4.- Aumento de tensión/Sobretensión
4.1.- Aumento de tensión
Una subida de tensión (Figura 8), se caracteriza por un aumento en la tensión de c.a. con una duración de 0,5 ciclos a 1 minuto. Entre los motivos más comunes de este tipo de perturbación se encuentran las conexiones de alta impedancia en los neutros, las reducciones repentinas de carga (especialmente de grandes cargas) y los fallos monofásicos en los sistemas trifásicos.
Figura 8: Aumento de tensión
Entre los problemas que pueden aparecer debidos a los aumentos de tensión se encuentran los errores en los datos, parpadeo de luces, degradación de contactos eléctricos, daño en semiconductores de equipos electrónicos y degradación del aislamiento de los equipos. Los sistemas UPS, y los transformadores de “control” ferrorresonante son algunas de las soluciones comunes de estas perturbaciones.
Al igual que en las bajadas de tensión, los aumentos de tensión pueden no ser evidentes hasta que se ven sus consecuencias con el tiempo, Poseer dispositivos UPS y/o de registradores de energía que monitorean los eventos energéticos entrantes del suministro eléctrico ayudan a comprobar el momento y la frecuencia con que ocurren estos eventos.
4.2.- Sobretensión
Las sobretensiones (Figura 9) pueden ser el resultado de problemas de larga duración que crean aumentos de tensión. Una sobretensión puede considerarse un aumento de tensión prolongado. Las sobretensiones también son comunes en áreas donde los valores de referencia de los taps de regulación de los transformadores de suministro están mal configurados y se hacen más notables cuando se reducen las cargas. Estas perturbaciones son más acusadas en determinadas estaciones del año , durante los días festivos o por las noches cuando se reduce el consumo de energía. Las condiciones de sobretensión pueden crear un elevado consumo de corriente y pueden provocar el disparo intempestivo de los disyuntores, además de sobrecalentar y sobrecargar los equipos.
5.- Distorsión de la forma de onda
Figura 9: Sobretensión
5.- Distorsión de la forma de onda
Existen cinco tipos principales de distorsión de forma de onda:
1. Desplazamiento por c.c.
2. Armónicas
3. Interarmónicas
4. Corte intermitente
5. Ruido
5.1.- Desplazamiento por c.c.
La corriente continua (c.c.) puede inducirse a un sistema de distribución de c.a., frecuentemente a consecuencia de un fallo de rectificadores dentro de las diversas tecnologías de conversión c.a. a c.c. que han proliferado en los equipos modernos. La c.c. puede trasponer el sistema de suministro de c.a. y agregar corriente indeseada a dispositivos que ya están funcionando en su nivel nominal. El sobrecalentamiento y la saturación de los transformadores pueden ser el resultado de la circulación de corrientes c.c.. Cuando un transformador se satura no solamente se calienta sino que además es incapaz de entregar toda su potencia a la carga, y la subsiguiente distorsión en la forma de onda puede crear una mayor inestabilidad en los equipos electrónicos.
Un desplazamiento de c.c. se ilustra en la Figura 10.
Figura 10: Desplazamiento por c.c.
La solución a los desplazamientos por c.c es reemplazar el equipo defectuoso que es la fuente del problema. Disponer de equipos muy modulares y reemplazables por el usuario puede incrementar enormemente la facilidad de resolver estos problemas causados por un equipo defectuoso, con un coste mucho menor del que suele necesitarse para la mano de obra de reparación especializada.
5.2.- Armónicas
La distorsión armónica (Figura 11) es la descomposición de la onda senoidal fundamental a frecuencias que son múltiplos de la fundamental (por ejemplo, 150 Hz es la tercera armónica de una frecuencia fundamental de 50 Hz; 3 x 50 = 150). Como ha quedado demostrado en otros posts, el incremento de la resistencia que ofrece un conductor al paso de la corriente alterna y, por consiguiente, su calentamiento, es proporcional al cuadrado de la frecuencia de dicha corriente. Por lo tanto, una tercera armonica incrementará la resistencia de ese conductor nueve veces más que la corriente fundamental, una quinta armónica lo hará veinticinco veces, etc.
