Ing Electricista
Páginas: 28 (6857 palabras)
Publicado: 23 de octubre de 2012
TEORIA Y DISEÑO DE FILTROS DE ARMÓNICOS EN SISTEMAS ELÉCTRICOS THEORY AND DESIGN OF HARMONIC FILTERS FOR ELECTRICAL SYSTEMS Juan Manuel Gers PhD GERS USA Weston, Florida jmgers@gersusa.com
RESUMEN Se presenta en este artículo un método para diseñar filtros sintonizados en sistemas eléctricos. El artículo incluye el procedimiento de medición y análisis de parámetros eléctricos. El diseño delfiltro parte de requerimientos de reactivos para el dimensionamiento inicial del capacitor. Con un primer valor de éste se seleccionan la inductancia y la resistencia de acuerdo al Q apropiado para el sistema. Utilizando el flujo de armónicos se calculan los niveles de corriente por los elementos y se verifica que no excedan los nominales. En caso de ser ellos excedidos, se modifican los parámetrosy se hacen nuevas corridas hasta que se obtengan valores satisfactorios. El procedimiento es ilustrado en una planta industrial aunque puede ser igualmente usado en sistemas de distribución asociados a empresas de energía. ABSTRACT This article presents a method to design tuned filters in electrical systems. The article includes a procedure for the measurement and analysis of electricalparameters. The filter design starts from the reactive requirements for the sizing of the capacitor. With a first value of this, the inductance and reactance are selected according to the appropriate Q for the system. The values of currents through the different elements are calculated with a harmonic flow to verify that they do not exceed the nominal values. If they are exceeded, the parameters aremodified and new runs are carried out until good values are attained. The overall procedure is illustrated with an industrial plant although it can be also used with distribution systems associated to utilities. , PALABRAS CLAVES Armónicos, Filtros, distorsión de voltaje, distorsión de corriente. KEY WORDS Harmonics, Filters, Voltage Distortion, Current Distortion.
INTRODUCCIÓN La distorsión en lasformas de onda de los voltajes y corrientes en un Sistema de Potencia, es un problema cada vez mayor debido al incremento en cantidad y capacidad de dispositivos electrónicos no-lineales en los sistemas de potencia. La distorsión de una señal referente a una sinusoidal pura se expresa en términos de componentes armónicos o armónicos simplemente. En una señal eléctrica, un armónico es definido comoel contenido de la señal cuya frecuencia es un múltiplo entero de la frecuencia original del sistema. Para determinar si hay una buena calidad en el servicio de energía, debe conocerse con certeza la magnitud y tipo de los armónicos presentes en la red y la fuente que los produce, con el fin de determinar la medida remedial mas apropiada. Para el efecto debe seguirse un método de solución quegarantice que las magnitudes de operación satisfagan las características de equipos estandarizados y que las sobretensiones por efecto de armónicos no filtrados, sean tolerables. Además se verifica que los valores satisfagan los límites indicados en la norma IEEE-519. Un aspecto que finalmente se menciona es el relacionado con la especificación apropiada de los elementos de acuerdo a equipos defabricación normalizada. Los siguientes párrafos presentan la fundamentación y el proceso respectivo.
1 1.1 CONCEPTOS GENERALES FUENTES QUE GENERAN ARMONICOS
Los armónicos de voltaje y corriente son generados por cargas especiales, comúnmente denominadas cargas deformantes. Las principales cargas generadoras de armónicos en un sistema eléctrico de potencia son las siguientes: Hornos de arco voltaicoDrives que alimentan motores de DC Drives que alimentan motores de AC Rectificadores AC/DC
En baja tensión aparecen otros productores de armónicos, aunque de menor importancia por cuanto sus efectos son mas limitados; entre estos se incluyen: soldadores eléctricos, dispositivos con transformadores de núcleo saturable, lámparas fluorescentes y en general alumbrado que requiera el empleo de...
RESUMEN Se presenta en este artículo un método para diseñar filtros sintonizados en sistemas eléctricos. El artículo incluye el procedimiento de medición y análisis de parámetros eléctricos. El diseño delfiltro parte de requerimientos de reactivos para el dimensionamiento inicial del capacitor. Con un primer valor de éste se seleccionan la inductancia y la resistencia de acuerdo al Q apropiado para el sistema. Utilizando el flujo de armónicos se calculan los niveles de corriente por los elementos y se verifica que no excedan los nominales. En caso de ser ellos excedidos, se modifican los parámetrosy se hacen nuevas corridas hasta que se obtengan valores satisfactorios. El procedimiento es ilustrado en una planta industrial aunque puede ser igualmente usado en sistemas de distribución asociados a empresas de energía. ABSTRACT This article presents a method to design tuned filters in electrical systems. The article includes a procedure for the measurement and analysis of electricalparameters. The filter design starts from the reactive requirements for the sizing of the capacitor. With a first value of this, the inductance and reactance are selected according to the appropriate Q for the system. The values of currents through the different elements are calculated with a harmonic flow to verify that they do not exceed the nominal values. If they are exceeded, the parameters aremodified and new runs are carried out until good values are attained. The overall procedure is illustrated with an industrial plant although it can be also used with distribution systems associated to utilities. , PALABRAS CLAVES Armónicos, Filtros, distorsión de voltaje, distorsión de corriente. KEY WORDS Harmonics, Filters, Voltage Distortion, Current Distortion.
INTRODUCCIÓN La distorsión en lasformas de onda de los voltajes y corrientes en un Sistema de Potencia, es un problema cada vez mayor debido al incremento en cantidad y capacidad de dispositivos electrónicos no-lineales en los sistemas de potencia. La distorsión de una señal referente a una sinusoidal pura se expresa en términos de componentes armónicos o armónicos simplemente. En una señal eléctrica, un armónico es definido comoel contenido de la señal cuya frecuencia es un múltiplo entero de la frecuencia original del sistema. Para determinar si hay una buena calidad en el servicio de energía, debe conocerse con certeza la magnitud y tipo de los armónicos presentes en la red y la fuente que los produce, con el fin de determinar la medida remedial mas apropiada. Para el efecto debe seguirse un método de solución quegarantice que las magnitudes de operación satisfagan las características de equipos estandarizados y que las sobretensiones por efecto de armónicos no filtrados, sean tolerables. Además se verifica que los valores satisfagan los límites indicados en la norma IEEE-519. Un aspecto que finalmente se menciona es el relacionado con la especificación apropiada de los elementos de acuerdo a equipos defabricación normalizada. Los siguientes párrafos presentan la fundamentación y el proceso respectivo.
1 1.1 CONCEPTOS GENERALES FUENTES QUE GENERAN ARMONICOS
Los armónicos de voltaje y corriente son generados por cargas especiales, comúnmente denominadas cargas deformantes. Las principales cargas generadoras de armónicos en un sistema eléctrico de potencia son las siguientes: Hornos de arco voltaicoDrives que alimentan motores de DC Drives que alimentan motores de AC Rectificadores AC/DC
En baja tensión aparecen otros productores de armónicos, aunque de menor importancia por cuanto sus efectos son mas limitados; entre estos se incluyen: soldadores eléctricos, dispositivos con transformadores de núcleo saturable, lámparas fluorescentes y en general alumbrado que requiera el empleo de...
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