Consejos prácticos para medir bien
En este Blog escribimos tips y recomendaciones para que te sea más fácil medir correctamente.

Armónicos en redes eléctricas – Efectos, mediciones y análisis

martes, octubre 02, 2018
       
   

¡El nivel de corriente excede el límite en los conductores!

¡Los interruptores de circuito de sobrecorriente se enciende y no sabes por qué!

¡El motor eléctrico se sobrecalienta y tiene vibraciones excesivas!

 

¿Qué son las frecuencias armónicas?

La distorsión de la señal de potencia en la red eléctrica de la forma sinusoidal ideal, indica un cierto contenido armónico en esta señal. La Figura 1 muestra tres formas de onda de una red trifásica con un alto grado de contenido armónico. La forma de la onda de cada fase está lejos de la sinusoide ideal.

La teoría dice que cada señal distorsionada se puede descomponer en un conjunto de armónicos, siendo múltiplos de la frecuencia fundamental. Para una red eléctrica con frecuencia fundamental de f1 = 50 Hz, todos los armónicos son señales de componentes con frecuencias que son múltiplos de 50 Hz, como f2 = 100 Hz, f3 = 150 Hz, etc.

Figura 1. Gráfico del programa de análisis de Sonel. Tres oscilogramas de corriente en una red trifásica, registrados con el analizador PQM-702.

Ejemplos de impactos negativos de armónicos:

1.- Temperatura del conductor fuera del límite

El efecto piel es la causa del calentamiento excesivo del cable conductor con alto contenido armónico en la señal actual. Para la frecuencia de 50 Hz, el efecto piel es pequeño, pero por encima de los 250 Hz, que corresponde al quinto armónico, el efecto es significativo.

El tercer armónico de corriente y sus múltiplos no se cancelan en una red trifásica de cuatro hilos. La falta del efecto de cancelación del tercer armónico da como resultado la adición de cada corriente armónica de fase en el conductor neutro. En este caso, una corriente que fluirá puede exceder significativamente el límite térmico del conductor neutro. Esto puede provocar un sobrecalentamiento y como resultado, derretir o incluso encender el aislamiento del cable y los materiales inflamables en las proximidades.


2.- Apagones indeseables de la instalación

Los dispositivos de protección en redes eléctricas, como los interruptores de sobrecorriente con elemento bimetálico, están diseñados para funcionar después de superar un cierto umbral de temperatura. Las señales armónicas que causan un calentamiento excesivo de los conductores pueden contribuir al funcionamiento incorrecto de las protecciones diseñadas para funcionar correctamente a 50 Hz. En el caso de un aumento del nivel de frecuencias armónicas, se pueden activar los interruptores de sobrecorriente. La protección se activará prematuramente incluso si el valor RMS de la corriente y la duración del estado de carga parecen estar en el intervalo del dispositivo.

3.- Calentamiento excesivo del transformador

Las altas frecuencias armónicas son la causa del incremento de pérdidas que dan como resultado el aumento de la temperatura de los transformadores. Las pérdidas en el transformador incluyen pérdidas en el núcleo y en los bobinados. Las mayores pérdidas en el núcleo están asociadas con corrientes de Foucault y son proporcionales al cuadrado de la frecuencia. Sin embargo, las mayores pérdidas en los bobinados se asocian con mayores pérdidas térmicas en el conductor. Los dos efectos anteriores causarán un incremento adicional en la temperatura del transformador, lo que podría conducir a su sobrecalentamiento y, en casos extremos, a la destrucción.

#TipMideBien: Puedes monitorear el calentamiento del transformador con la cámara termográfica de Sonel que te permite realizar mediciones de temperatura sin contacto.  

4.- Corta vida del motor

En los motores, la tensión deformada puede causar vibraciones excesivas y mayores pérdidas térmicas a través de la creación de corrientes de Foucault de la misma manera que en los transformadores. También se producen pérdidas térmicas y vibraciones adicionales debido a la generación de campos con la frecuencia de las señales armónicas en el estator.

Cada frecuencia armónica gira el motor a una velocidad diferente. Adicionalmente, la rotación del motor en la dirección nominal, brindada por el fabricante, es causada por armónicos de secuencia positiva, por ejemplo, la primera, la cuarta, la séptima, etc. A su vez, la rotación en la dirección opuesta es causada por armónicos de secuencia negativa del orden de la segunda, quinta, octava, etc. Esta situación puede ser comparada con la conducción de un automóvil, durante la cual el conductor acelera y frena simultáneamente.

