¿Cómo reducir el impacto de los armónicos en los cuadros de baja tensión?

Los armónicos en los sistemas eléctricos pueden plantear desafíos importantes para los tableros de distribución de bajo voltaje, generando problemas como sobrecalentamiento, aumento del consumo de energía, reducción de la vida útil de los equipos e interferencias con dispositivos electrónicos sensibles. Como proveedor de tableros de distribución de baja tensión, entendemos la importancia de mitigar el impacto de los armónicos para garantizar el funcionamiento confiable y eficiente de los sistemas eléctricos. En esta publicación de blog, discutiremos varias estrategias para reducir el impacto de los armónicos en los tableros de distribución de bajo voltaje.

Comprender los armónicos y sus efectos

Antes de profundizar en las estrategias de mitigación, es fundamental comprender qué son los armónicos y cómo afectan a los cuadros de distribución de baja tensión. Los armónicos son voltajes o corrientes que operan a frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental del sistema de energía (por ejemplo, 50 Hz o 60 Hz). Estos armónicos son generados por cargas no lineales, como variadores de frecuencia, sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS), computadoras y sistemas de iluminación modernos.

Cuando estas cargas no lineales consumen corriente, distorsionan la forma de onda sinusoidal del suministro eléctrico, introduciendo corrientes armónicas en el sistema. Estas corrientes armónicas pueden causar calentamiento adicional en conductores, transformadores y aparamenta debido al aumento de la corriente efectiva. Con el tiempo, esto puede provocar la degradación del aislamiento, fallas prematuras de los componentes e incluso incendios eléctricos. Además, las corrientes armónicas pueden provocar resonancias en el sistema eléctrico, provocando distorsiones de tensión e interferencias con otros equipos.

1. Diseño adecuado del sistema

El primer paso para reducir el impacto de los armónicos en los tableros de baja tensión es incorporar principios adecuados de diseño del sistema. Esto incluye:

• Análisis de carga: Realice un análisis de carga exhaustivo para identificar cargas no lineales y sus características armónicas. Esto ayudará a determinar la distorsión armónica total (THD) y el espectro armónico del sistema eléctrico. Sobre la base de este análisis, se pueden seleccionar medidas de mitigación apropiadas.
• Dimensionamiento de Conductores y Transformadores: Conductores y transformadores sobredimensionados para soportar el calentamiento adicional provocado por corrientes armónicas. Esto puede ayudar a prevenir el sobrecalentamiento y prolongar la vida útil de estos componentes.
• Separación de cargas no lineales: Separe físicamente las cargas no lineales de las cargas lineales para reducir el acoplamiento de corrientes armónicas. Esto se puede lograr mediante el uso de alimentadores o paneles de distribución separados para cargas no lineales.

2. Uso de filtros armónicos

Los filtros de armónicos son dispositivos diseñados para reducir el nivel de armónicos en un sistema eléctrico. Hay dos tipos principales de filtros de armónicos: filtros pasivos y filtros activos.

• Filtros pasivos: Los filtros pasivos constan de condensadores, inductores y resistencias conectados en una configuración específica para proporcionar una ruta de baja impedancia para las corrientes armónicas. Son relativamente simples y rentables, pero su rendimiento se limita a frecuencias armónicas específicas.
• Filtros activos: Los filtros activos utilizan electrónica de potencia para inyectar corrientes armónicas que son iguales en magnitud pero opuestas en fase a las corrientes armónicas generadas por cargas no lineales. Esto anula efectivamente las corrientes armónicas y reduce la THD en el sistema eléctrico. Los filtros activos son más flexibles y pueden adaptarse a las condiciones cambiantes de carga, pero también son más caros.

Como proveedor de cuadros de baja tensión, podemos recomendar e integrar los filtros de armónicos adecuados en nuestros cuadros en función de los requisitos específicos del sistema eléctrico.

