Filtro armónico activo
Módulos de filtro de armónicos activos de pared y rack
¿Qué son los armónicos?
Los armónicos se refieren a las frecuencias adicionales presentes en un sistema eléctrico que son múltiplos de la frecuencia fundamental. En un sistema de energía ideal, la frecuencia fundamental suele ser de 50 o 60 Hz, según la región. Sin embargo, debido a la presencia de cargas no lineales y otras perturbaciones, se pueden introducir armónicos en el sistema.
Armónicos de cargas no lineales. Las cargas lineales, como los dispositivos electrónicos de potencia (p. ej., rectificadores, inversores, variadores de frecuencia), pueden causar distorsión en la forma de onda de la corriente, lo que resulta en corrientes armónicas. Estas corrientes armónicas contienen frecuencias que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental. Por ejemplo, el segundo armónico es el doble de la frecuencia fundamental, el tercer armónico es el triple de la frecuencia fundamental, y así sucesivamente.
¿Cuáles son los efectos de los armónicos?
Los armónicos son componentes de frecuencia que son múltiplos enteros de la frecuencia fundamental en un sistema eléctrico. En los sistemas de energía, los armónicos pueden ser causados por cargas no lineales, como dispositivos electrónicos de potencia, variadores de velocidad y ciertos tipos de iluminación. Estas cargas no lineales generan formas de onda de corriente no sinusoidales, lo que resulta en una distorsión armónica en las formas de onda de voltaje y corriente del sistema de energía.
Los dispositivos generadores de armónicos más comunes se enumeran a continuación: fuentes de alimentación conmutadas, soldadores, UPS, convertidores de frecuencia antiguos con tecnología de convertidor de potencia de tiristores, variadores de motor, convertidores con rectificadores controlados, controlador de CC para variadores de CC, hornos de inducción.
Dispositivos generadores de armónicos más comunes a partir de cargas no lineales.
¿Cuáles son los efectos de los armónicos?
Los efectos de los armónicos se pueden clasificar en varias áreas:
● Sobrecalentamiento del equipo: las corrientes armónicas que fluyen a través de transformadores, cables y otros componentes pueden causar un mayor calentamiento debido a las pérdidas adicionales asociadas con los armónicos. Esto puede provocar una reducción de la vida útil del equipo, un aumento de los costos de mantenimiento e incluso fallas del equipo.
● Distorsión de corriente y voltaje: las corrientes armónicas pueden causar distorsión de voltaje, lo que genera una forma de onda de voltaje de suministro distorsionada. Esto puede afectar a los equipos electrónicos sensibles, provocando fallos de funcionamiento y mayores tasas de error. Las corrientes armónicas también pueden fluir a través del conductor neutro, lo que produce una distorsión de la corriente neutra y un calentamiento adicional en el conductor neutro.
● Resonancia: Los armónicos pueden interactuar con la impedancia del sistema y crear condiciones de resonancia, donde se amplifica la respuesta del sistema a ciertas frecuencias. La resonancia puede provocar un aumento de la distorsión del voltaje y la corriente, daños al equipo e inestabilidad del sistema.
● Degradación de la calidad de la energía: los armónicos pueden provocar una mala calidad de la energía, incluido un factor de potencia reducido, un aumento de la distorsión armónica total (THD) y una simetría de forma de onda distorsionada. Estos problemas pueden resultar en mayores pérdidas de energía, reducción de la eficiencia del sistema y aumento de los costos de electricidad.
● Interferencia: Los armónicos pueden causar interferencias electromagnéticas (EMI) en los sistemas de comunicación, afectando el funcionamiento de equipos sensibles como sistemas de telecomunicaciones, sistemas de audio/vídeo y redes de datos.
Para mitigar los efectos de los armónicos, se pueden tomar varias medidas, incluido el uso de filtros de armónicos, diseñar y operar sistemas de energía con baja distorsión armónica y cumplir con las normas y directrices pertinentes para el control de armónicos.
Filtro armónico activo Intone Power-AHF
El filtro armónico activo AHF de Intone Power es una solución perfecta e integral para los problemas de calidad de la energía de la red eléctrica, como la potencia reactiva de los armónicos y el desequilibrio de carga trifásica. El filtro armónico activo AHF de Intone Power, que se encuentra en paralelo a la red eléctrica, puede detectar la onda armónica en la red eléctrica a tiempo, generar la corriente de compensación de fase inversa a través del convertidor y filtrar dinámicamente la onda armónica en la red eléctrica.