Por lo tanto, la presencia de armónicos a niveles por arriba del umbral para un motor dado contribuirá a vibraciones indeseables y calentamiento excesivo, dando como resultado, una vida más corta del motor.

Pasos para realizar diagnósticos y mediciones de armónicos con Sonel

Conecta cualquier analizador de la serie PQM de Sonel de acuerdo a la recomendación del fabricante y pon el modo de medición de amplitudes armónicas, parámetros THD, TID y TDD.

Durante la medición, verifica el nivel de los parámetros THQ, TID y TDD y después, el nivel de cada uno de los armónicos para la corriente y la tensión.

Si el nivel del parámetro excede el umbral de EN 50160, IEEE 519 u otras normas relacionadas, también indicadas por el fabricante, actúa.

Análisis de resultados de mediciones armónicas

Lee los valores medidos por los parámetros THD, TID y TDD y compáralos con los valores límites.

Muestra el conjunto de los valores de amplitudes armónicas como una gráfica de barras, en la forma de valor relativo porcentual a la frecuencia fundamental (ver la figura 2).

Compara con los límites de las amplitudes armónicas para los requisitos brindados, por ejemplo, EN50160.

Figura 2. Pantalla del analizador PQM-707 de Sonel. El espectro representa el porcentaje de señales armónicas en relación con la señal de frecuencia fundamental.

Referencia: Sonel, Power quality analysis. "Harmonic distortions - Effects, measurements, analysis" [documento en línea  acceso: https://www.sonel.pl/en/knowledge-centre/press-articles/power-quality-analysis/harmonic-distortions-effects-measurements-analysis/ acceso: octubre de 2018].

 

Comparte conocimiento 

 
Comentarios
El anuncio no tiene comentarios.
Escribe tu Comentario


 
Captcha Image
 
Trackback Link
http://www.midebien.com/BlogRetrieve.aspx?BlogID=419&PostID=1527632&A=Trackback
Trackbacks
El anuncio no tiene trackbacks.

Notas Recientes


Etiquetas


Archivo

Consejos prácticos para medir bien
En este Blog escribimos tips y recomendaciones para que te sea más fácil medir correctamente.

Armónicos en redes eléctricas – Efectos, mediciones y análisis

martes, octubre 02, 2018
       
   

¡El nivel de corriente excede el límite en los conductores!

¡Los interruptores de circuito de sobrecorriente se enciende y no sabes por qué!

¡El motor eléctrico se sobrecalienta y tiene vibraciones excesivas!

 

¿Qué son las frecuencias armónicas?

La distorsión de la señal de potencia en la red eléctrica de la forma sinusoidal ideal, indica un cierto contenido armónico en esta señal. La Figura 1 muestra tres formas de onda de una red trifásica con un alto grado de contenido armónico. La forma de la onda de cada fase está lejos de la sinusoide ideal.

La teoría dice que cada señal distorsionada se puede descomponer en un conjunto de armónicos, siendo múltiplos de la frecuencia fundamental. Para una red eléctrica con frecuencia fundamental de f1 = 50 Hz, todos los armónicos son señales de componentes con frecuencias que son múltiplos de 50 Hz, como f2 = 100 Hz, f3 = 150 Hz, etc.

Figura 1. Gráfico del programa de análisis de Sonel. Tres oscilogramas de corriente en una red trifásica, registrados con el analizador PQM-702.

Ejemplos de impactos negativos de armónicos:

1.- Temperatura del conductor fuera del límite

El efecto piel es la causa del calentamiento excesivo del cable conductor con alto contenido armónico en la señal actual. Para la frecuencia de 50 Hz, el efecto piel es pequeño, pero por encima de los 250 Hz, que corresponde al quinto armónico, el efecto es significativo.

El tercer armónico de corriente y sus múltiplos no se cancelan en una red trifásica de cuatro hilos. La falta del efecto de cancelación del tercer armónico da como resultado la adición de cada corriente armónica de fase en el conductor neutro. En este caso, una corriente que fluirá puede exceder significativamente el límite térmico del conductor neutro. Esto puede provocar un sobrecalentamiento y como resultado, derretir o incluso encender el aislamiento del cable y los materiales inflamables en las proximidades.


