Introducción al Análisis Armónico de Redes E Instalaciones Eléctricas

Introducción

 

La tensión que se suministra a los usuarios y la corriente resultante de sus equipos deberían se ondas senoidales perfectas de 60 Hz, sin embargo, las no linealidades presentes en el sistema y en las cargas de los usuarios, causan distorsión en las formas de onda de tensión y corriente. Las cargas no lineales producen corrientes no senoidales (alto contenido de armónicas) a pesar de que se alimenten de una tensión senoidal pura. La distorsión de la corriente provoca la distorsión de la tensión cuando fluye por las impedancias de la red eléctrica.

  • • Las principales causas de la producción de armónicas son las siguientes:
  • Distorsión debida a la saturación magnética de materiales.
  • Configuración geométrica de máquinas eléctricas.
  • Comportamiento no-lineal de las cargas, es decir, comportamiento de interrupción periódica repetitiva en circuitos eléctricos.

• Efectos de las armónicas en la red eléctrica desde el punto de vista técnico

Desde el punto de vista técnico, las armónicas producen una serie de efectos negativos, que se resumen en lo siguiente:

  • Incremento de pérdidas en la red eléctrica y equipos.
  • Disminución de la vida útil de los equipos.
  • Pérdida de la calidad y de la confiabilidad del sistema eléctrico.

Aunque las corrientes armónicas de las cargas son las responsables de la distorsión de la tensión, una carga individual no puede controlar dicha distorsión, porque también depende de las corrientes solicitadas por el resto de las cargas y de la impedancia del sistema eléctrico.

Por tanto, una misma carga provocará diferentes niveles de distorsión en la tensión en función de donde se encuentre dentro del sistema eléctrico. El reconocimiento de esta circunstancia da lugar a la división de las responsabilidades en el control de la distorsión armónica.

La norma IEEE 519-1992, establece una serie de recomendaciones y requisitos para el control de las armónicas en los sistemas eléctricos y especifica lo siguiente:

  • El control de la cantidad de armónicas de corriente inyectadas al sistema eléctrico la deberá tener el consumidor.
  • Si se asume que la inyección de armónicas de corriente se encuentra dentro de límites razonables, el control de la distorsión de tensión lo deberá ejercer la entidad que tiene el control de la impedancia del sistema eléctrico, que generalmente será la compañía suministradora.

En el sistema eléctrico, las armónicas pueden provocar resonancias serie y paralelo entre las impedancias propias del sistema y los elementos capacitivos conectados al mismo (generalmente bancos de compensación de reactivos y filtros pasivos), lo que puede dar lugar a la aparición de tensiones excesivas y a la circulación de corrientes elevadas por los bancos de capacitores.

• Técnicas para mitigar las armónicas en redes eléctricas

  • Reducir la aportación de corrientes armónicas
  • Utilizar filtros sintonizados
  • Modificar la respuesta a la frecuencia del sistema eléctrico
  • Filtros activos
  • Filtros pasivos

  

Enfoque

Durante el curso el participante aprenderá lo siguiente:

 Los conceptos básicos relacionados con las cargas generadoras de armónicas y los efectos sobre los diferentes componentes de la red eléctrica.

 Los conceptos básicos relacionados con el método de análisis de Fourier, definiciones y conceptos fundamentales de la energía eléctrica.

 Se hace referencia a los métodos de mitigación y medición de armónicas.

 Se hace referencia a la normatividad Norteamericana IEEE 519-1992 y la forma en que se aplica.

A quién va dirigido

 Ingenieros en planeación de sistemas eléctricos industriales.

 Ingenieros responsables del sistema eléctrico de una planta de producción.

 Consultores y diseñadores de sistemas eléctricos.

 Ingenieros responsables de los estudios especializados de redes eléctricas.

Temario

1.1. Introducción

• Antecedentes breves

• Cargas lineales y no lineales

• ¿Qué son las armónicas?

