Soluciones para mitigación de Armónicas en Aplicaciones con Convertidores

Las armónicas son componentes de corriente con frecuencia en general superiores a la frecuencia fundamental de la red eléctrica (50 o 60 Hz), que se suman a la corriente fundamental, causando distorsión de la forma de onda de la tensión del sistema y reduciendo su factor de potencia.

Las corrientes armónicas fluyendo en un sistema eléctrico pueden producir varios efectos no deseados, como distorsiones de tensión en puntos de interconexión con otras cargas, sobrecalentamiento de cables, entre otros.

La manera de cuantificar la distorsión total de una forma de onda es a través de la distorsión armónica Total (THD), todas las cargas no lineares producen corrientes armónicas que son inyectadas en el sistema de potencia, debido a que la corriente no tiene forma senoidal. Entre otros ejemplos de cargas no lineares, podemos mencionar las siguientes:

  • Lámparas fluorescentes
  • Rectificadores
  • Fuentes conmutadas
  • Convertidores de frecuencia
  • Hornos a arco

EFECTOS NEGATIVOS DE LAS ARMÓNICAS

  • Corrientes adicionales que no producen trabajo, ocasionando pérdidas y reduciendo el factor de potencia, aumentando del costo de la energía eléctrica.
  • Calentamiento excesivo de componentes como motores, condensadores, transformadores.
  • Aumento de la corriente total, limitando ampliaciones del sistema eléctrico.
  • Aumento de la temperatura en los cables y equipos de maniobra.
  • Funcionamiento irregular en los equipos de protección y control.
  • Distorsión de la tensión de alimentación e interferencias electromagnéticas.
  • Vibraciones, ruido acústico y quema de reactores y lámparas de descarga.


MINIMIZACIÓN DE ARMÓNICAS PARA LA OPTIMIZACIÓN DE SU RED ELÉCTRICA

Una vez identificado el nivel de armónicas existen formas de minimizarlas, para que queden dentro de los límites aceptables, ya que no es económicamente viable ni posible eliminar todas las armónicas.

De esta forma, para muchos casos, solamente utilizando convertidores con rectificador 6 pulsos y reactancia de entrada o inductor en el bus CC ya es posible cumplir las recomendaciones de máxima distorsión de tensión de la IEEE 519, que cumple con las recomendaciones apropiadas.


OPCIONES PARA MITIGACIÓN DE ARMÓNICOS EN EL SISTEMA, EN LA APLICACIÓN DE CONVERTIDORES

  • Utilización de convertidores de frecuencia WEG CFW11, CFW700 y CFW500 a partir del tamaño F con inductor en el bus CC.
  • Utilización de reactancia de red en convertidores de frecuencia WEG CFW500, CFW300, CFW100 y MW500 que no poseen inductor en el bus CC.
  • Aumento del número de cargas lineares con relación a las no lineares
  • Separación de sistemas de alimentación de cargas lineares y no lineares, teniendo así límites de THD de tensión (5% y 10%).
  • Utilización de rectificador de mayor número de pulsos, alimentándolo a través de transformador con múltiples secundarios.
  • Uso de filtros activos para sistemas con múltiples convertidores.
  • Utilización de filtros pasivos de armónicas.
  • Utilización de accionamientos con rectificador activo en la entrada – AFE (regenerativos).

La recomendación de la IEEE 519 es de que en el PCC (punto de acoplamiento común) la THD (V) sea ≤ 5%. En muchas aplicaciones, este límite es adoptado como única exigencia.




Límites de distorsión de tensión

Tensión del 

barramiento 

en el PCC

Armónica individual (%)

Distorsión armónica total – THD (%)

V≤1,0 kV

5,0

8,0


Para más información sobre Mitigación de Armónicas: proyectos1@recordelectric.com - 0981-300-199