Los síntomas de los problemas de las armónicas se hacen evidentes en transformadores y motores, en conductores neutros, condensadores y otros equipos de distribución eléctrica sobrecalentados, así como en el disparo de disyuntores y protecciones y la pérdida de sincronización en los circuitos de cronometraje dependientes de una onda senoidal limpia en el punto de su paso por cero.
La distorsión armónica es un problema importante de los equipos informáticos, por la naturaleza de las fuentes conmutadas de alimentación (SMPS). Estas cargas no lineales, y muchos otros diseños capacitivos, en lugar de tomar corriente en cada medio ciclo, reciben alimentación en cada cresta positiva y negativa de la onda de tensión. La breve corriente de retorno (aproximadamente 1/3 de un ciclo) se combina en el conductor neutro con el resto de retornos de las SMPS utilizando cada una de las tres fases en un sistema típico de distribución. En lugar de restar, los pulsos de corriente en el neutro se suman, y crean corrientes muy elevadas en el conductor neutro, con un máximo teórico de 1,73 veces la corriente máxima de fase. Un conductor neutro sobrecargado puede conducir a tensiones extremadamente altas sobre las ramas de distribución de energía, lo que provoca grandes daños de los equipos conectados. Al mismo tiempo, la carga de estos SMPS se toma en las crestas de cada medio ciclo de tensión, lo que frecuentemente ha llevado a la saturación y consecuente sobrecalentamiento incluso incendio de los transformadores. Otras cargas que contribuyen a este problema son los mecanismos de motores de velocidad variable, las reactancias de iluminación y los grandes sistemas UPS. Los métodos utilizados para mitigar este problema incluyen el sobredimensionamiento de los conductores neutros, la instalación de transformadores de factor k, los filtros y los compensadores activos de armónicos.
Ver posts:
Transformadores de doble secundario: Solución a las cargas no lineales de los grandes grupos rectificadores
Filtros activos, solución para mejorar la calidad de las redes eléctricas
Dimensionado del neutro en instalaciones de BT.
La importante expansión de la industria informática en las últimas décadas, ha mejorado el diseño de las fuentes de alimentación de los equipos de IT mediante estándares internacionales, diseñadas con corrección del factor de potencia que funcionan como cargas lineales sin armónicas.
Figura 11: Distorsión armónica típica de la forma de onda
5.3.- Interarmónicas
La distorsión interarmónica (Figura 12) es un tipo de distorsión de forma de onda que suele ser el resultado de una señal sobrepuesta en la señal de tensión por equipos eléctricos como convertidores de frecuencia estáticos, motores de inducción y dispositivos de generación de arco. Los cicloconvertidores (que controlan grandes motores lineales utilizados en equipos laminadores, cementeras y minerías) crean algunos de los problemas más importantes de las fuentes de alimentación interarmónica. Estos dispositivos transforman la tensión de potencia en una tensión de c.a. de una frecuencia menor o mayor que la de la frecuencia de suministro.
El efecto más notable de las interarmónicas es el parpadeo visual de monitores y luces incandescentes, además de causar un posible calentamiento e interferencia en las comunicaciones.
Figura 12: Distorsión interarmónica de la forma de onda
Las soluciones para las interarmónicas incluyen filtros, compensadores activos, sistemas UPS y una correcta estructura de las instalaciones.
Ver post:
Umbrales críticos de distorsión armónica en instalaciones eléctricas
5.4.- Corte intermitente
El corte intermitente (Figura 13) es una perturbación periódica de la tensión causada por dispositivos electrónicos, como controladores de velocidad variable, atenuadores de luz y soldadura por arco durante el funcionamiento normal. Este problema podría describirse como un problema de impulso transitorio, pero dado que los cortes intermitentes son periódicos en cada medio ciclo, el corte intermitente se considera un problema de distorsión de la forma de onda. Las consecuencias usuales del corte intermitente son el paro total del sistema, la pérdida de datos y los problemas de transmisión de datos.