• Relación entre armónicas de corriente y de voltaje

• Armónicas versus transitorios

1.2. Métodos de Análisis Armónico

1.3. Series de Fourier

1.3.1. Función periódica

1.3.2. Series trigonométricas

1.3.3. Series de Fourier y fórmulas Euler

1.3.4. Funciones pares e impares

1.3.5. La integral de Fourier

1.4. Conceptos fundamentales de energía eléctrica

1.4.1. Circuitos lineales con alimentación senoidal

1.4.2. Circuitos no lineales con alimentación senoidal

1.4.3. Circuitos lineales o no lineales con alimentación no senoidal

1.5. Definiciones

1.5.1. Índices de Distorsión

a). Distorsión armónica total

b). Distorsión total de demanda

c). Interferencia telefónica

d). Factor K

1.6. Situación actual de las armónicas en la industria

a). Origen del problema de las armónicas

b). Efectos de las armónicas en la red eléctrica

c). Importancia del problema de las armónicas

d). Importancia desde el punto de vista técnico

e). Incremento del uso de cargas no lineales

1.7. Fuentes de Armónicas

1.7.1. Fuentes tradicionales de armónicas

a). Transformadores

b). Máquinas rotatorias

i). Generación de armónicas en alternadores síncronos

ii). Generación de armónicas en motores de inducción

c). Hornos de arco

d). Lámparas fluorescentes

1.7.2. Nuevas fuentes de armónicas

a). Generación de armónicas en compensadores estáticos, Convertidores de frecuencia y rectificadores

b). Armónicas generadas por ciclo-convertidores

1.7.3. Fuentes futuras de armónicas

1.8. Efectos de la distorsión armónica sobre la red y los equipos eléctricos y electrónicos

1.8.1. Efectos a largo plazo

1.8.2. Efectos a corto plazo

1.8.3. Efectos de las armónicas en máquinas rotatorias

a). Máquinas de inducción

b). Generador síncrono

1.8.4. Efectos de las armónicas en transformadores

1.8.5. Efectos de las armónicas en bancos de capacitores, líneas y cables

1.8.6. Efectos de las armónicas en equipo convertidor

1.8.7. Protecciones

1.8.8. Equipo electrónico

1.8.9. Medición

1.8.10. Efectos de las armónicas en relevadores

1.8.11. Efectos de armónicas en interruptores

1.8.12. Dispositivos electromagnéticos

1.8.13. Dispositivos de estado sólido

1.8.14. Efectos de las armónicas en equipo residencial y comercial

1.8.15. Efectos de las armónicas en comunicaciones

1.8.16. Pérdidas

1.8.17. Pérdidas por armónicas en casas habitación

1.8.18. Pérdidas en los alimentadores (redes de distribución de baja tensión)

1.8.19. Efectos de las armónicas en la respuesta del sistema de potencia

a). Resonancia Paralelo

b). Resonancia Serie

c). Relación de corto circuito

1.8.20. Efectos de las armónicas en líneas y cables

1.9. Normatividad sobre el problema armónico

1.9.1. Objetivos específicos de la guía IEEE 519 -2004

1.9.2. Aplicaciones de la norma IEEE 519 en un contexto armónico

1.9.3. Responsabilidades básicas referentes a la contaminación de armónicas a la red

1.9.4. Sobre los índices de distorsión armónica

1.9.5. Recomendaciones de la norma IEEE 519-2004

1.10. Medición de Armónicas

1.10.1. Medición de Armónicos Inicial

1.10.2. Equipo de medición

1.10.3. Puntos de Medición

a). Sistemas de distribución

b). Sistemas industriales

1.11. Aplicación de la guía para interpretar la norma 519-2004

1.11.1. Aplicación de los Límites Armónicos en la Industria

1.12. Análisis armónico en redes eléctricas

1.13. Reducción de la distorsión armónica

1.13.1. Técnicas para mitigar armónicas en redes eléctricas

1.13.2. Filtros activos

1.13.3. Filtros pasivos

Bibliografía

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8 Respuestas a “Introducción al Análisis Armónico de Redes E Instalaciones Eléctricas

  1. Por favor me puede enviar este documento de armonicos completo. Gracias

    • Estimado Pedro: El documento que usted vió, es el temario de un curso que ininin imparte. Si usted está interesado en él, favor de comunicarse a la cuenta de correo ventas@ininin.com.mx para poderle dar mayores detalles sobre cupo mínimo, fechas y lugares. Muchas gracias por contactarnos.

  2. hola me gustaria tener mas informacion sobre el temario, mas informacion especialmente de filtros pasivos y activos, todo sobre eso.
    gracias

  3. jose luis padilla

    Hola me gstaria recibir informes sobre el curso, costo, lugar de impartición, etc
    muchas gracias

  4. javier franco guzman

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    • Informática e Ingeniería Integral s.a. de c.v.

      Buen Día Javier: Todos los cursos son por el momento presenciales. Si se llegan a abrir cursos por Internet, Se los haremos saber en nuestra página. Ya estamos publicando en la página algunos cursos y fechas. Le hacemos saber al área correspondiente su interés. Favor de proporcionarnos mayores datos, número de participantes, Compañía, etc. Existe un cupo mínimo para poder confirmar la apertura del mismo (20 personas).

  5. Franz Montero Ramirez

    saludos, ver la posibilidad de este curso dictarlo on line o acceder a la inforamcion q maneja el mismo, no se si vendiendo el material o de alguna manera utilizando el correo electronico….
    gracias

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