SOLUCIÓN BAJAS EN ARMÓNICOS SERIE FREEMAQ Febrero 2014

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

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...

EFECTOS DE LOS ARMÓNICOS Redución del factor de Potencia. Pérdida e ineficiencia del sistema eléctrico Pérdidas del conductor y calentamiento del transformador (efecto piel - skin effect) 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

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

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

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

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 Baja Frecuencia F <150 kHz THD Flicker Fracuencia Media 150 kHz< f < 30MHz Conducido Alta Frecuencia f > 30MHz Radiado IEC61800-3

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 IEC61000-2-2 IEC61000-2-4 THDi IEC61000-3-4 IEC61000-3-12 IEEE519 - 1992 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

COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM)| IEC61800-2-4 CLASE DESCRIPCIÓN THDv (%) CLASE 1 Ubicación donde el equipamiento es muy sensibles a las perturbaciones. Esta clase corresponde a las redes protegidas y tiene niveles de compatibilidad que son más bajos que el nivel del sistema de suministro público 5% CLASE 2 Esta clase se aplica generalmente a los PAC (Puntos de acoplamiento común) con el sistema de suministro público y para IPC (Puntos Internos de acoplamiento) con los sistemas de suministro industriales o de otro tipo de suministros privados. 8% CLASE 3 Esta clase sólo se aplica a los IPC (Puntos Internos de acoplamiento) en entornos industriales. Cuenta con niveles de compatibilidad más altos para algunas variables de perturbación que la Clase 2. Por ejemplo, esta clase debe ser considerado cuando se aplica una de las siguientes condiciones: • La parte principal de la carga se suministra a través de convertidores; • Uso máquinas de soldadura; • Motores de gran tamaño se ponen en marcha frecuentemente; • Las cargas varían rápidamente 10% Nota: IEC61800-2-4 establece la distorsión armónica individual en tensión

COMPATIBILIDAD ELECTROMAGNÉTICA (CEM)| IEC61800-3-12 Límites actuales de las emisiones para el equipo trifásico equilibrado < 76A Corrientes armónicas individuales admisibles In/I1 (%) Factores de distorsión de corriente armónica admisibles% Rsce Mínimo I5 I7 I11 I13 THD PWHD 33 10.7 7.2 3.1 2 13 22 66 14 9 5 3 16 25 120 19 12 7 4 28 250 31 20 37 38 350 40 15 10 48 46

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/IL Valores permitidos para cada tensión armónica individual Usos Típicos 10 2.5 – 3 % Clientes especiales con acuerdos especiales 20 2.0 – 2.5 % 1 – 2 grandes cargas 50 1.0 – 1.5 % Cargas de alto rendimiento 100 0.5 – 1 % 5 – 20 cargas medias de salida 1000 0.05 – 0.1 % Un gran número de cargas de bajo rendimiento Orden Armónico Isc/IL <11 11≤h<17 17≤h<23 23≤h<35 35≤h THDi <20* 4.0 2.0 1.0 0.6 0.3 5.0 20<50 7.0 3.5 2.5 0.5 8.0 50<100 10.0 4.5 1.5 0.7 12.0 100<1000 5.5 15.0 >1000 6.0 1.4 20.0 Aplicaciones Especiales Sistema General Sistemas dedicados THD (voltaje) 3% 5% 10% Isc: Corriente máxima de cortocircuito @ PCC IL : máximo consumo de corriente por la carga @ PCC

SD700 FREEMAQ FR SD700 FREEMAQ FL SD700 SD700 FREEMAQ FA SD700 KOMPAKT

¿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,…)?

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 ≈ 40% THDi <35% THDi <15% THDi <5% THDi <4% L1 L2 L1 L3 L2 15

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%

TECNOLOGÍA BAJA EN ARMÓNICOS | PASSIVE TUNNED FILTERING Zg L1 L2 C1 C2 1st 5th 7th Variación Impedancia de red (Zg) f5th f7th Filtros Sintonizados diseñados para eliminar 5ºor 7º armónico 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 1st 5th 7th

TECNOLOGÍA BAJA EN ARMÓNICOS | SD700FL FILTRO NOTCH Zg L3 C1 1st 5th 7th 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

TECNOLOGÍA BAJA EN ARMÓNICOS| SD700FR VARIADOR REGENERATIVO 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

TECNOLOGÍA BAJA EN ARMÓNICOS| SD700FA FILTRO ARMÓNICO ACTIVO 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.

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.

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 %. H5 H7 H11 H13 H17 … 10% 4.5% 4% IEEE519

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).

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.

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

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

SD700FA FILTRO ACTIVO DE ARMÓNICOS | MODO DE OPERACIÓN La prioridad determina la distribución de corriente del filtro SD700FA dentro de las funciones disponibles PRIORIDAD HRH HHR HR 1st Armónicos 2nd Reactiva Máx. Armónicos 3rd 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. 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 Nivel pre-establecido

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