Los filtros armónicos activos Intone Power-AHF son productos electrónicos de potencia estáticos que emplean lógica digital y semiconductores IGBT para sintetizar una forma de onda de corriente que se inyecta en la red eléctrica para cancelar las corrientes armónicas causadas por cargas no lineales. Los filtros armónicos activos AHF emplean transformadores de corriente para medir la corriente de carga y determinar el contenido de corriente armónica presente. El funcionamiento de los filtros armónicos activos AHF no se ve afectado por diversas formas de carga y estructuras de la red eléctrica. Además, no producen oscilaciones armónicas junto con el sistema, lo que permite un control armónico perfecto bajo diversas cargas.
Estructura de topología interna del filtro armónico activo
Los AHF también tienen la capacidad de corregir el factor de potencia de desplazamiento (DPF) deficiente y el equilibrio de la corriente de la red eléctrica. La corrección del DPF se puede proporcionar para cargas adelantadas (capacitivas) o retrasadas (inductivas) que causan un DPF deficiente. El equilibrio de la corriente de red se logra midiendo la corriente de secuencia negativa presente e inyectando la negativa inversa. Secuencia de corriente para equilibrar la corriente de la red aguas arriba. Mientras tanto, Intone Power-AHF tiene la función de controlar el desequilibrio de corriente de carga trifásica, manejando así de manera integral diversos asuntos de calidad de energía en la red eléctrica.
Las funciones principales
● Combinación del método FFT y la teoría de la potencia instantánea
● Multifuncional: combinación de mitigación de armónicos, corrección del factor de potencia (tanto de potencia inductiva como capacitiva) y compensación de desequilibrio.
● Amplio rango de filtrado de armónicos: de 2º a 51º orden armónicos
● Excelente corrección de desequilibrio: secuencias tanto negativas como cero, mitiga la corriente neutra.
● Alta eficiencia de filtrado de armónicos de > 98,4%
Funciones principales del filtro armónico activo
● Tiempo de respuesta rápido: menos de 5 ms
● Alta estabilidad: evita la resonancia debido a la eliminación automática de armónicos
● El amplio voltaje de entrada y el rango de frecuencia se adaptan a entornos eléctricos hostiles.
● Libre de sobrecarga debido a la salida de limitación de corriente automática
● HMI con pantalla táctil de 7 o 10 pulgadas para programar y monitorear varios parámetros eléctricos, PQ, alarmas y registros
● Funcionamiento conectado en paralelo disponible: se pueden conectar 12 módulos en paralelo
● Aplicación flexible: diseño modular integrado en gabinetes estándar o personalizados
● Adaptabilidad ambiental: temperatura de 10 grados C a 50 grados C (sin reducción de potencia)
● Fácil instalación y mantenimiento: instalación de complementos de módulos AHF para reemplazo o expansión
● Protección de hardware: Protección contra sobretensión de bus V; Protección contra sobretensión
● Protección de software: protección contra sobrecorriente instantánea de CA; protección contra sobrecorriente real de CA; Protección contra sobretensión del bus V; protección contra sobretensión de CA; protección contra subtensión de CA, protección contra sobrecalentamiento;
Módulos montados en rack y pared
Los módulos de rack de filtro armónico activo de Intone Power se refieren a unidades AHF que están diseñadas para instalarse en un rack o gabinete. Estos módulos suelen contener los componentes necesarios, como electrónica de potencia, circuitos de control y sistemas de refrigeración, para realizar la función de compensación de potencia reactiva. Los módulos montados en bastidor se utilizan comúnmente en aplicaciones industriales, centros de datos e instalaciones eléctricas a gran escala donde se requieren múltiples unidades AHF.
módulos rack de filtro activo de armónicos
Los módulos de pared con filtro armónico activo están diseñados para su instalación directamente en una pared o superficie de montaje. Son unidades compactas que integran los componentes necesarios en un solo gabinete, lo que las hace adecuadas para aplicaciones más pequeñas o ubicaciones donde el espacio es limitado. Los módulos AHF montados en la pared se utilizan comúnmente en edificios comerciales, oficinas e instalaciones eléctricas más pequeñas.
Módulos de pared de filtro activo de armónicos.
Los módulos Intone Power-AHF admiten: 15A,25A,30A,50A,75A,100A,125A,150A, de 220V a 690V, tanto para redes de 50Hz como de 60Hz.
Tanto los módulos AHF montados en rack como en pared tienen el mismo propósito de compensación de potencia reactiva y estabilización de voltaje. La elección entre los dos depende de los requisitos específicos de la instalación, el espacio disponible y otros factores como las necesidades de escalabilidad y capacidad de expansión.