Figura 13: Corte intermitente
Una solución de los cortes intermitentes es trasladar la carga lejos del equipo que causa el problema (de ser posible). Las UPS y los equipos de filtrado también son soluciones viables para los cortes intermitentes, si el equipo no puede ser trasladado.
5.5.- Ruido
El ruido (Figura 14) es una tensión indeseada o corriente sobrepuesta en la tensión del sistema de energía eléctrica o forma de onda de la corriente. El ruido puede ser generado por dispositivos electrónicos alimentados eléctricamente, circuitos de control, soldadura por arco, fuentes de alimentación para conexiones, transmisores radiales, etc. Los sitios con conexiones de puesta a tierra deficientes hacen que el sistema sea más susceptible al ruido. El ruido puede causar problemas técnicos a los equipos como errores de datos, malfuncionamiento de los equipos, fallo de componentes a largo plazo, fallo del disco duro, y monitores con imagen distorsionada.
Figura 14: Ruido
Existen muchos enfoques diferentes para controlar el ruido, y algunas veces resulta necesario utilizar varias técnicas diferentes en forma conjunta para lograr el resultado requerido. Algunos métodos son los siguientes:
El daño en los datos es uno de los resultados más comunes del ruido. La EMI (Interferencia electromagnética) y la RFI (Interferencia de radiofrecuencia) pueden crear inductancia (corriente y tensión inducidas) en los sistemas que transportan datos, como se ilustra en la Figura 15. Dado que los datos viajan en formato digital (unos y ceros representados por tensión o falta de tensión), el exceso de tensión sobre los niveles operativos de los datos pueden dar la apariencia de datos que no corresponden o viceversa. Un ejemplo clásico de ruido creado por la inductancia es cuando el cableado de la red se extiende a través de un cielo raso y cruza luces fluorescentes. La iluminación fluorescente produce una cantidad significativa de EMI, que si está muy próxima al cableado de red puede causar datos erróneos. Esto también puede ocurrir comúnmente cuando el cableado de red está tendido muy cerca de líneas de potencia de alta capacidad. Los mazos de líneas de potencia frecuentemente terminan tendidos junto al cableado de red en centros de datos con piso falso, lo que aumenta las posibilidades del ruido.
· Aislar la carga mediante una UPS.
· Instalar un transformador de aislamiento blindado y con puesta atierra.
· Reubicar la carga lejos de la fuente de interferencia.
· Instalar filtros de ruido.
· Blindar los cables
Figura 15: Inducción
La solución para este problema en particular incluye trasladar los dispositivos que transportan datos y/o el cableado lejos de la fuente de EMI/RFI, o suministrar un blindaje adicional para los dispositivos de datos y/o su cableado para reducir o anular los efectos de la EMI/RFI.
6.- Fluctuaciones de tensión
Dado que las fluctuaciones de tensión son fundamentalmente diferentes del resto de las anomalías de la forma de onda, se ubican en una categoría aparte. Una fluctuación de tensión (Figura 16) es una variación sistemática de la forma de onda de tensión o una serie de cambios aleatorios de tensión, de pequeñas dimensiones, concretamente entre 95 y 105 % del valor nominal a una frecuencia baja, en general por debajo de 25 Hz.
Figura 16: Fluctuaciones de tensión
Cualquier carga que exhiba variaciones significativas de corriente puede causar fluctuaciones de tensión. Los hornos de arco son la causa más común de fluctuación de tensión en el sistema de transmisión y distribución. Un síntoma de este problema es el parpadeo de luces incandescentes. La eliminación de la carga problemática, el traslado del equipo sensible a otro circuito dedicado o dispositivos UPS son métodos para resolver este problema.
Ver post:
Soluciones para evitar las fluctuaciones de tensión en instalaciones eléctricas
Continua en: Perturbaciones en el suministro eléctrico (y Parte 4ª)
https://imseingenieria.blogspot.com/2020/05/perturbaciones-en-el-suministro_8.html
https://imseingenieria.blogspot.com/2020/05/perturbaciones-en-el-suministro_8.html
No hay comentarios:
Publicar un comentario