2.- Apagones indeseables de la instalación

Los dispositivos de protección en redes eléctricas, como los interruptores de sobrecorriente con elemento bimetálico, están diseñados para funcionar después de superar un cierto umbral de temperatura. Las señales armónicas que causan un calentamiento excesivo de los conductores pueden contribuir al funcionamiento incorrecto de las protecciones diseñadas para funcionar correctamente a 50 Hz. En el caso de un aumento del nivel de frecuencias armónicas, se pueden activar los interruptores de sobrecorriente. La protección se activará prematuramente incluso si el valor RMS de la corriente y la duración del estado de carga parecen estar en el intervalo del dispositivo.

3.- Calentamiento excesivo del transformador

Las altas frecuencias armónicas son la causa del incremento de pérdidas que dan como resultado el aumento de la temperatura de los transformadores. Las pérdidas en el transformador incluyen pérdidas en el núcleo y en los bobinados. Las mayores pérdidas en el núcleo están asociadas con corrientes de Foucault y son proporcionales al cuadrado de la frecuencia. Sin embargo, las mayores pérdidas en los bobinados se asocian con mayores pérdidas térmicas en el conductor. Los dos efectos anteriores causarán un incremento adicional en la temperatura del transformador, lo que podría conducir a su sobrecalentamiento y, en casos extremos, a la destrucción.

#TipMideBien: Puedes monitorear el calentamiento del transformador con la cámara termográfica de Sonel que te permite realizar mediciones de temperatura sin contacto.  

4.- Corta vida del motor

En los motores, la tensión deformada puede causar vibraciones excesivas y mayores pérdidas térmicas a través de la creación de corrientes de Foucault de la misma manera que en los transformadores. También se producen pérdidas térmicas y vibraciones adicionales debido a la generación de campos con la frecuencia de las señales armónicas en el estator.

Cada frecuencia armónica gira el motor a una velocidad diferente. Adicionalmente, la rotación del motor en la dirección nominal, brindada por el fabricante, es causada por armónicos de secuencia positiva, por ejemplo, la primera, la cuarta, la séptima, etc. A su vez, la rotación en la dirección opuesta es causada por armónicos de secuencia negativa del orden de la segunda, quinta, octava, etc. Esta situación puede ser comparada con la conducción de un automóvil, durante la cual el conductor acelera y frena simultáneamente.

Por lo tanto, la presencia de armónicos a niveles por arriba del umbral para un motor dado contribuirá a vibraciones indeseables y calentamiento excesivo, dando como resultado, una vida más corta del motor.

Pasos para realizar diagnósticos y mediciones de armónicos con Sonel

Conecta cualquier analizador de la serie PQM de Sonel de acuerdo a la recomendación del fabricante y pon el modo de medición de amplitudes armónicas, parámetros THD, TID y TDD.

Durante la medición, verifica el nivel de los parámetros THQ, TID y TDD y después, el nivel de cada uno de los armónicos para la corriente y la tensión.

Si el nivel del parámetro excede el umbral de EN 50160, IEEE 519 u otras normas relacionadas, también indicadas por el fabricante, actúa.

Análisis de resultados de mediciones armónicas

Lee los valores medidos por los parámetros THD, TID y TDD y compáralos con los valores límites.

Muestra el conjunto de los valores de amplitudes armónicas como una gráfica de barras, en la forma de valor relativo porcentual a la frecuencia fundamental (ver la figura 2).

Compara con los límites de las amplitudes armónicas para los requisitos brindados, por ejemplo, EN50160.

Figura 2. Pantalla del analizador PQM-707 de Sonel. El espectro representa el porcentaje de señales armónicas en relación con la señal de frecuencia fundamental.

Referencia: Sonel, Power quality analysis. "Harmonic distortions - Effects, measurements, analysis" [documento en línea  acceso: https://www.sonel.pl/en/knowledge-centre/press-articles/power-quality-analysis/harmonic-distortions-effects-measurements-analysis/ acceso: octubre de 2018].

 

Comparte conocimiento 

 
Comentarios
El anuncio no tiene comentarios.
Escribe tu Comentario


 
Captcha Image
 
Trackback Link
http://www.midebien.com/BlogRetrieve.aspx?BlogID=419&PostID=1527632&A=Trackback
Trackbacks
El anuncio no tiene trackbacks.

Notas Recientes


Etiquetas


Archivo