Beneficios del filtro armónico activo
Calidad de energía mejorada
El beneficio más evidente de los filtros de armónicos activos es la mejora de la calidad de la energía. Al mitigar activamente los armónicos y corregir los factores de potencia, estos filtros garantizan que el suministro eléctrico sea estable y limpio. Esto da como resultado una reducción significativa de la distorsión de voltaje, minimiza el riesgo de mal funcionamiento del equipo y mejora el rendimiento general de los dispositivos sensibles.
Eficiencia Energética
Los filtros armónicos activos pueden ayudar a mejorar la eficiencia energética de varias maneras. Al reducir la necesidad de energía reactiva de la empresa de servicios públicos, reducen las pérdidas de energía. Además, permiten que los equipos funcionen de manera más eficiente al mantener un factor de potencia cercano a la unidad. Esto se traduce en facturas de energía más bajas y una huella ambiental reducida.
Beneficios del filtro de armónicos activo
Beneficios del filtro de armónicos activo
La presencia de armónicos puede ser perjudicial para los equipos eléctricos. Puede provocar sobrecalentamiento, reducción de la vida útil del equipo y, en algunos casos, fallas catastróficas. Los filtros armónicos activos desempeñan un papel crucial en la protección de los equipos de estos efectos nocivos, asegurando que los activos de la instalación permanezcan en buenas condiciones de funcionamiento.
Cumplimiento de Estándares
Muchos países y regiones cuentan con regulaciones y estándares estrictos para garantizar la calidad de la energía. Los filtros armónicos activos ayudan a las instalaciones a cumplir estos requisitos al controlar eficazmente el factor de potencia y la distorsión armónica. El cumplimiento no sólo evita posibles sanciones sino que también garantiza un suministro de energía confiable y estable.
Ahorro de costos
Si bien existe un costo inicial asociado con la instalación de filtros armónicos activos como los SVG, el ahorro de costos a largo plazo puede ser sustancial. Las facturas de energía más bajas, los costos de mantenimiento reducidos y la vida útil extendida de los equipos contribuyen a un retorno de la inversión convincente.
Aplicaciones típicas de los filtros armónicos activos
Los filtros de armónicos activos encuentran aplicaciones en una variedad de industrias e instalaciones donde la calidad y la eficiencia de la energía son fundamentales. Algunas aplicaciones típicas incluyen:
Instalaciones de fabricación
Los entornos de fabricación suelen tener una multitud de cargas no lineales, como variadores de frecuencia, soldadores y máquinas CNC. Estas cargas sonconocidas por crear armónicos quepueden provocar problemas de calidad de energía. Se emplean filtros armónicos activos para garantizar una calidad de energía estable, minimizar el tiempo de inactividad del equipo y optimizar el uso de energía.
Filtro de armónicos activo en instalaciones de fabricación.
Centros de datos
Los centros de datos son muy sensibles a las perturbaciones en la calidad de la energía. Cualquier interrupción en el suministro de energía puede provocar pérdida de datos y fallas del sistema. Los filtros de armónicos activos se utilizan para proteger contra la distorsión de voltaje y garantizar el funcionamiento continuo de la infraestructura de TI crítica.
Filtro de armónicos activo en centro de datos.
Edificios comerciales
En los edificios comerciales, existen numerosas cargas, incluida la iluminación, los sistemas HVAC y los ascensores, que pueden causar problemas en la calidad de la energía. Los filtros de armónicos activos ayudan a mantener la calidad de la energía, reducen los costos de energía y protegen los sistemas del edificio.
Filtro activo de armónicos en sistema HVAC.
Sistemas de energía renovable
A medida que las fuentes de energía renovable como la solar y la eólica se vuelven más frecuentes, los filtros armónicos activos desempeñan un papel vital para garantizar la calidad de la energía generada e inyectada a la red. Ayudan a regular la producción de estas fuentes de energía intermitentes, haciéndolas más confiables y eficientes.
Filtro de armónicos activo en estación de carga de vehículos eléctricos
Grandes Plantas Industriales
Las grandes plantas industriales con una amplia gama de maquinaria y procesos a menudo enfrentan desafíos relacionados con la calidad de la energía. Los filtros de armónicos activos se utilizan para gestionar los factores de potencia y mitigar los armónicos, lo que da como resultado una mayor eficiencia y protección del equipo.
Filtro activo de armónicos en hornos de arco eléctrico.