3. Selección de equipos de bajos armónicos

Otra estrategia eficaz para reducir el impacto de los armónicos es seleccionar equipos con bajos armónicos. Muchos dispositivos eléctricos modernos, comoArrancador suave universalyArrancador suave pequeño, están diseñados para producir menos armónicos en comparación con sus homólogos tradicionales. Estos dispositivos utilizan electrónica de potencia avanzada y algoritmos de control para minimizar la distorsión de la forma de onda eléctrica.

Al especificar equipos para un sistema eléctrico, es importante considerar las características armónicas del equipo y elegir productos que cumplan con las normas y regulaciones pertinentes. Por ejemplo, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) ha establecido estándares para emisiones de corrientes armónicas, como IEC 61000-3-2.

4. Instalación de Transformadores de Aislamiento

Los transformadores de aislamiento se pueden utilizar para aislar cargas no lineales del resto del sistema eléctrico y reducir la transferencia de corrientes armónicas. Al proporcionar aislamiento eléctrico, los transformadores de aislamiento pueden evitar que las corrientes armónicas regresen al suministro eléctrico principal y causen interferencias con otros equipos.

Además de reducir el impacto de los armónicos, los transformadores de aislamiento también pueden brindar otros beneficios, como mejorar la calidad de la energía, proteger contra descargas eléctricas y reducir la interferencia electromagnética (EMI).

5. Monitoreo y Mantenimiento

El monitoreo y mantenimiento periódico del sistema eléctrico son esenciales para asegurar el funcionamiento efectivo del cuadro de baja tensión y la mitigación de armónicos. Esto incluye:

• Monitoreo armónico: Instalar equipos de monitoreo de armónicos para monitorear continuamente el nivel de armónicos en el sistema eléctrico. Esto ayudará a detectar cualquier cambio en el espectro armónico y a tomar las medidas adecuadas para evitar problemas.
• Inspección y pruebas: Realizar inspecciones y pruebas periódicas del cuadro de baja tensión y sus componentes para garantizar su correcto funcionamiento. Esto incluye verificar si hay conexiones sueltas, sobrecalentamiento y degradación del aislamiento.
• Mantenimiento del filtro: Si se instalan filtros de armónicos, se les debe dar mantenimiento periódicamente para garantizar su rendimiento óptimo. Esto incluye revisar los capacitores, inductores y otros componentes en busca de daños o deterioro y reemplazarlos según sea necesario.

Conclusión

Los armónicos pueden tener un impacto significativo en el rendimiento y la confiabilidad de los tableros de distribución de baja tensión. Al implementar las estrategias analizadas en esta publicación de blog, como el diseño adecuado del sistema, el uso de filtros de armónicos, la selección de equipos con bajos armónicos, la instalación de transformadores de aislamiento y el monitoreo y mantenimiento regulares, el impacto de los armónicos se puede reducir de manera efectiva.

Como proveedor de tableros de distribución de bajo voltaje, estamos comprometidos a brindar a nuestros clientes tableros de distribución y soluciones de alta calidad diseñados para resistir los desafíos que plantean los armónicos. Si está interesado en obtener más información sobre nuestros tableros de distribución de bajo voltaje o necesita ayuda para reducir el impacto de los armónicos en su sistema eléctrico, contáctenos para una consulta. Esperamos trabajar con usted para garantizar el funcionamiento confiable y eficiente de su infraestructura eléctrica.

Referencias

1. Práctica recomendada por IEEE para control de armónicos y compensación reactiva de convertidores de potencia estática, norma IEEE 519-2014.
2. Comisión Electrotécnica Internacional, Compatibilidad electromagnética (EMC) - Parte 3-2: Límites - Límites para emisiones de corriente armónica (corriente de entrada del equipo ≤ 16 A por fase), IEC 61000-3-2:2018.
3. McLyman, coronel Wm. T., Manual de diseño de transformadores e inductores, cuarta edición, CRC Press, 2004.