, etc..) • Los armónicos TripleN circulan en fase por las tres lineas. Puesto que la corriente en el neutro es igual a la suma de las corrientes en las lineas, la corriente de neutro es In = 3 · I3 • SD700FA no tiene conexión de neutro y no filtra los armónicos de secuencia cero. Por lo tanto, se deben utilizar otras técnicas de filtrado como: transformador estrella-triángulo, Inductancia Zig-Zag, filtros 4 hilos.

  25. SD700FA FILTRO ACTIVO DE ARMÓNICOS | SELECCIÓN • SD700FA es un Filtro Activo de Armónicos de 3 hilos (FAA) con un rango desde 100A a 630A. La capacidad del equipo se expresa en corriente RMS. • El valor de corriente RMS de un determinado espectro de armónicos se calcula con la siguiente fórmula: Por ejemplo: H1 = 300Arms H5 = 60% =180Arms H7 =43% =129Arms H11 =25% =75Arms H13 =17% =51Arms

  26. SD700FA FILTRO ACTIVO DE ARMÓNICOS | SELECCIÓN • SD700FA puede realizar al mismo tiempo, la compensación de energía reactiva mediante la inyección de corriente reactiva o inductiva • En comparación con los bancos de condensadores tradicionales, la compensación de reactiva del filtro SD700FA es continua, rápida y suave (no hay transitorios de conmutación). • La capacidad en corriente reactiva del filtro se añade a la capacidad requerida en armónicos. El nuevo rango de corriente reactiva se calcula de la siguiente manera. Por ejemplo: P = 800kW Ul = 400V DPF = cos φ = 0.90 DPF’ = cos φ’ = 0.95 IARMS_ARM=239A rms

  27. SD700FA FILTRO ACTIVO DE ARMÓNICOS | MODO DE OPERACIÓN • La prioridad determina la distribución de corriente del filtro SD700FA dentro de las funciones disponibles • ARMONICOS: El SD700FA inyecta corriente armónica hasta los valores prefijados (% Hi o% Iarms). Una vez que se alcance, la capacidad restante se puede utilizar por la siguiente prioridad. Nivel pre-establecido • REACTIVA: El SD700FA inyecta corriente reactiva que intentando alcanzar el cos φ preestablecido. Como anteriormente, la capacidad restante se puede utilizar para la siguiente prioridad. • MAX. ARMONICOS:Si se cumplen los niveles de armónicos establecidos, y hay capacidad de corriente restante. El SD700FA puede seguir inyectando corriente armónica con el fin de cancelar completamente los armónicos

  28. POWER ELECTRONICS Gracias por su atención Más info: www.power-electronics.com

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